DE102018217729B4 - Method and device for estimating at least one performance indicator of a system - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schätzen von mindestens einer Leistungskennzahl (32, 33, 34) eines Systems, umfassend die folgenden Schritte: Empfangen einer funktionalen Strukturinformation (20) des Systems mittels einer Eingangseinrichtung (2), wobei die funktionale Strukturinformation (20) Informationen zu einzelnen Komponenten (22) des Systems und deren struktureller Anordnung umfasst und mittels einer Berechnungseinrichtung (3): Erzeugen eines mehrere Systemzustände (Zx) umfassenden Zustandsdiagramms (23) des Systems, wobei die Systemzustände (Zx) des Systems auf Grundlage von Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen zwischen Komponentenzuständen der einzelnen Komponenten (22) miteinander verknüpft werden, Festlegen von Kategorien der mindestens einen Leistungskennzahl (32, 33, 34) und Zuordnen der festgelegten Kategorien zu Systemzuständen (Zx), Ermitteln von Aufenthaltswahrscheinlichkeitswerten (30) des Systems in den einzelnen Systemzuständen (Zx), Ermitteln der mindestens einen Leistungskennzahl (32, 33, 34) für jede der festgelegten Kategorien auf Grundlage der ermittelten Aufenthaltswahrscheinlichkeitswerte (30) und Ausgeben der ermittelten mindestens einen Leistungskennzahl (32, 33, 34) für jede der festgelegten Kategorien als Leistungskennzahlsignal (11) mittels einer Ausgabeeinrichtung (4). Ferner betrifft die Erfindung eine zugehörige Vorrichtung (1).The invention relates to a method for estimating at least one key performance indicator (32, 33, 34) of a system, comprising the following steps: receiving functional structural information (20) of the system by means of an input device (2), the functional structural information (20) being information to individual components (22) of the system and their structural arrangement, and by means of a calculation device (3): generating a state diagram (23) of the system comprising a plurality of system states (Zx), the system states (Zx) of the system being based on transition probability information between component states of the individual components (22) are linked to one another, defining categories of the at least one performance indicator (32, 33, 34) and assigning the defined categories to system states (Zx), determining probability of residence values (30) of the system in the individual system states (Zx) , Determine the minimum at least one performance indicator (32, 33, 34) for each of the defined categories on the basis of the determined residence probability values (30) and outputting the determined at least one performance indicator (32, 33, 34) for each of the defined categories as a performance indicator signal (11) by means of an output device (4). The invention further relates to an associated device (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schätzen von mindestens einer Leistungskennzahl eines Systems.The invention relates to a method and a device for estimating at least one performance indicator of a system.

Es ist bekannt, komplexe Systeme mit mehreren Komponenten hinsichtlich einer Ausfallwahrscheinlichkeit zu beurteilen und hierzu eine entsprechende Leistungskennzahl zu ermitteln. Hierbei werden auf Grundlage von funktionalen Strukturinformationen des Systems in Form von Zuverlässigkeitsblockschaltbildern verschiedene miteinander verknüpfte Systemzustände definiert und auf Grundlage von Eigenschaften der einzelnen Komponenten ein Ausfallverhalten des Systems simuliert. Aus dem Simulationsergebnis wird anschließend die Leistungskennzahl ermittelt.It is known to assess complex systems with several components with regard to a failure probability and to determine a corresponding key performance indicator. Here, on the basis of functional structural information of the system in the form of reliability block diagrams, various interrelated system states are defined and a failure behavior of the system is simulated on the basis of properties of the individual components. The key performance indicator is then determined from the simulation result.

Aus der DE 601 06 799 T2 ist eine Diagnosevorrichtung zum Diagnostizieren einer Einheit mit einer Vielzahl von Bauelementen bekannt, wobei die Diagnosevorrichtung so eingerichtet ist, dass sie Folgendes berechnet: die Wahrscheinlichkeit, dass eine bestimmte Gruppe von Bauelementen fehlerhaft ist und alle anderen Bauelemente fehlerfrei sind und angenommen wird, dass die Zustände der Bauelemente probabilistisch (unter Wahrscheinlichkeitsgesichtspunkten) voneinander unabhängig sind; die Wahrscheinlichkeit, dass irgendeine bestimmte Gruppe gemeinsam genutzter Funktionen ausfällt und eine andere Gruppe von Funktionen intakt bleibt, wenn eine bestimmte Gruppe von Bauelementen fehlerhaft ist, wobei angenommen wird, dass die zum Testen der Funktionalität einiger Bauteile in gleicher Weise anwendbaren Zustände der gemeinsam genutzten Funktionen probabilistisch unabhängig gegebene Zustände von Bauteilen sind; und die Wahrscheinlichkeit, dass irgendeine bestimmte Gruppe von Tests fehlschlägt und eine andere Gruppe von Tests erfolgreich ist, wenn eine bestimmte Gruppe von Bauelementen fehlerhaft und der Rest fehlerfrei ist, sowie eine bestimmte Gruppe gemeinsam genutzter Funktionen ausfällt und der Rest intakt ist, wobei angenommen wird, dass die auf die Einheit anzuwendenden Tests probabilistisch unabhängig gegebene Zustände von Bauteilen sowie Zustände der gemeinsam genutzten Funktionen sind; die Diagnosevorrichtung so eingerichtet ist, dass sie Folgendes empfängt: Daten, welche die Testergebnisse einer Gruppe von an der Einheit durchgeführten Tests darstellen, bei denen mindestens ein Test fehlgeschlagen ist; und Daten, welche ein Modell repräsentieren, das den Umfang der an den Bauelementen der Einheit durchgeführten Tests darstellt und Informationen zur Beschreibung der probabilistischen Abhängigkeiten zwischen den Tests liefert; und die Diagnosevorrichtung Folgendes umfasst: ein Mittel, das so eingerichtet ist, dass man eine bestimmte Anzahl N von Bauelementen einstellen oder angeben kann, welche fehlerhaft sind, und ein Berechnungsmittel zur Berechnung der Wahrscheinlichkeit, dass jede Teilgruppe der Bauelemente mit einer Größe kleiner als oder gleich N die fehlerhaften Bauelemente enthält.From the DE 601 06 799 T2 a diagnostic device for diagnosing a unit with a plurality of components is known, the diagnostic device being set up in such a way that it calculates the following: the probability that a certain group of components is faulty and all other components are faultless and that the states are assumed the components are probabilistic (from a probability point of view) independent of one another; the likelihood that any particular group of shared functions will fail and another group of functions will remain intact if a particular group of components is faulty, assuming that the shared function states are equally applicable to testing the functionality of some components are probabilistically independent given states of components; and the likelihood that any particular set of tests will fail and another set of tests will succeed if a particular set of devices are faulty and the rest are healthy, a certain set of shared functions fail, and the rest are intact, assuming that the tests to be applied to the unit are probabilistically independent given states of components as well as states of the shared functions; the diagnostic device is configured to receive: data representing the test results of a group of tests performed on the unit in which at least one test failed; and data representing a model that represents the scope of the tests performed on the device components and provides information describing the probabilistic dependencies between the tests; and the diagnostic device comprises: a means arranged to set or indicate a certain number N of components which are defective, and a calculation means for calculating the probability that each sub-group of components with a size smaller than or N contains the defective components.

Aus der WO 2016/183332 A1 ist ein Verfahren zur prognostischen Modellierung bekannt. Dieses umfasst das Erhalten von Wahrscheinlichkeitswerten für mögliche Gesundheitszustände eines Systems oder eines Komponententeils unter Verwendung eines oder mehrerer datengesteuerter Modelle und eines oder mehrerer physikalischer Ausfallmodelle. Ein probabilistisches Netzwerk wird unter Verwendung einer Vielzahl von beobachteten und latenten Variablen aufgebaut. Die wahrscheinlichen Ergebnisse aus dem einen oder den mehreren physikalischen Ausfallmodellen und dem einen oder den mehreren datengesteuerten Modellen werden kombiniert, um ein integriertes Modell für die Ausfallprognose zu erstellen. Ein Gesundheitszustand des Systems oder der Systemkomponente wird unter Verwendung des integrierten Modells und des probabilistischen Netzwerks vorhergesagt.From the WO 2016/183332 A1 a method for prognostic modeling is known. This includes obtaining probability values for possible health conditions of a system or a component part using one or more data-driven models and one or more physical failure models. A probabilistic network is built using a variety of observed and latent variables. The likely results from the one or more physical failure models and the one or more data-driven models are combined to create an integrated failure forecasting model. Health status of the system or system component is predicted using the integrated model and probabilistic network.

Insbesondere bei Anwendungen in Kraftfahrzeugen mit erhöhten Zuverlässigkeitsanforderungen beim halbautomatisierten oder automatisierten Fahren ist das Berechnen einer die Ausfallwahrscheinlichkeit charakterisierenden Leistungskennzahl derzeit jedoch nur unbefriedigend gelöst.In particular, in applications in motor vehicles with increased reliability requirements in semi-automated or automated driving, the calculation of a performance indicator that characterizes the probability of failure is currently only unsatisfactorily solved.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Schätzen von mindestens einer Leistungskennzahl eines Systems zu schaffen, bei denen eine Leistungskennzahl des Systems verbessert geschätzt werden kann.The invention is based on the object of providing a method and a device for estimating at least one performance indicator of a system, in which a performance indicator of the system can be estimated in an improved manner.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The object is achieved according to the invention by a method with the features of claim 1 and a device with the features of claim 10. Advantageous embodiments of the invention result from the subclaims.

Insbesondere wird ein Verfahren zum Schätzen von mindestens einer Leistungskennzahl eines Systems zur Verfügung gestellt, umfassend die folgenden Schritte: Empfangen einer funktionalen Strukturinformation des Systems mittels einer Eingangseinrichtung, wobei die funktionale Strukturinformation Informationen zu einzelnen Komponenten des Systems und deren struktureller Anordnung umfasst und mittels einer Berechnungseinrichtung:

  1. (a) Erzeugen eines mehrere Systemzustände umfassenden Zustandsdiagramms des Systems auf Grundlage der einzelnen Komponenten und deren struktureller Anordnung, wobei die Systemzustände des Systems auf Grundlage von Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen zwischen Komponentenzuständen der einzelnen Komponenten miteinander verknüpft werden,
  2. (b) Festlegen von Kategorien der mindestens einen Leistungskennzahl und Zuordnen der festgelegten Kategorien zu Systemzuständen des Zustandsdiagramms,
  3. (c) Ermitteln von Aufenthaltswahrscheinlichkeitswerten des Systems in den einzelnen Systemzuständen auf Grundlage der Verknüpfungen zwischen den einzelnen Systemzuständen,
  4. (d) Ermitteln der mindestens einen Leistungskennzahl für jede der festgelegten Kategorien auf Grundlage der ermittelten Aufenthaltswahrscheinlichkeitswerte, und
Ausgeben der ermittelten mindestens einen Leistungskennzahl für jede der festgelegten Kategorien als Leistungskennzahlsignal mittels einer Ausgabeeinrichtung.In particular, a method for estimating at least one performance indicator of a system is provided, comprising the following steps: receiving functional structural information of the system by means of an input device, the functional structural information comprising information on individual components of the system and their structural arrangement and by means of a computing device :
  1. (a) generating a state diagram of the system comprising several system states based on the individual components and their structural arrangement, the system states of the system being based on transition probability information between component states of the individual components are linked together,
  2. (b) defining categories of the at least one performance indicator and assigning the defined categories to system states of the state diagram,
  3. (c) determining the probability of residence values of the system in the individual system states on the basis of the links between the individual system states,
  4. (d) determining the at least one key performance indicator for each of the defined categories on the basis of the determined residence probability values, and
Output of the determined at least one key performance indicator for each of the defined categories as a key performance indicator signal by means of an output device.

Ferner wird eine Vorrichtung zum Schätzen von mindestens einer Leistungskennzahl eines Systems geschaffen, umfassend eine Eingangseinrichtung, wobei die Eingangseinrichtung derart ausgebildet ist, eine funktionale Strukturinformation des Systems zu empfangen, wobei die funktionale Strukturinformation Informationen zu einzelnen Komponenten des Systems und deren struktureller Anordnung umfasst, eine Berechnungseinrichtung, wobei die Berechnungseinrichtung derart ausgebildet ist, die folgenden Schritte auszuführen:

  1. (a) Erzeugen eines mehrere Systemzustände umfassenden Zustandsdiagramms des Systems auf Grundlage der einzelnen Komponenten und deren struktureller Anordnung, wobei die Systemzustände des Systems auf Grundlage von Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen zwischen Komponentenzuständen der einzelnen Komponenten miteinander verknüpft werden,
  2. (b) Festlegen von Kategorien der mindestens einen Leistungskennzahl und Zuordnen der festgelegten Kategorien zu Systemzuständen des Zustandsdiagramms,
  3. (c) Ermitteln von Aufenthaltswahrscheinlichkeitswerten des Systems in den einzelnen Systemzuständen auf Grundlage der Verknüpfungen zwischen den einzelnen Systemzuständen,
  4. (d) Ermitteln der mindestens einen Leistungskennzahl für jede der festgelegten Kategorien auf Grundlage der ermittelten Aufenthaltswahrscheinlichkeitswerte, und
eine Ausgabeeinrichtung, wobei die Ausgabeeinrichtung derart ausgebildet ist, die ermittelte mindestens eine Leistungskennzahl für jede der festgelegten Kategorien als Leistungskennzahlsignal auszugeben.Furthermore, a device for estimating at least one key performance indicator of a system is provided, comprising an input device, the input device being designed to receive functional structural information of the system, the functional structural information comprising information about individual components of the system and their structural arrangement, one Calculation device, wherein the calculation device is designed to carry out the following steps:
  1. (a) generating a state diagram of the system comprising a plurality of system states on the basis of the individual components and their structural arrangement, the system states of the system being linked to one another on the basis of transition probability information between component states of the individual components,
  2. (b) defining categories of the at least one performance indicator and assigning the defined categories to system states of the state diagram,
  3. (c) determining the probability of residence values of the system in the individual system states on the basis of the links between the individual system states,
  4. (d) determining the at least one key performance indicator for each of the defined categories on the basis of the determined residence probability values, and
an output device, the output device being designed to output the determined at least one performance indicator for each of the defined categories as a performance indicator signal.

Eine Grundidee der Erfindung ist, mehrere Kategorien von Leistungskennzahlen vorzusehen, welche Systemzuständen eines Systems zugeordnet werden. Hierbei kann insbesondere vorgesehen sein, dass einzelnen Systemzuständen mehrere Kategorien zugeordnet werden. Ferner kann auch vorgesehen sein, dass einem oder mehreren Systemzuständen gar keine Kategorie zugeordnet wird. Durch diese übergeordnete Ebene lassen sich verbesserte Aussagen über ein Zuverlässigkeitsverhalten des Systems treffen. Insbesondere bei Systemen, bei denen hohe Sicherheitsanforderungen bestehen, kann das System hierdurch verbessert beurteilt werden, da verschiedene Abstufungen im Verhalten des Systems unterschieden werden können.A basic idea of the invention is to provide several categories of performance indicators, which system states are assigned to a system. In particular, it can be provided that several system categories are assigned to individual system states. It can also be provided that no category is assigned to one or more system states. This higher level enables improved statements to be made about the reliability behavior of the system. In particular in the case of systems in which there are high security requirements, the system can thereby be assessed in an improved manner, since different levels can be distinguished in the behavior of the system.

Das System soll insbesondere aus mehreren Komponenten bestehen. Das System ist erfindungsgemäß in einem Kraftfahrzeug angeordnet. Das System in dem Kraftfahrzeug ist erfindungsgemäß eine Einrichtung zum Unterstützen eines Fahrers des Kraftfahrzeugs oder zum halb- oder vollautomatisierten Fahren des Kraftfahrzeugs.In particular, the system should consist of several components. According to the invention, the system is arranged in a motor vehicle. According to the invention, the system in the motor vehicle is a device for supporting a driver of the motor vehicle or for semi-or fully automated driving of the motor vehicle.

Die funktionale Strukturinformation ist insbesondere eine technische Systembeschreibung in Form eines Zuverlässigkeitsblockschaltbildes. In diesem Zuverlässigkeitsblockschaltbild ist eine Anordnung der einzelnen Komponenten des Systems im Hinblick auf eine Zuverlässigkeit abgebildet. Hierbei unterscheidet man in der Regel zwischen einer Reihenschaltung, einer Parallelschaltung, einer mvn-Anordnung und einer Standby-Anordnung der einzelnen Komponenten zueinander. Bei einer Reihenschaltung sind die Komponenten in einem Strukturpfad hintereinander in Serie geschaltet und ein Ausfall einer Komponente führt zum Ausfall des Strukturpfades. In einer Parallelschaltung von zwei Komponenten führen beide Komponenten parallel die gleichen Aufgaben aus. In diesem Fall müssen beide Strukturpfade ausfallen, damit die Funktion bzw. das System ausfallen. Bei einer mvn-Anordnung handelt es sich um eine parallele Systemstruktur, bei der immer m von n Strukturpfade funktionsfähig sein müssen. Z.B. dürfte bei einer 2v3-Anordnung maximal ein Strukturpfad ausfallen sein, damit das System noch funktionsfähig ist. Diese Anordnung wird unter anderem bei sicherheitskritischen Systemen eingesetzt, bei denen ein aktiver Strukturpfad mindestens durch einen zweiten aktiven Strukturpfad überprüft werden muss. Standby-Anordnungen sind ebenfalls parallele Systemstrukturen, die Besonderheit hierbei ist jedoch, dass es nur einen aktiven Strukturpfad gibt, die restlichen parallelen Strukturpfade sind im Hinblick auf die Zuverlässigkeit inaktiv. Fällt der aktive Strukturpfad aus, wird der nächste Strukturpfad aktiviert und übernimmt die Funktion des ausgefallenen Strukturpfades.The functional structure information is in particular a technical system description in the form of a reliability block diagram. This reliability block diagram shows an arrangement of the individual components of the system with regard to reliability. A distinction is usually made between a series connection, a parallel connection, an mvn arrangement and a standby arrangement of the individual components. In the case of a series connection, the components are connected in series in a structure path and a failure of a component leads to the failure of the structure path. In a parallel connection of two components, both components perform the same tasks in parallel. In this case, both structure paths must fail for the function or the system to fail. An mvn arrangement is a parallel system structure in which m of n structure paths must always be functional. E.g. With a 2v3 arrangement, a maximum of one structure path should fail so that the system is still functional. This arrangement is used, among other things, in safety-critical systems in which an active structure path must be checked at least by a second active structure path. Standby arrangements are also parallel system structures, but the special feature of this is that there is only one active structure path, the remaining parallel structure paths are inactive with regard to reliability. If the active structure path fails, the next structure path is activated and takes over the function of the failed structure path.

Die funktionale Strukturinformation wird der Eingangseinrichtung bereitgestellt. Dies kann beispielsweise in Form eines entsprechend ausgebildeten Datenpakets erfolgen, das von der Eingangseinrichtung empfangen wird und die funktionale Strukturinformation enthält. The functional structure information is provided to the input device. This can take place, for example, in the form of a correspondingly designed data packet that is received by the input device and contains the functional structure information.

Auf Grundlage der funktionalen Strukturinformation, das heißt auf Grundlage der einzelnen in der Strukturinformation beschriebenen Komponenten und deren struktureller Anordnung, erzeugt die Berechnungseinrichtung ein mehrere Systemzustände umfassendes Zustandsdiagramm des Systems. Hierbei werden insbesondere die Komponentenzustände „funktionsfähig“ und „ausgefallen“ für jede der einzelnen Komponenten unterschieden, wobei sich die einzelnen Systemzustände aus Kombinationen der Komponentenzustände ergeben. Die einzelnen Systemzustände des Systems sind in diesem Zustandsdiagramm auf Grundlage von Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen miteinander verknüpft. Die Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen beschreiben eine Wahrscheinlichkeit, dass eine Komponente, die sich in einem bestimmten Komponentenzustand befindet, in einen anderen Komponentenzustand wechselt. Insbesondere ist die Übergangswahrscheinlichkeitsinformation in Bezug auf eine Zeit festgelegt. Alternativ kann die Übergangswahrscheinlichkeitsinformation auch in Bezug auf eine Kilometerzahl (z.B. eine Laufleistung) oder eine Belastung festgelegt sein. Die Übergangswahrscheinlichkeitsinformation umfasst beispielsweise eine Übergangswahrscheinlichkeit oder eine Übergangswahrscheinlichkeitsverteilung. Das Zustandsdiagramm muss nicht als (graphisches) Diagramm ausgebildet sein, sondern kann auch abstrakt als entsprechende Definition der einzelnen Systemzustände mit den zugehörigen Verknüpfungen erstellt werden.On the basis of the functional structure information, that is to say on the basis of the individual components described in the structure information and their structural arrangement, the calculation device generates a state diagram of the system comprising several system states. In particular, the component states "functional" and "failed" are differentiated for each of the individual components, whereby the individual system states result from combinations of the component states. The individual system states of the system are linked to one another in this state diagram on the basis of transition probability information. The transition probability information describes a probability that a component that is in a particular component state changes to another component state. In particular, the transition probability information is fixed with respect to a time. Alternatively, the transition probability information can also be defined in relation to a number of kilometers (e.g. a mileage) or a load. The transition probability information includes, for example, a transition probability or a transition probability distribution. The state diagram does not have to be designed as a (graphic) diagram, but can also be created abstractly as a corresponding definition of the individual system states with the associated links.

Die Übergangswahrscheinlichkeitsinformation zu jeder der Komponenten wird beispielsweise ebenfalls von der Eingangseinrichtung empfangen oder auf andere Weise erzeugt, beispielsweise kann diese auf Grundlage einer Klasse oder eines Herstellers der Komponenten abgeleitet oder geschätzt werden.The transition probability information for each of the components is, for example, also received by the input device or generated in another way, for example it can be derived or estimated on the basis of a class or a manufacturer of the components.

Ist das Zustandsdiagramm mit den einzelnen Systemzuständen des Systems und deren Verknüpfungen erzeugt, so werden den einzelnen Systemzuständen des Systems festgelegte Kategorien der mindestens einen Leistungskennzahl zugeordnet. Hierbei können den einzelnen Systemzuständen insbesondere auch mehrere Kategorien zugeordnet sein.Once the state diagram with the individual system states of the system and their links has been generated, the categories of the at least one performance indicator are assigned to the individual system states of the system. Several categories can be assigned to the individual system states.

Beim Zuordnen der einzelnen Kategorien zu den Systemzuständen des Systems kann vorgesehen sein, dass hierbei eine Zustandshistorie berücksichtigt wird. So kann eine Zuordnung von einzelnen Kategorien zu einem Systemzustand je nach vorheriger Zustandshistorie anders sein. Beispielsweise kann die Zuordnung unterschiedlich sein in Abhängigkeit davon, ob das System vorher bereits schon einmal ausgefallen ist oder nicht.When assigning the individual categories to the system states of the system, it can be provided that a state history is taken into account here. An assignment of individual categories to a system status can be different depending on the previous status history. For example, the assignment may differ depending on whether the system has already failed before or not.

Das Ermitteln von Aufenthaltswahrscheinlichkeitswerten des Systems in den einzelnen Systemzuständen erfolgt auf Grundlage der Verknüpfungen zwischen den einzelnen Systemzuständen. Hierbei wird insbesondere jeweils betrachtet, ob eine einzelne Komponente ausgefallen ist oder nicht. In einem Anfangszustand sind alle Komponenten funktionsfähig. Ausgehend von dem Anfangszustand werden dann in Abhängigkeit der jeweiligen Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen zwischen einzelnen Komponentenzuständen der Komponenten Aufenthaltswahrscheinlichkeiten des Systems in den einzelnen Systemzuständen des Zustandsdiagramms ermittelt. Das Ermitteln der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten erfolgt unter vorgegebenen Randbedingungen. Insbesondere kann eine solche Randbedingung eine vorgegebene Zeitdauer sein, beispielsweise ein Zeitraum von 10 Jahren, für den die Aufenthaltswahrscheinlichkeiten bestimmt werden. Es kann auch eine Anzahl an Zustandswechseln vorgegeben sein. Auch eine zum Ermitteln verwendete Anzahl von Systemzustandsverläufen kann eine solche Randbedingung sein. Hierbei wird die Aussagekraft der geschätzten mindestens einen Leistungskennzahl jedoch umso besser, je mehr Zustandsverläufe für eine vorgegebene Zeitdauer durchlaufen wurden.The determination of the probability of residence of the system in the individual system states takes place on the basis of the connections between the individual system states. In particular, it is considered whether a single component has failed or not. In an initial state, all components are functional. Starting from the initial state, residence probabilities of the system in the individual system states of the state diagram are then determined as a function of the respective transition probability information between individual component states of the components. The probabilities of residence are determined under specified boundary conditions. In particular, such a boundary condition can be a predetermined period of time, for example a period of 10 years, for which the probabilities of residence are determined. A number of changes of state can also be predetermined. Such a boundary condition can also be a number of system status profiles used for determining. Here, however, the meaningfulness of the estimated at least one key performance indicator becomes better the more status trends have been run through for a predetermined period of time.

Das Ermitteln der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten erfolgt insbesondere, indem Aufenthaltsdauern in den einzelnen Systemzuständen für jeden der Zustandsverläufe über Abschnitte des Zustandsverlaufs oder den gesamten Zustandsverlauf aufsummiert werden. Für die Abschnitte oder den gesamten Zustandsverlauf werden diese aufsummierten Aufenthaltsdauern in Bezug gesetzt zu einer Dauer des Abschnitts bzw. des gesamten Verlaufs. Auf diese Weise können Aufenthaltswahrscheinlichkeiten des Systems in den Systemzuständen in Bezug auf die betrachteten Zeiträume abgeleitet werden. Auf Grundlage der ermittelten Aufenthaltswahrscheinlichkeiten wird die mindestens eine Leistungskennzahl ermittelt.The residence probabilities are determined in particular by adding up residence times in the individual system states for each of the state courses over sections of the state course or the entire state course. For the sections or the entire course of the condition, these accumulated periods of stay are related to a duration of the section or the entire course. In this way, system probabilities of the system in the system states can be derived in relation to the periods under consideration. The at least one key performance indicator is determined on the basis of the residence probabilities determined.

Werden die festgelegten Kategorien berücksichtigt, so ergeben sich die Wahrscheinlichkeiten, dass das System sich in einer der festgelegten Kategorien befindet und die entsprechende Leistungskennzahl kann daraus ermittelt werden. Das Verfahren ermöglicht somit, einen zeitlichen Verlauf der Leistungskennzahlen zu ermitteln.If the defined categories are taken into account, the probabilities arise that the system is in one of the defined categories and the corresponding key performance indicator can be determined from this. The method thus makes it possible to determine a time profile of the performance indicators.

Die ermittelte mindestens eine Leistungskennzahl für jede der festgelegten Kategorien wird anschließend mittels der Ausgabeeinrichtung als Leistungskennzahlsignal ausgegeben. Das Leistungskennzahlsignal kann insbesondere in digitaler Form, beispielsweise als Datenpaket, ausgegeben werden. The determined at least one key performance indicator for each of the defined categories is then output as a key performance indicator signal by means of the output device. The performance indicator signal can be output in particular in digital form, for example as a data packet.

Die mindestens eine Leistungskennzahl soll insbesondere ein Maß für eine Zuverlässigkeit des Systems in Bezug auf einzelne Komponentenzustände darstellen. Die Zuverlässigkeit gibt an, wie zuverlässig ein System funktioniert. Hierbei wird insbesondere von einem Verhalten der einzelnen Komponenten auf das gesamte System geschlossen. Mit Hilfe der einzelnen Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen für die einzelnen Komponentenzustände kann das Verhalten des gesamten Systems im Zeitverlauf geschätzt werden. Aus dem geschätzten Verhalten des gesamten Systems ergibt sich dann die mindestens eine Leistungskennzahl.The at least one performance indicator should in particular represent a measure of the reliability of the system in relation to individual component states. Reliability indicates how reliably a system works. The behavior of the individual components is used to infer the entire system. With the help of the individual transition probability information for the individual component states, the behavior of the entire system can be estimated over time. The at least one key performance indicator is then derived from the estimated behavior of the entire system.

Es kann vorgesehen sein, dass die mindestens eine Leistungskennzahl für mehrere Zeitpunkte bzw. Zeiträume ermittelt und ausgegeben wird. Auf diese Weise lässt sich die Entwicklung des Systems im Zeitverlauf beobachten. Sind hingegen eine Abhängigkeit von einer Kilometeranzahl oder einer Belastung durch entsprechende Abhängigkeiten der Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen der einzelnen Komponenten vorgesehen, kann die Entwicklung des Systems entsprechend in Abhängigkeit des Verlaufs dieser Größen ermittelt und beobachtet werden.It can be provided that the at least one key performance indicator is determined and output for several points in time or periods. In this way, the development of the system can be observed over time. If, on the other hand, a dependency on a number of kilometers or a load is provided by corresponding dependencies of the transition probability information of the individual components, the development of the system can be determined and observed depending on the course of these variables.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass beim Erzeugen des Zustandsdiagramms eine Hardware und eine Software der Komponenten jeweils einzeln berücksichtigt werden. Dies hat den Vorteil, dass das Verhalten der Hardware und der Software im Rahmen von einzelnen Zuständen im Zustandsdiagramm berücksichtigt werden kann. Dies ermöglicht beispielsweise getrennte Aussagen darüber, wie wahrscheinlich ein Ausfall der Software bzw. der Hardware des Systems ist.In one embodiment it is provided that hardware and software of the components are taken into account individually when generating the state diagram. This has the advantage that the behavior of the hardware and software in the context of individual states can be taken into account in the state diagram. This allows, for example, separate statements about how likely a failure of the software or the hardware of the system is.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Übergangswahrscheinlichkeitsinformation mindestens einer der Komponenten eine Ausfallswahrscheinlichkeitsinformation und eine Reparaturwahrscheinlichkeitsinformation umfasst. Dies ermöglicht es, eine richtungsabhängige Verknüpfung zwischen einzelnen Systemzuständen des Zustandsdiagramms auszubilden. Ein Zustand des Systems umfasst beispielsweise eine Komponente in einem funktionsfähigen Komponentenzustand. Mit einer bestimmten Wahrscheinlichkeit, welche sich aus der Ausfallwahrscheinlichkeitsinformation dieser Komponente ableiten lässt, fällt die funktionsfähige Komponente aus. Der Komponentenzustand ist dann ein anderer und das System wechselt in einen anderen Systemzustand, in dem die Komponente ausgefallen ist. Mit einer Wahrscheinlichkeit, welche sich aus der Reparaturwahrscheinlichkeitsinformation ableiten lässt, kann die Komponente wieder repariert werden. Der Komponentenzustand ändert sich dann entsprechend wieder und der Systemzustand des Systems geht wieder auf den ursprünglich betrachteten Systemzustand zurück, in dem die Komponente funktionsfähig war. Die Ausfallswahrscheinlichkeitsinformation kann beispielsweise eine Ausfallwahrscheinlichkeit oder eine Ausfallwahrscheinlichkeitsverteilung umfassen. Entsprechend kann die Reparaturwahrscheinlichkeitsinformation eine Reparaturwahrscheinlichkeit oder eine Reparaturwahrscheinlichkeitsverteilung umfassen.In one embodiment it is provided that the transition probability information of at least one of the components comprises failure probability information and repair probability information. This makes it possible to form a direction-dependent link between individual system states of the state diagram. A state of the system includes, for example, a component in a functional component state. With a certain probability, which can be derived from the failure probability information of this component, the functional component fails. The component state is then different and the system changes to a different system state in which the component has failed. The component can be repaired again with a probability that can be derived from the repair probability information. The component status then changes again accordingly and the system status of the system goes back to the system status in which the component was functional. The failure probability information can comprise, for example, a failure probability or a failure probability distribution. Correspondingly, the repair probability information can include a repair probability or a repair probability distribution.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass in Schritt (d) Kategorien für eine Zuverlässigkeit des Systems und/oder eine Verfügbarkeit des Systems und/oder für eine Sicherheit des Systems festgelegt und zugeordnet werden. Diese Kategorien können das System hinsichtlich der Zuverlässigkeit, Sicherheit und Verfügbarkeit in feinerer Abstufung und hierdurch verbessert beschreiben. Eine Zuverlässigkeit kann hierbei insbesondere Systemzuständen zugeordnet werden, in denen einzelne Komponenten noch nicht ausgefallen sind oder in denen einzelne Komponenten ausgefallen sind, das komplette System in der Vergangenheit bisher jedoch noch nicht ausgefallen ist. Eine Verfügbarkeit kann hierbei insbesondere Systemzuständen zugeordnet werden, in denen das System unabhängig von einer Zustandshistorie überhaupt funktionsfähig und damit verfügbar ist. Eine Sicherheit kann hierbei beispielsweise insbesondere Systemzuständen zugeordnet werden, in denen eine Redundanz einzelner Strukturpfade gewährleistet ist.In one embodiment it is provided that in step (d) categories for a reliability of the system and / or an availability of the system and / or for a security of the system are defined and assigned. These categories can describe the system in terms of reliability, security and availability in finer gradations and thereby improved. Reliability can in particular be assigned to system states in which individual components have not yet failed or in which individual components have failed but the complete system has not yet failed in the past. In this case, availability can in particular be assigned to system states in which the system is functional and therefore available regardless of a state history. For example, security can in particular be assigned to system states in which redundancy of individual structure paths is guaranteed.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Ermitteln der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten des Systems in den einzelnen Systemzuständen mittels einer Monte-Carlo-Simulation erfolgt, wobei die Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen jeweils Übergangswahrscheinlichkeitsverteilungen zwischen Komponentenzuständen der Komponenten umfassen. Umfassen die Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen Ausfallwahrscheinlichkeitsinformationen und Reparaturwahrscheinlichkeitsinformationen, so sind die Übergangswahrscheinlichkeitsverteilungen richtungsabhängig und umfassen dann je nach Komponente Ausfallwahrscheinlichkeitsverteilungen und Reparaturwahrscheinlichkeitsverteilungen. Die Verteilungen sollen insbesondere in Abhängigkeit der Zeit definiert sein. Beispielsweise können die Verteilungen als Exponentialverteilungen mit einem entsprechenden Erwartungswert für die Zeit bis zu einem Ausfall der entsprechenden Komponente ausgebildet sein. Alternativ können die Verteilungen auch in Abhängigkeit einer Laufleistung (z.B. Kilometer) oder einer Belastung (z.B. Betriebsstunden) definiert sein. Entsprechend ergibt sich die mindestens eine Leistungskennzahl in Abhängigkeit von der Zeit, der Laufleistung oder der Belastung.In one embodiment it is provided that the probabilities of the system in the individual system states are determined by means of a Monte Carlo simulation, the transition probability information in each case comprising transition probability distributions between component states of the components. If the transition probability information includes failure probability information and repair probability information, then the transition probability distributions are direction-dependent and then include failure probability distributions and repair probability distributions depending on the component. The distributions should in particular be defined as a function of time. For example, the distributions can be designed as exponential distributions with a corresponding expected value for the time until the corresponding component fails. Alternatively, the distributions can also be made in Dependency on a mileage (e.g. kilometers) or a load (e.g. operating hours) can be defined. Accordingly, the at least one performance indicator results depending on the time, the mileage or the load.

Insbesondere liefert die Monte-Carlo-Simulation als Ergebnis der einzelnen Simulationsdurchläufe eine Verteilung der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten und/oder eine Verteilung der mindestens einen Leistungskennzahl. Es kann vorgesehen sein, dass diese Verteilungen weiter ausgewertet werden und beispielsweise ein Mittelwert und ein Maß für die Varianz bestimmt werden. Der Mittelwert und die Varianz werden dann ebenfalls ausgegeben. Es kann vorgesehen sein, dass der Mittelwert anstelle der Leistungskennzahl als Leistungskennzahlsignal ausgegeben wird.In particular, the Monte Carlo simulation delivers a distribution of the probabilities of stay and / or a distribution of the at least one key performance indicator as a result of the individual simulation runs. It can be provided that these distributions are evaluated further and, for example, an average and a measure for the variance are determined. The mean and the variance are then also output. It can be provided that the mean value is output as a performance indicator signal instead of the performance indicator.

In einer weiterbildenden Ausführungsform ist vorgesehen, dass für mindestens eine der Komponenten des Systems die zugehörige Übergangswahrscheinlichkeitsinformation mindestens zwei voneinander verschiedene Übergangswahrscheinlichkeitsverteilungen umfasst und diese beim Ermitteln der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten berücksichtigt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass eine Komponente zwei voneinander verschiedene Ausfallwahrscheinlichkeiten oder Ausfallwahrscheinlichkeitsverteilungen aufweist, beispielsweise eine kurzfristige und eine längerfristige. Da beispielsweise Software keinem festem Ausfallverhalten folgt, sondern lediglich Muster unterschiedlicher Ausfallmodi zeigt, kann dieses Verhalten über mehrere Übergangswahrscheinlichkeitsverteilungen bzw. Ausfallwahrscheinlichkeitsverteilungen berücksichtigt und abgebildet werden. Das Schätzen der Leistungskennzahlen kann daher deutlich verbessert erfolgen. Es kann ebenfalls vorgesehen sein, dass auch mehrere Reparaturwahrscheinlichkeiten und/oder Reparaturwahrscheinlichkeitsverteilungen vorgesehen sind.In a further embodiment it is provided that for at least one of the components of the system the associated transition probability information comprises at least two different transition probability distributions and these are taken into account when determining the probabilities of stay. For example, it can be provided that a component has two different default probabilities or default probability distributions, for example a short-term and a longer-term one. Since, for example, software does not follow a fixed failure behavior, but only shows patterns of different failure modes, this behavior can be taken into account and mapped over several transition probability distributions or failure probability distributions. The key performance indicators can therefore be estimated significantly improved. It can also be provided that several repair probabilities and / or repair probability distributions are also provided.

Es kann ferner vorgesehen sein, weitere Regeln für Übergänge zwischen Komponentenzuständen der Komponenten bzw. zwischen Systemzuständen des Systems vorzusehen. Dies ermöglicht es, auch ein komplexes Verhalten und zusätzliche Bedingungen beim Schätzen der mindestens einen Leistungskennzahl zu berücksichtigen.Provision can also be made to provide further rules for transitions between component states of the components or between system states of the system. This enables complex behavior and additional conditions to be taken into account when estimating the at least one performance indicator.

In einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass beim Ermitteln der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten mittels der Monte-Carlo-Simulation erzeugte Zustandsverläufe aufgezeichnet werden. Dies ermöglicht es, die aufgezeichneten Zustandsverläufe zu analysieren und weitere Informationen über das Systemverhalten hieraus abzuleiten. Zum Aufzeichnen kann ein entsprechender Speicher vorgesehen sein.In one embodiment, it is provided that when the residence probabilities are determined, the state profiles generated using the Monte Carlo simulation are recorded. This makes it possible to analyze the recorded state profiles and to derive further information about the system behavior from this. A corresponding memory can be provided for recording.

In einer weiterbildenden Ausführungsform ist vorgesehen, dass eine durchschnittliche Übergangsdauer zwischen Systemzuständen des Systems und/oder eine Häufigkeit von vorgegebenen Zustandsverläufen auf Grundlage der aufgezeichneten Zustandsverläufe bestimmt werden. Beispielsweise kann eine durchschnittliche Reparaturdauer des Systems bestimmt werden, indem die Zeiten, bis zu denen einzelne Komponenten oder das System repariert wurden für jeden einzelnen Zustandsverlauf aufsummiert werden und die jeweiligen Summen anschließend über alle Zustandsverläufe gemittelt werden. Mit Hilfe der bestimmten Häufigkeit von vorgegebenen Zustandsverläufen können beispielsweise Schwachstellen in dem System gezielt gefunden und analysiert werden. Hierdurch können beispielsweise besonders kritische Zustandsverläufe untersucht und bewertet werden.In a further embodiment, it is provided that an average transition duration between system states of the system and / or a frequency of predetermined state profiles are determined on the basis of the recorded state profiles. For example, an average repair time of the system can be determined by adding up the times until which individual components or the system have been repaired for each individual status curve and then averaging the respective sums over all status profiles. With the help of the specific frequency of predefined state profiles, weak points in the system can be found and analyzed, for example. In this way, particularly critical state profiles can be examined and evaluated.

In einer alternativen Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Ermitteln der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten des Systems in den einzelnen Systemzuständen mittels eines stochastischen Prozesses durchgeführt wird, wobei die Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen jeweils Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen Komponentenzuständen der einzelnen Komponenten umfassen. Umfassen die Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen Ausfallwahrscheinlichkeitsinformationen und Reparaturwahrscheinlichkeitsinformationen, so sind die Übergangswahrscheinlichkeiten richtungsabhängig und umfassen eine Ausfallwahrscheinlichkeit und eine Reparaturwahrscheinlichkeit. Ein solcher stochastischer Prozess kann beispielsweise ein Markov-Prozess oder ein Semi-Markov-Prozess sein.In an alternative embodiment it is provided that the determination of the residence probabilities of the system in the individual system states is carried out by means of a stochastic process, the transition probability information in each case comprising transition probabilities between component states of the individual components. If the transition probability information comprises failure probability information and repair probability information, the transition probabilities are directional and include a failure probability and a repair probability. Such a stochastic process can be, for example, a Markov process or a Semi-Markov process.

In der Vorrichtung ist die Berechnungseinrichtung entsprechend dazu ausgebildet, die einzelnen Ausführungsformen des Verfahrens auszuführen.In the device, the calculation device is designed to carry out the individual embodiments of the method.

Teile der Vorrichtung können einzeln oder zusammengefasst als eine Kombination von Hardware und Software ausgebildet sein, beispielsweise als Programmcode, der auf einem Mikrocontroller oder Mikroprozessor ausgeführt wird.Parts of the device can be designed individually or in combination as a combination of hardware and software, for example as program code that is executed on a microcontroller or microprocessor.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Figuren näher erläutert. Hierbei zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung zum Schätzen von mindestens einer Leistungskennzahl eines Systems;
  • 2 ein schematisches Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens zum Schätzen von mindestens einer Leistungskennzahl eines Systems;
  • 3 a eine schematische Darstellung einer funktionalen Strukturinformation eines Beispielsystems;
  • 3b eine schematische Darstellung einer funktionalen Strukturinformation des in 3a gezeigten Beispielsystems mit einer Aufteilung in Hardwarekomponenten und Softwarekomponenten;
  • 3c eine schematische Darstellung eines Zustandsdiagramms für das in 3b gezeigte Beispielsystem;
  • 4 eine schematische Darstellung einer Abstufung der Funktionsfähigkeit des in 3b gezeigten Beispielsystems;
  • 5 eine schematische Darstellung von Aufenthaltswahrscheinlichkeiten des in 3b gezeigten Systems in (gruppierten) Systemzuständen;
  • 6a eine schematische Darstellung der Leistungskennzahl für die Zuverlässigkeit des in 3b gezeigten Beispielsystems im Zeitverlauf über 10 Jahre berechnet mittels einer Monte-Carlo-Simulation;
  • 6b eine schematische Darstellung der Leistungskennzahl für die Verfügbarkeit des in 3b gezeigten Beispielsystems im Zeitverlauf über 10 Jahre berechnet mittels einer Monte-Carlo-Simulation;
  • 6c eine schematische Darstellung der Leistungskennzahl für die Sicherheit des in 3b gezeigten Beispielsystems im Zeitverlauf über 10 Jahre berechnet mittels einer Monte-Carlo-Simulation;
  • 7a eine schematische Darstellung einer funktionalen Strukturinformation eines weiteren Beispielsystems;
  • 7b eine schematische Darstellung einer funktionalen Strukturinformation des in 7a gezeigten Beispielsystems mit einer Aufteilung in Hardwarekomponenten und Softwarekomponenten;
  • 8 eine schematische Darstellung eines Zustandsdiagramms für das in 7b gezeigte Beispielsystem;
  • 9 eine schematische Darstellung einer Abstufung der Funktionsfähigkeit des in 7b gezeigten Beispielsystems;
  • 10 eine schematische Darstellung der Leistungskennzahl für die Zuverlässigkeit des in 7b gezeigten Beispielsystems im Zeitverlauf über 10 Jahre, berechnet mittels einer Monte-Carlo-Simulation;
  • 11 eine schematische Darstellung der Leistungskennzahl für die Verfügbarkeit des in 3b gezeigten Beispielsystems im Zeitverlauf über 10 Jahre, berechnet mittels einer Monte-Carlo-Simulation;
  • 12 eine schematische Darstellung der Leistungskennzahl für die Sicherheit des in 7b gezeigten Beispielsystems im Zeitverlauf über 10 Jahre, berechnet mittels einer Monte-Carlo-Simulation;
  • 13 eine Tabelle mit sämtlichen Systemzuständen des in 7b gezeigten Beispielsystems zur Verdeutlichung der Ermittlung der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten mittels einer Markov-Kette;
  • 14 eine schematische Darstellung eines Zustandsdiagramms des in 7b gezeigten Beispielsystems zur Verdeutlichung der Ermittlung der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten mittels einer Markov-Kette;
  • 15 eine schematische Darstellung der Leistungskennzahl für die Zuverlässigkeit des in 7b gezeigten Beispielsystems im Zeitverlauf über 10 Jahre, berechnet mittels einer Markov-Kette;
  • 16 eine schematische Darstellung der Leistungskennzahl für die Verfügbarkeit des in 7b gezeigten Beispielsystems im Zeitverlauf über 10 Jahre, berechnet mittels einer Markov-Kette;
  • 17 eine schematische Darstellung der Leistungskennzahl für die Sicherheit des in 7b gezeigten Beispielsystems im Zeitverlauf über 10 Jahre, berechnet mittels einer Markov-Kette.
The invention is explained in more detail below on the basis of preferred exemplary embodiments with reference to the figures. Here show:
  • 1 a schematic representation of an embodiment of the device for estimating at least one performance indicator of a system;
  • 2nd a schematic flow diagram of an embodiment of the method for estimating at least one key performance indicator of a system;
  • 3 a a schematic representation of a functional structural information of an example system;
  • 3b a schematic representation of a functional structural information of the in 3a shown example system with a division into hardware components and software components;
  • 3c is a schematic representation of a state diagram for the in 3b shown example system;
  • 4th a schematic representation of a gradation of the functionality of the in 3b shown example system;
  • 5 a schematic representation of probabilities of residence of the in 3b shown system in (grouped) system states;
  • 6a is a schematic representation of the key performance indicator for the reliability of the in 3b Example system shown over time over 10 years calculated using a Monte Carlo simulation;
  • 6b is a schematic representation of the key performance indicator for the availability of the in 3b Example system shown over time over 10 years calculated using a Monte Carlo simulation;
  • 6c is a schematic representation of the key performance indicator for the security of the 3b Example system shown over time over 10 years calculated using a Monte Carlo simulation;
  • 7a a schematic representation of functional structural information of a further example system;
  • 7b a schematic representation of a functional structural information of the in 7a shown example system with a division into hardware components and software components;
  • 8th is a schematic representation of a state diagram for the in 7b shown example system;
  • 9 a schematic representation of a gradation of the functionality of the in 7b shown example system;
  • 10th is a schematic representation of the key performance indicator for the reliability of the in 7b Example system shown over time over 10 years, calculated using a Monte Carlo simulation;
  • 11 is a schematic representation of the key performance indicator for the availability of the in 3b Example system shown over time over 10 years, calculated using a Monte Carlo simulation;
  • 12th is a schematic representation of the key performance indicator for the security of the 7b Example system shown over time over 10 years, calculated using a Monte Carlo simulation;
  • 13 a table with all system states of the in 7b Example system shown to clarify the determination of the probabilities of residence using a Markov chain;
  • 14 is a schematic representation of a state diagram of the in 7b Example system shown to clarify the determination of the probabilities of residence using a Markov chain;
  • 15 is a schematic representation of the key performance indicator for the reliability of the in 7b Example system shown over time over 10 years, calculated using a Markov chain;
  • 16 is a schematic representation of the key performance indicator for the availability of the in 7b Example system shown over time over 10 years, calculated using a Markov chain;
  • 17th is a schematic representation of the key performance indicator for the security of the 7b Example system shown over time over 10 years, calculated using a Markov chain.

In 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der Vorrichtung 1 zum Schätzen von mindestens einer Leistungskennzahl eines Systems gezeigt. Die Vorrichtung 1 umfasst eine Eingangseinrichtung 2, eine Berechnungseinrichtung 3 und eine Ausgabeeinrichtung 4.In 1 is a schematic representation of an embodiment of the device 1 shown to estimate at least one system performance metric. The device 1 comprises an input device 2nd , a calculation device 3rd and an output device 4th .

Die Eingangseinrichtung 2 empfängt eine funktionale Strukturinformation 20 des Systems, beispielsweise in Form eines digital bereitgestellten Datenpakets. Die funktionale Strukturinformation 20 umfasst hierbei Informationen zu einzelnen Komponenten des Systems und deren struktureller Anordnung. Die Eingangseinrichtung 2 übermittelt die empfangene funktionale Strukturinformation 20 an die Berechnungseinrichtung 3.The entrance facility 2nd receives functional structure information 20 the system, for example in the form of a digitally provided data packet. The functional structure information 20 includes information about individual components of the system and their structural arrangement. The entrance facility 2nd transmits the received functional structure information 20 to the calculation device 3rd .

Die Berechnungseinrichtung 3 führt anschließend die folgenden Schritte aus:

  1. (a) Erzeugen eines mehrere Systemzustände umfassenden Zustandsdiagramms des Systems auf Grundlage der einzelnen Komponenten und deren struktureller Anordnung, wobei die Systemzustände des Systems auf Grundlage von Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen zwischen Komponentenzuständen der einzelnen Komponenten miteinander verknüpft werden,
  2. (b) Festlegen von Kategorien der mindestens einen Leistungskennzahl und Zuordnen der festgelegten Kategorien zu Systemzuständen des Zustandsdiagramms,
  3. (c) Ermitteln von Aufenthaltswahrscheinlichkeitswerten des Systems in den einzelnen Systemzuständen auf Grundlage der Verknüpfungen zwischen den einzelnen Systemzuständen,
  4. (d) Ermitteln der mindestens einen Leistungskennzahl für jede der festgelegten Kategorien auf Grundlage der ermittelten Aufenthaltswahrscheinlichkeitswerte.
The calculation device 3rd then does the following:
  1. (a) Generating a state diagram of the system comprising a plurality of system states on the basis of the individual components and their structural arrangement, the system states of the system being based on Basis of transition probability information between component states of the individual components are linked to one another,
  2. (b) defining categories of the at least one performance indicator and assigning the defined categories to system states of the state diagram,
  3. (c) determining the probability of residence values of the system in the individual system states on the basis of the links between the individual system states,
  4. (d) determining the at least one key performance indicator for each of the defined categories on the basis of the ascertained probability of residence values.

Es kann vorgesehen sein, dass die Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen ebenfalls von den empfangenen funktionalen Strukturinformation umfasst ist. Die funktionale Strukturinformation enthält dann beispielsweise Übergangswahrscheinlichkeiten oder Übergangswahrscheinlichkeitsverteilungen für Übergänge zwischen Komponentenzuständen der Komponenten. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass die Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen auf andere Weise bereitgestellt werden. Beispielsweise kann auch vorgesehen sein, dass die Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen von einem zentralen Server abgefragt werden oder von einem Hersteller der einzelnen Komponenten des Systems bereitgestellt werden. Ferner kann auch vorgesehen sein, dass die Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen auf Grundlage bestimmter Typen oder Klassen der Komponenten geschätzt werden.It can be provided that the transition probability information is also included in the received functional structure information. The functional structure information then contains, for example, transition probabilities or transition probability distributions for transitions between component states of the components. However, it can also be provided that the transition probability information is provided in a different way. For example, provision can also be made for the transition probability information to be queried by a central server or to be provided by a manufacturer of the individual components of the system. Furthermore, it can also be provided that the transition probability information is estimated on the basis of certain types or classes of the components.

Bei den Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen kann es sich beispielsweise um Übergangswahrscheinlichkeiten oder um Übergangswahrscheinlichkeitsverteilungen handeln.The transition probability information can be, for example, transition probabilities or transition probability distributions.

Es kann vorgesehen sein, dass die Berechnungseinrichtung 3 derart ausgebildet ist, beim Erzeugen des Zustandsdiagramms eine Hardware und eine Software der Komponenten jeweils einzeln zu berücksichtigen.It can be provided that the calculation device 3rd is designed to take into account hardware and software of the components individually when generating the state diagram.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Übergangswahrscheinlichkeitsinformation mindestens einer der Komponenten eine Ausfallswahrscheinlichkeitsinformation und eine Reparaturwahrscheinlichkeitsinformation umfasst. Entsprechend ist das Zustandsdiagramm in Bezug auf diese Komponente dann richtungsabhängig ausgebildet, d.h. die betroffene Komponente kann dann ausfallen und wieder repariert werden.Furthermore, it can be provided that the transition probability information comprises at least one of the components, failure probability information and repair probability information. Accordingly, the state diagram with respect to this component is then direction-dependent, i.e. the affected component can then fail and be repaired again.

Insbesondere ist vorgesehen, dass die Berechnungseinrichtung 3 derart ausgebildet ist, in Schritt (d) Kategorien für eine Zuverlässigkeit des Systems und/oder eine Verfügbarkeit des Systems und/oder für eine Sicherheit des Systems festzulegen und zuzuordnen.In particular, it is provided that the calculation device 3rd is designed to determine and assign categories in step (d) for reliability of the system and / or availability of the system and / or for security of the system.

Weiter kann vorgesehen sein, dass die Berechnungseinrichtung 3 derart ausgebildet ist, das Ermitteln der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten des Systems in den einzelnen Systemzuständen mittels eines stochastischen Prozesses durchzuführen, wobei die Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen jeweils Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen Komponentenzuständen der einzelnen Komponenten umfassen.It can further be provided that the calculation device 3rd is designed to determine the residence probabilities of the system in the individual system states by means of a stochastic process, the transition probability information in each case comprising transition probabilities between component states of the individual components.

Alternativ kann vorgesehen sein, dass die Berechnungseinrichtung 3 derart ausgebildet ist, das Ermitteln der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten des Systems in den einzelnen Systemzuständen mittels einer Monte-Carlo-Simulation zu simulieren, wobei die Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen jeweils Übergangswahrscheinlichkeitsverteilungen für Übergänge zwischen Komponentenzuständen der Komponenten umfassen.Alternatively, it can be provided that the calculation device 3rd is designed to simulate the determination of the residence probabilities of the system in the individual system states by means of a Monte Carlo simulation, the transition probability information in each case comprising transition probability distributions for transitions between component states of the components.

Die mittels der Berechnungseinrichtung 3 durchgeführte Monte-Carlo-Simulation liefert als Ergebnis der einzelnen Simulationsdurchläufe eine Verteilung der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten und/oder der mindestens einen Leistungskennzahl. Es kann vorgesehen sein, dass diese Verteilungen weiter ausgewertet werden und beispielsweise ein Mittelwert und ein Maß für die Varianz bestimmt werden. Der bestimmte Mittelwert und die Varianz werden dann entsprechend ausgegeben.By means of the calculation device 3rd Monte Carlo simulation carried out provides a distribution of the probabilities of stay and / or the at least one key performance indicator as a result of the individual simulation runs. It can be provided that these distributions are evaluated further and, for example, an average and a measure for the variance are determined. The determined mean and the variance are then output accordingly.

Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Berechnungseinrichtung 3 derart ausgebildet ist, beim Ermitteln der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten mittels der Monte-Carlo-Simulation erzeugte Zustandsverläufe aufzuzeichnen. Hierzu umfasst die Berechnungseinrichtung 3 oder die Vorrichtung 3 beispielsweise einen zusätzlichen Speicher (nicht gezeigt) oder es wird ein Speicherbereich in einem Speicher der Vorrichtung 1 oder der Berechnungseinrichtung 3 hierfür reserviert (nicht gezeigt).It can be provided that the calculation device 3rd is designed in such a way to record state profiles generated by the Monte Carlo simulation when determining the probabilities of residence. For this purpose, the calculation device comprises 3rd or the device 3rd for example an additional memory (not shown) or it becomes a memory area in a memory of the device 1 or the calculation device 3rd reserved for this (not shown).

Es kann in einer Weiterbildung vorgesehen sein, dass die Berechnungseinrichtung 3 derart ausgebildet ist, eine durchschnittliche Übergangsdauer zwischen Systemzuständen des Systems und/oder eine Häufigkeit von vorgegebenen Zustandsverläufen auf Grundlage der aufgezeichneten Zustandsverläufe zu bestimmen. Insbesondere kann die Berechnungseinrichtung 3 eine durchschnittliche Reparaturdauer des Systems bestimmen.In a further development it can be provided that the calculation device 3rd is designed to determine an average transition period between system states of the system and / or a frequency of predetermined state profiles on the basis of the recorded status profiles. In particular, the calculation device 3rd determine an average system repair time.

Es kann vorgesehen sein, dass für mindestens eine der Komponenten des Systems die zugehörige Übergangswahrscheinlichkeitsinformation mindestens zwei voneinander verschiedene Übergangswahrscheinlichkeitsverteilungen umfasst und diese beim Ermitteln der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten berücksichtigt werden. It can be provided that for at least one of the components of the system the associated transition probability information comprises at least two different transition probability distributions and these are taken into account when determining the probabilities of residence.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die Berechnungseinrichtung 3 derart ausgebildet ist, weitere Bedingungen beim Ermitteln der Aufenthaltswahrscheinlichkeit zu berücksichtigen.It can further be provided that the calculation device 3rd is designed to take further conditions into account when determining the probability of residence.

Die Ausgabeeinrichtung 4 ist derart ausgebildet, die ermittelte mindestens eine Leistungskennzahl (bzw. den Mittelwert einer entsprechenden Verteilung) für jede der festgelegten Kategorien als Leistungskennzahlsignal 11 auszugeben. Das Leistungskennzahlsignal 11 kann insbesondere in Form eines digitalen Datenpakets ausgegeben werden, in dem die Leistungskennzahlen für die festgelegten Kategorien kodiert sind. Zusätzlich oder alternativ können auch die Verteilungen der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten und/oder der mindestens einen Leistungskennzahl ausgegeben werden.The output device 4th is designed in such a way that the ascertained at least one performance indicator (or the mean value of a corresponding distribution) for each of the defined categories as a performance indicator signal 11 to spend. The performance indicator signal 11 can in particular be output in the form of a digital data packet in which the performance indicators for the defined categories are encoded. Additionally or alternatively, the distributions of the residence probabilities and / or the at least one key performance indicator can also be output.

Es kann vorgesehen sein, dass die Leistungskennzahlen für mehrere Zeitpunkte bzw. Zeiträume ermittelt und ausgegeben werden.It can be provided that the key performance indicators are determined and output for several points in time or periods.

In 2 ist ein schematisches Ablaufdiagramm einer Ausführungsform des Verfahrens zum Schätzen von mindestens einer Leistungskennzahl eines Systems gezeigt. In einem Verfahrensschritt 100 wird eine funktionale Strukturinformation des Systems mittels einer Eingangseinrichtung empfangen. In 3a ist eine schematische Darstellung einer solchen funktionalen Strukturinformation 20 gezeigt. Die funktionale Strukturinformation 20 bildet zwei Strukturpfade 21 des Systems ab. Auf diesen Strukturpfaden 21 ist jeweils eine Komponente 22 des Systems angeordnet, die Komponenten 22 sind im Hinblick auf eine Zuverlässigkeitsbetrachtung einander parallel geschaltet.In 2nd A schematic flow diagram of an embodiment of the method for estimating at least one key performance indicator of a system is shown. In one step 100 functional structural information of the system is received by means of an input device. In 3a is a schematic representation of such functional structural information 20 shown. The functional structure information 20 forms two structure paths 21 of the system. On these structural paths 21 is a component 22 of the system arranged the components 22 are connected to each other in parallel with a view to reliability.

Im Verfahrensschritt 101 wird mittels einer Berechnungseinrichtung ein mehrere Systemzustände umfassendes Zustandsdiagramm des Systems auf Grundlage der einzelnen Komponenten und deren struktureller Anordnung erzeugt, wobei die Systemzustände des Systems auf Grundlage von Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen für Übergänge zwischen Komponentenzuständen der einzelnen Komponenten miteinander verknüpft werden.In the procedural step 101 a state diagram of the system comprising a plurality of system states is generated by means of a calculation device on the basis of the individual components and their structural arrangement, the system states of the system being linked to one another on the basis of transition probability information for transitions between component states of the individual components.

Dies ist schematisch in den 3b und 3c gezeigt. Zuerst werden die Komponenten 22 des Systems (3a) weiter zerlegt in ihre Hardwarekomponenten 22-1 und ihre Softwarekomponenten 22-2, sodass diese hinsichtlich ihres Verhaltens getrennt betrachtet werden können. Hieraus wird dann das Zustandsdiagramm 23 erzeugt, welches schematisch in 3c dargestellt ist. Hierbei bezeichnen die Systemzustände Z1, Z1-1, Z1-2, Z2, Z2-1 und Z3 die einzelnen Zustände, die das System annehmen kann. Die einzelnen Systemzustände sind gemäß der funktionalen Strukturinformation 20 (3a, 3b) über Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen miteinander verknüpft.This is shown schematically in the 3b and 3c shown. First the components 22 of the system ( 3a) further broken down into their hardware components 22-1 and their software components 22-2 , so that their behavior can be viewed separately. This then becomes the state diagram 23 generated, which is shown schematically in 3c is shown. Here designate the system states Z1 , Z1-1 , Z1-2 , Z2 , Z2-1 and Z3 the individual states that the system can assume. The individual system states are according to the functional structure information 20 ( 3a , 3b) linked with each other via transition probability information.

In der gezeigten Ausführungsform ist die Verknüpfung richtungsabhängig. So umfasst die Übergangswahrscheinlichkeitsinformation Ausfallwahrscheinlichkeitsverteilungen für einen Ausfall 24 für jede der Hardwarekomponenten 22-1 und jede der Softwarekomponenten 22-2 (vgl. 3b) und jeweils Reparaturwahrscheinlichkeitsverteilungen für eine Reparatur 25 für jede der Softwarekomponenten 22-2 (3b), da in dieser Ausführungsform davon ausgegangen wird, dass die Softwarekomponenten 22-2 sich bei einem Ausfall 24 selbst reparieren können.In the embodiment shown, the link is direction-dependent. The transition probability information thus includes default probability distributions for a failure 24th for each of the hardware components 22-1 and each of the software components 22-2 (see. 3b) and repair probability distributions for a repair 25th for each of the software components 22-2 ( 3b) , since in this embodiment it is assumed that the software components 22-2 yourself in the event of a failure 24th repair yourself.

Insbesondere umfassen die einzelnen Systemzustände Z1, Z1-1, Z1-2, Z2, Z2-1 und Z3 die folgenden Komponentenzustände:

  • Z1: beide Hardwarekomponenten 22-1 und beide Softwarekomponenten 22-2 sind funktionsfähig;
  • Z1-1 beide Hardwarekomponenten 22-1 und eine Softwarekomponenten 22-2 sind funktionsfähig, die andere Softwarekomponente 22-1 ist ausgefallen;
  • Z1-2: beide Hardwarekomponenten 22-1 sind funktionsfähig, beide Softwarekomponenten 22-1 sind ausgefallen;
  • Z2: eine Hardwarekomponente 22-1 ist funktionsfähig, die andere Hardwarekomponente 22-1 ist ausgefallen, sowie automatisch die der ausgefallenen Hardware-Komponente 22-1 zugeordnete Software-Komponente 22-2; somit ist nur noch eine Software-Komponente 22-2 funktionsfähig;
  • Z2-1 eine Hardwarekomponente 22-1 ist funktionsfähig, die andere Hardwarekomponente 22-1 und beide Softwarekomponenten 22-2 sind ausgefallen;
  • Z3: beide Hardwarekomponenten 22-1 sind ausgefallen.
In particular, the individual system states include Z1 , Z1-1 , Z1-2 , Z2 , Z2-1 and Z3 the following component states:
  • Z1: both hardware components 22-1 and both software components 22-2 are functional;
  • Z1-1 both hardware components 22-1 and a software component 22-2 are functional, the other software component 22-1 has failed;
  • Z1-2: both hardware components 22-1 are functional, both software components 22-1 were cancelled;
  • Z2: a hardware component 22-1 is functional, the other hardware component 22-1 has failed, as well as automatically that of the failed hardware component 22-1 assigned software component 22-2 ; thus it is only a software component 22-2 functioning;
  • Z2-1 a hardware component 22-1 is functional, the other hardware component 22-1 and both software components 22-2 were cancelled;
  • Z3: both hardware components 22-1 were cancelled.

Das System kann sich innerhalb dieses Zustandsdiagramms 23 bewegen, wobei die Ausfallwahrscheinlichkeitsverteilungen für die Ausfälle 24 der einzelnen Komponenten 22-1, 22-2 und die Reparaturwahrscheinlichkeitsverteilungen für die Reparaturen 25 der Softwarekomponenten 22-2 jeweils die Übergänge zwischen den Systemzuständen Z1, Z1-1, Z1-2, Z2, Z2-1 und Z3 in Abhängigkeit der Zeit bestimmen, wobei der Übersichtlichkeit halber eine hierarchische Darstellung gewählt wurde. Dies bedeutet, dass das System bei einem Ausfall einer Hardwarekomponente in die nächst tiefergelegene Hierarchieebene übergeht (z.B. von Z1-1 nach Z2-1).The system can look within this state diagram 23 move, the failure probability distributions for the failures 24th of the individual components 22-1 , 22-2 and the repair probability distributions for the repairs 25th of the software components 22-2 the transitions between the system states Z1 , Z1-1 , Z1-2 , Z2 , Z2-1 and Z3 determine as a function of time, whereby a hierarchical representation has been chosen for the sake of clarity. This means that if a hardware component fails, the system goes to the next lower hierarchical level (e.g. from Z1-1 to Z2-1 ).

Im Verfahrensschritt 102 werden dann mittels der Berechnungseinrichtung Kategorien der mindestens einen Leistungskennzahl festgelegt. Die festgelegten Kategorien werden dann den einzelnen Systemzuständen Z1, Z1-1, Z1-2, Z2, Z2-1, Z3 des Zustandsdiagramms 23 zugeordnet. Hierbei sind die Kategorien Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Sicherheit für die Leistungskennzahlen vorgesehen.In the procedural step 102 categories of the at least one performance indicator are then determined by means of the calculation device. The defined categories are then the individual system states Z1 , Z1-1 , Z1-2 , Z2 , Z2-1 , Z3 of the state diagram 23 assigned. The categories of reliability, availability and security are provided for the key performance indicators.

In dem gezeigten Beispiel sind die folgenden Zuordnungen vorgesehen: The following assignments are provided in the example shown:

Dem Systemzustand Z1 sind alle drei Kategorien zugeordnet, das heißt in diesem Systemzustand Z1 wird das System als zuverlässig, verfügbar und sicher beurteilt, da alle Komponenten funktionsfähig sind und zwei parallele Strukturpfade existieren, die eine gegebene Aufgabe unabhängig voneinander lösen können. Es besteht somit immer eine Rückfallmöglichkeit, wenn Komponenten ausfallen.The system state Z1 All three categories are assigned, i.e. in this system state Z1 the system is judged to be reliable, available and safe, since all components are functional and there are two parallel structure paths that can solve a given task independently. There is always a possibility of relapse if components fail.

Den Systemzuständen Z1-1, Z2 sind die Kategorien Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit zugeordnet, das heißt in diesen Systemzuständen Z1-1, Z2 wird das System als zuverlässig und verfügbar beurteilt (angedeutet in der 4 durch einen gepunkteten Hintergrund). Sicher ist das System nicht mehr, da zumindest eine der Komponenten ausgefallen ist, sodass einer der Strukturpfade eine gegebene Aufgabe nicht mehr lösen kann.The system states Z1-1 , Z2 the categories reliability and availability are assigned, i.e. in these system states Z1-1 , Z2 the system is assessed as reliable and available (indicated in the 4th with a dotted background). The system is no longer secure because at least one of the components has failed, so that one of the structure paths can no longer solve a given task.

Den Systemzuständen Z1-2, Z2-1, Z3 wird beispielsweise eine Kategorie „Totalausfall“ zugeordnet, da das System in diesen Systemzuständen Z1-2, Z2-1, Z3 nicht mehr funktionsfähig ist (angedeutet in der 4 durch einen schwarzen Hintergrund).The system states Z1-2 , Z2-1 , Z3 For example, a category "total failure" is assigned because the system is in these system states Z1-2 , Z2-1 , Z3 is no longer functional (indicated in the 4th with a black background).

Da zusätzlich betrachtet wird, ob das System bereits einmal ausgefallen ist oder nicht, ist im Hinblick auf die Leistungskennzahl für die Zuverlässigkeit eine Reparatur der Softwarekomponenten nach einen Totalausfall des Systems nicht mehr möglich, das heißt Übergänge von einem Systemzustand Z1-2 zu einem Systemzustand Z1-1 bzw. einem Systemzustand Z2-1 zu einem Systemzustand Z2 sind bei der Kategorie „Zuverlässigkeit“ nicht möglich (angedeutet in 4 durch einen *-Symbol). Dies betrifft jedoch lediglich die Zuverlässigkeit.Since additional consideration is given to whether the system has already failed or not, it is no longer possible to repair the software components after a total system failure in terms of the performance indicator for reliability, that is to say transitions from a system state Z1-2 to a system state Z1-1 or a system state Z2-1 to a system state Z2 are not possible in the "Reliability" category (indicated in 4th with a * symbol). However, this only affects reliability.

Im Verfahrensschritt 103 werden Aufenthaltswahrscheinlichkeitswerte des Systems in den einzelnen Systemzuständen Z1, Z1-1, Z1-2, Z2, Z2-1 und Z3 auf Grundlage der Verknüpfungen zwischen den einzelnen Systemzuständen Z1, Z1-1, Z1-2, Z2, Z2-1 und Z3 ermittelt.In the procedural step 103 become probability of residence values of the system in the individual system states Z1 , Z1-1 , Z1-2 , Z2 , Z2-1 and Z3 based on the links between the individual system states Z1 , Z1-1 , Z1-2 , Z2 , Z2-1 and Z3 determined.

Hierzu wird eine Monte-Carlo-Simulation auf Grundlage der einzelnen Ausfallwahrscheinlichkeitsverteilungen und Reparaturwahrscheinlichkeitsverteilungen der Komponenten durchgeführt. Dies erfolgt unter vorgegebenen Randbedingungen, beispielsweise einem vorgegeben Simulationszeitraum, der betrachtet werden soll. Dies können beispielsweise 10 Jahre sein, für die das System simuliert werden soll.For this purpose, a Monte Carlo simulation is carried out based on the individual failure probability distributions and repair probability distributions of the components. This takes place under predefined boundary conditions, for example a predefined simulation period that is to be considered. For example, this can be 10 years for which the system is to be simulated.

Alternativ können auch eine vorgegebene Anzahl von Kilometern oder eine vorgegebene Gesamtbelastung als Rand- bzw. Abbruchbedingung für die Simulation vorgesehen sein. In diesem Fall müssen die Übergangswahrscheinlichkeitsverteilungen der einzelnen Komponenten in entsprechender Form bereitgestellt werden.Alternatively, a predetermined number of kilometers or a predetermined total load can also be provided as a boundary or termination condition for the simulation. In this case, the transition probability distributions of the individual components must be provided in an appropriate form.

Im Verfahrensschritt 104 werden hierzu beginnend mit einem Startzustand des Systems jeweils einzelne Ziehungen aus den Ausfallwahrscheinlichkeitsverteilungen und Reparaturwahrscheinlichkeitsverteilungen der einzelnen Komponenten getätigt, um zu ermitteln, wann diese Komponenten gemäß der jeweiligen Verteilung ausfallen bzw. wieder repariert sind. Je nach Komponentenzustand der einzelnen Komponenten (funktionsfähig oder ausgefallen) ergibt sich dann der entsprechende Systemzustand Z1, Z1-1, Z1-2, Z2, Z2-1 und Z3 zu jedem Simulationszeitpunkt. Ist eine vorgegebene Simulationsdauer erreicht, ist der Simulationsdurchlauf beendet.In the procedural step 104 For this purpose, starting with a start state of the system, individual drawings are made from the probability of failure distributions and repair probability distributions of the individual components in order to determine when these components fail or have been repaired according to the respective distribution. Depending on the component status of the individual components (functional or failed), the corresponding system status then results Z1 , Z1-1 , Z1-2 , Z2 , Z2-1 and Z3 at any time of simulation. If a specified simulation duration has been reached, the simulation run is ended.

In Verfahrensschritt 105 wird überprüft, ob eine vorgegebene Anzahl (z.B. 1.000 oder 10.000) an Simulationsdurchläufen (Iterationen) bereits absolviert wurde oder nicht. Ist dies nicht der Fall, so erfolgt ein weiterer Simulationsdurchlauf durch Wiederholung von Verfahrensschritt 104. Ist die vorgegebene Anzahl an Simulationsdurchläufen hingegen erreicht, so wird mit Verfahrensschritt 106 fortgefahren.In process step 105 it is checked whether a predetermined number (e.g. 1,000 or 10,000) of simulation runs (iterations) has already been completed or not. If this is not the case, a further simulation run is carried out by repeating the process step 104 . If, on the other hand, the specified number of simulation runs has been reached, the method step is used 106 continued.

Auf Grundlage der summierten Zeiten, die das System jeweils in einem der Systemzustände Z1, Z1-1, Z1-2, Z2, Z2-1, Z3 verbringt, und einem jeweiligen Betrachtungszeitraum (z.B. 1, 2,..., 10 Jahr(e)) kann für jeden der Systemzustände Z1, Z1-1, Z1-2, Z2, Z2-1, Z3 eine Aufenthaltswahrscheinlichkeit 30 des Systems in diesem Systemzustand Z1, Z1-1, Z1-2, Z2, Z2-1, Z3 bestimmt werden.Based on the summed times the system was in one of the system states Z1 , Z1-1 , Z1-2 , Z2 , Z2-1 , Z3 spends, and a respective observation period (e.g. 1, 2, ..., 10 year (s)) can be used for each of the system states Z1 , Z1-1 , Z1-2 , Z2 , Z2-1 , Z3 a probability of residence 30th of the system in this system state Z1 , Z1-1 , Z1-2 , Z2 , Z2-1 , Z3 be determined.

Diese Aufenthaltswahrscheinlichkeiten 30 werden über alle simulierten Zustandsverläufe gemittelt. Das Ergebnis ist schematisch und gruppiert nach Zuständen in 5 über der Zeit 31 gezeigt, wobei jeweils kumulierte Zeiträume in 1-Jahresschritten über einen Gesamtdauer von 10 Jahren betrachtet werden. Man erkennt deutlich, dass es mit fortschreitender Zeit immer wahrscheinlicher wird, dass Komponenten des Systems ausfallen. So sinkt die Aufenthaltswahrscheinlichkeit des Systems im Systemzustand Z1 in diesem Beispiel nach 10 Jahren von einem ursprünglichen Wert von 1 auf einen Wert von 0,5. Ein Ausfall des Systems wird im Zeitverlauf immer wahrscheinlicher.These probabilities of residence 30th are averaged over all simulated state profiles. The result is schematic and grouped by states in 5 over time 31 shown, whereby cumulative periods are considered in 1-year increments over a total duration of 10 years. You can clearly see that with As time progresses, it is more likely that components of the system will fail. This reduces the system's probability of being in the system state Z1 in this example after 10 years from an original value of 1 to a value of 0.5. A system failure becomes more and more likely over time.

Es kann auch vorgesehen sein, dass die mittels der Monte-Carlo-Simulation erzeugten Verteilungen für die Aufenthaltswahrscheinlichkeiten und/oder die mindestens eine Leistungskennzahl bereitgestellt werden.It can also be provided that the distributions generated by means of the Monte Carlo simulation are provided for the probabilities of stay and / or the at least one performance indicator.

Es kann in Verfahrensschritt 103 vorgesehen sein, dass für mindestens eine der Komponenten 22-1, 22-2 des Systems die zugehörige Übergangswahrscheinlichkeitsinformation mindestens zwei voneinander verschiedene Übergangswahrscheinlichkeitsverteilungen umfasst und diese beim Ermitteln der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten 30 berücksichtigt werden. Auf diese Weise ist es möglich, beispielsweise ein komplexes Ausfallverhalten von Softwarekomponenten 22-2 über mehr als eine Ausfallwahrscheinlichkeitsverteilung und ein Reparaturverhalten über mehr als eine Reparaturwahrscheinlichkeitsverteilung nachzubilden.It can be in process step 103 be provided for at least one of the components 22-1 , 22-2 of the system, the associated transition probability information comprises at least two different transition probability distributions and these when determining the residence probabilities 30th be taken into account. In this way it is possible, for example, a complex failure behavior of software components 22-2 to reproduce over more than one probability of failure distribution and repair behavior over more than one probability of repair distribution.

In Verfahrensschritt 106 werden die Leistungskennzahlen 32, 33, 34 für jede der festgelegten Kategorien auf Grundlage der ermittelten Aufenthaltswahrscheinlichkeitswerte 30 bzw. Aufenthaltswahrscheinlichkeitsverteilungen ermittelt. Hierzu wird entsprechend der oben vorgenommenen Zuordnung eine Wahrscheinlichkeit für ein Vorliegen der jeweiligen Kategorie bestimmt. In diesem Beispiel ergeben sich eine Leistungskennzahl 32 für die Zuverlässigkeit, eine Leistungskennzahl für die Verfügbarkeit und eine Leistungskennzahl 34 die Sicherheit. Der Verlauf der einzelnen Leistungskennzahlen 32, 33, 34 ist in den 6a, 6b und 6c über der Zeit 31 gezeigt.In process step 106 become the key performance indicators 32 , 33 , 34 for each of the defined categories based on the determined probability of residence 30th or probability of residence distributions determined. For this purpose, a probability for the existence of the respective category is determined in accordance with the assignment made above. In this example there is a key performance indicator 32 for reliability, a key performance indicator for availability and a key performance indicator 34 security. The course of the individual key performance indicators 32 , 33 , 34 is in the 6a , 6b and 6c over time 31 shown.

Im letzten Verfahrensschritt 107 werden die Leistungskennzahlen 32, 33, 34 für jede der festgelegten Kategorien als Leistungskennzahlsignal mittels einer Ausgabeeinrichtung ausgegeben. Dies erfolgt insbesondere für mehrere Zeitpunkte bzw. Zeiträume (vgl. 6a-6c). Anschließend ist das Verfahren beendet. Dabei sei angemerkt, dass bei einer Darstellung mit dem Startwert t=0 Jahre die Zuverlässigkeit, Sicherheit und Verfügbarkeit jeweils den Startwert 1 haben.In the last step 107 become the key performance indicators 32 , 33 , 34 output for each of the defined categories as a performance indicator signal by means of an output device. This takes place in particular for several points in time or periods (cf. 6a-6c ). The process is then ended. It should be noted that when the initial value is t = 0 years, the reliability, security and availability are the initial values 1 to have.

Es kann vorgesehen sein, dass beim Ermitteln der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten 30 mittels der Monte-Carlo-Simulation erzeugte Zustandsverläufe aufgezeichnet werden. Diese können im Anschluss analysiert werden.It can be provided that when determining the probabilities of residence 30th State profiles generated using the Monte Carlo simulation are recorded. These can then be analyzed.

Ferner kann vorgesehen sein, dass eine durchschnittliche Übergangsdauer zwischen Systemzuständen Z1, Z1-1, Z1-2, Z2, Z2-1, Z3 des Systems und/oder eine Häufigkeit von vorgegebenen Zustandsverläufen auf Grundlage der aufgezeichneten Zustandsverläufe bestimmt werden. Insbesondere kann beispielsweise eine durchschnittliche Reparaturdauer des Systems hierüber ermittelt werden.Furthermore, it can be provided that an average transition period between system states Z1 , Z1-1 , Z1-2 , Z2 , Z2-1 , Z3 of the system and / or a frequency of predefined state profiles can be determined on the basis of the recorded state profiles. In particular, for example, an average repair time of the system can be determined using this.

In den 7a und 7b ist beispielshaft eine funktionale Strukturinformation 20 eines weiteren Beispielsystems dargestellt. Das System umfasst zwei Komponenten 22 auf zwei Strukturpfaden 21. Diese umfassen jedoch im Gegensatz zu der in den 3a und 3b gezeigten Ausführungsform, jeweils zwei parallele Softwarekomponenten 22-2 für jeden der Strukturpfade 21.In the 7a and 7b is exemplary functional structural information 20 of another example system. The system comprises two components 22 on two structure paths 21 . However, in contrast to that shown in FIGS 3a and 3b shown embodiment, two parallel software components each 22-2 for each of the structure paths 21 .

Durch die jeweils parallel geschalteten Softwarekomponenten 22-2 ergeben sich im Gegensatz zu dem in 3b gezeigten Beispiel mehr Systemzustände Z1, Z1-1, Z1-2, Z1-3, Z1-4, Z2, Z2-1, Z2-2, Z3, in denen das System sich befinden kann. Das entsprechende Zustandsdiagramm 23 ist in 8 dargestellt.Through the software components connected in parallel 22-2 in contrast to that in 3b example shown more system states Z1 , Z1-1 , Z1-2 , Z1-3 , Z1-4 , Z2 , Z2-1 , Z2-2 , Z3 in which the system can be located. The corresponding state diagram 23 is in 8th shown.

Insbesondere umfassen die einzelnen Systemzustände Z1, Z1-1, Z1-2, Z1-3, Z1-4, Z2, Z2-1, Z2-2, Z3 die folgenden Komponentenzustände:

  • Z1: beide Hardwarekomponenten 22-1 und alle vier Softwarekomponenten 22-2 sind funktionsfähig;
  • Z1-1 beide Hardwarekomponenten 22-1 und drei der Softwarekomponenten 22-2 sind funktionsfähig, die vierte Softwarekomponente 22-1 ist ausgefallen;
  • Z1-2: beide Hardwarekomponenten 22-1 sind funktionsfähig, zwei Softwarekomponenten 22-1 sind funktionsfähig, zwei Softwarekomponenten 22-1 sind ausgefallen;
  • Z1-3: beide Hardwarekomponenten 22-1 sind funktionsfähig, eine Softwarekomponente 22-1 ist funktionsfähig, drei Softwarekomponenten 22-1 sind ausgefallen;
  • Z1-4: beide Hardwarekomponenten 22-1 sind funktionsfähig, alle vier Softwarekomponenten 22-1 sind ausgefallen
  • Z2: eine Hardwarekomponente 22-1 ist funktionsfähig, die andere Hardwarekomponente 22-1 ist ausgefallen, beide noch relevanten Softwarekomponenten 22-2 sind funktionsfähig;
  • Z2-1 eine Hardwarekomponente 22-1 ist funktionsfähig, die andere Hardwarekomponente 22-1 ist ausgefallen, eine Softwarekomponente 22-2 ist funktionsfähig, eine Softwarekomponente 22-2 ist ausgefallen;
  • Z2-2: eine Hardwarekomponente 22-1 ist funktionsfähig, die andere Hardwarekomponente 22-1 ist ausgefallen, beide noch relevanten Softwarekomponenten 22-2 sind ausgefallen;
  • Z3: beide Hardwarekomponenten 22-1 sind ausgefallen.
In particular, the individual system states include Z1 , Z1-1 , Z1-2 , Z1-3 , Z1-4 , Z2 , Z2-1 , Z2-2 , Z3 the following component states:
  • Z1: both hardware components 22-1 and all four software components 22-2 are functional;
  • Z1-1 both hardware components 22-1 and three of the software components 22-2 are functional, the fourth software component 22-1 has failed;
  • Z1-2: both hardware components 22-1 are functional, two software components 22-1 are functional, two software components 22-1 were cancelled;
  • Z1-3: both hardware components 22-1 are functional, a software component 22-1 is functional, three software components 22-1 were cancelled;
  • Z1-4: both hardware components 22-1 are functional, all four software components 22-1 were cancelled
  • Z2: a hardware component 22-1 is functional, the other hardware component 22-1 has failed, both still relevant software components 22-2 are functional;
  • Z2-1 a hardware component 22-1 is functional, the other hardware component 22-1 has failed, a software component 22-2 is functional, a software component 22-2 has failed;
  • Z2-2: a hardware component 22-1 is functional, the other hardware component 22-1 has failed, both still relevant software components 22-2 were cancelled;
  • Z3: both hardware components 22-1 were cancelled.

Die einzelnen Systemzustände Z1, Z1-1, Z1-2, Z1-3, Z1-4, Z2, Z2-1, Z2-2, Z3 sind wie bei dem vorherigen Beispiel über Ausfallwahrscheinlichkeitsverteilungen für Ausfälle 24 und Reparaturwahrscheinlichkeitsverteilungen für Reparaturen 25 einzelner Komponenten miteinander verknüpft. Hierbei sind die Zustände wieder hierarchisch dargestellt.The individual system states Z1 , Z1-1 , Z1-2 , Z1-3 , Z1-4 , Z2 , Z2-1 , Z2-2 , Z3 are like the previous example about default probability distributions for failures 24th and repair probability distributions for repairs 25th individual components linked together. The states are again shown hierarchically.

In diesem Beispiel sind erneut drei Kategorien für die Leistungskennzahlen vorgesehen: Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit und Sicherheit. Dies ist schematisch in 9 dargestellt.In this example, three categories are again provided for the key performance indicators: reliability, availability and security. This is shown schematically in 9 shown.

Ist das System vorher noch nicht ausgefallen, so werden den Systemzuständen Z1, Z1-1, Z1-2, Z2 alle drei Kategorien zugeordnet, das heißt in diesen Systemzuständen Z1, Z1-1, Z1-2, 2 wird das System als zuverlässig, verfügbar und sicher beurteilt (angedeutet in 9 durch einen weißen Hintergrund). Ist das System vorher bereits einmal ausgefallen, so werden diesen Systemzuständen Z1, Z1-1, Z1-2, 2 nur die Kategorien Verfügbarkeit und Sicherheit zugeordnet.If the system has not yet failed, then the system states Z1 , Z1-1 , Z1-2 , Z2 assigned to all three categories, i.e. in these system states Z1 , Z1-1 , Z1-2 , 2nd the system is assessed as reliable, available and safe (indicated in 9 with a white background). If the system has previously failed, these system states are Z1 , Z1-1 , Z1-2 , 2nd only assigned to the categories availability and security.

Sofern das System vorher noch nicht ausgefallen ist, werden den Systemzuständen Z1-3 und Z2-1 die Kategorien Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit zugeordnet, das heißt in diesen Systemzuständen Z1-3, Z2-1 wird das System als zuverlässig und verfügbar beurteilt (angedeutet in 9 durch einen gepunkteten Hintergrund). Sicher ist das System nicht mehr, da nur noch eine der Softwarekomponenten funktionsfähig ist und das System ausfällt, sobald diese Softwarekomponente ebenfalls ausfällt. Ist das System vorher bereits einmal ausgefallen, so wird diesen Systemzuständen Z1-3, Z2-1 nur die Kategorie Verfügbarkeit zugeordnet.If the system has not yet failed, the system states Z1-3 and Z2-1 assigned to the categories reliability and availability, that is, in these system states Z1-3 , Z2-1 the system is assessed as reliable and available (indicated in 9 with a dotted background). The system is no longer secure, since only one of the software components is still functional and the system will fail as soon as this software component also fails. If the system has previously failed, this will change to system states Z1-3 , Z2-1 only assigned to the category availability.

Den Systemzuständen Z1-4, Z2-2, Z3 wird keine der Kategorien zugeordnet, da das System in diesen Systemzuständen Z1-4, Z2-4, Z3 nicht mehr funktionsfähig ist (angedeutet in 9 durch einen schwarzen Hintergrund).The system states Z1-4 , Z2-2 , Z3 is not assigned to any of the categories because the system is in these system states Z1-4 , Z2-4 , Z3 is no longer functional (indicated in 9 with a black background).

Da zusätzlich betrachtet wird, ob das System bereits einmal ausgefallen ist oder nicht, ist im Hinblick auf die Leistungskennzahl für die Zuverlässigkeit eine Reparatur der Softwarekomponenten nach einen Totalausfall des Systems nicht mehr möglich, das heißt Übergänge von einem Systemzustand Z1-4 zu einem Systemzustand Z1-3 bzw. einem Systemzustand Z2-2 zu einem Systemzustand Z2-1 sind bei Kategorie „Zuverlässigkeit“ nicht möglich (angedeutet in 4 durch einen *-Symbol). Dies betrifft jedoch lediglich die Zuverlässigkeit.Since it is additionally considered whether the system has already failed or not, it is no longer possible to repair the software components after a total failure of the system in terms of the performance indicator for reliability, that is to say transitions from a system state Z1-4 to a system state Z1-3 or a system state Z2-2 to a system state Z2-1 are not possible in the "Reliability" category (indicated in 4th with a * symbol). However, this only affects reliability.

Nach Ausführen des Verfahrens ergeben sich dann die in den 10, 11 und 12 dargestellten Verläufe der Leistungskennzahl 32 für die Zuverlässigkeit, der Leistungskennzahl 33 für die Verfügbarkeit und der Leistungskennzahl 34 für die Sicherheit, in denen zu erkennen ist, wie das System im Zeitverlauf degradiert..After executing the procedure, the results in the 10th , 11 and 12th curves of the key performance indicator shown 32 for reliability, the key performance indicator 33 for availability and the key performance indicator 34 for security in which it can be seen how the system degrades over time.

In einer weiteren Ausführungsform werden die Aufenthaltswahrscheinlichkeiten mittels einer Markov-Kette über die Annahme eines Markov-Prozess berechnet. Hierzu werden alle möglichen Fehlerkombinationen des in 7b gezeigten Systems ermittelt und für jede der Fehlerkombinationen jeweils ein Zustand definiert. Das Ergebnis ist als Tabelle in 13 dargestellt. Insgesamt ergibt sich auf diese Weise eine Anzahl von 25 verschiedenen Systemzuständen, wobei jeder der einzelnen Hardwarekomponenten 22-1 und Softwarekomponenten 22-2 die Komponentenzustände funktionsfähig (= 1) oder ausgefallen (= 0) zugeordnet werden.In a further embodiment, the probabilities of residence are calculated using a Markov chain by adopting a Markov process. For this all possible error combinations of the in 7b shown system determined and one state defined for each of the error combinations. The result is as a table in 13 shown. In total, this results in a number of 25th different system states, each of the individual hardware components 22-1 and software components 22-2 the component states are functional (= 1) or failed (= 0).

Anschließend werden diese Systemzustände hinsichtlich möglicher Übergänge in andere Systemzustände untersucht. Sind alle Übergänge definiert, so kann ein Zustandsdiagramm 23 gebildet werden, welches schematisch in 14 dargestellt ist, wobei an den einzelnen Verbindungslinien jeweils richtungsabhängig die einzelnen Übergangswahrscheinlichkeiten angegeben sind, welche als Ausfallwahrscheinlichkeiten der Komponenten und im Falle der Softwarekomponenten zusätzlich als Reparaturwahrscheinlichkeiten der einzelnen Softwarekomponenten ausgebildet sind.These system states are then examined with regard to possible transitions to other system states. Once all transitions have been defined, a state diagram can be created 23 are formed, which is shown schematically in 14 is shown, the individual transition lines indicating the individual transition probabilities, which are designed as failure probabilities of the components and, in the case of the software components, additionally as repair probabilities of the individual software components.

Auf Grundlage des Zustandsdiagramms 23 wird dann eine Vielzahl von zeitlichen Verläufen der einzelnen Systemzustände bestimmt. Auf Grundlage dieser Verläufe werden Aufenthaltswahrscheinlichkeiten des Systems in den einzelnen Systemzuständen ermittelt und hieraus die Leistungskennzahlen für die festgelegten Kategorien ermittelt, welche in diesem Beispiel ebenfalls die Zuverlässigkeit, die Verfügbarkeit und die Sicherheit des Systems abbilden sollen und wie im voranstehenden Beispiel den einzelne Systemzuständen des Systems zugeordnet sind. Das Verfahren wird mehrmals wiederholt, sodass eine Vielzahl an Zustandsverläufen (Iterationen) erzeugt wird und hieraus Verteilungen für die Aufenthaltswahrscheinlichkeiten bzw. die mindestens eine Leistungskennzahl ermittelt werden können. Anschließend können aus diesen Verteilungen Mittelwerte etc. bestimmt werden.Based on the state diagram 23 a large number of time profiles of the individual system states are then determined. On the basis of these courses, the system's probabilities of residence in the individual system states are determined and the key performance indicators for the defined categories are determined, which in this example also depict the reliability, availability and security of the system and, as in the example above, the individual system states of the system assigned. The process is repeated several times, so that a large number of status changes (iterations) are generated and distributions for the probabilities of stay or the at least one key performance indicator can be determined from this. Subsequently, mean values etc. can be determined from these distributions.

Die Leistungskennzahlen 32, 33, 34 für die einzelnen Kategorien sind in den 15, 16 und 17 über der Zeit 31 für einen Zeitraum von 10 Jahren in Stunden dargestellt, wobei 15 die Leistungskennzahl 32 für die Zuverlässigkeit, 16 die Leistungskennzahl 33 für die Verfügbarkeit und 17 die Leistungskennzahl 34 für die Sicherheit zeigen.The key performance indicators 32 , 33 , 34 for the individual categories are in the 15 , 16 and 17th over time 31 represented in hours for a period of 10 years, whereby 15 the key performance indicator 32 for reliability, 16 the key performance indicator 33 for availability and 17th the key performance indicator 34 show for security.

BezugszeichenlisteReference list

11
Vorrichtungcontraption
22nd
EingangseinrichtungEntrance facility
33rd
BerechnungseinrichtungCalculation device
44th
AusgabeeinrichtungOutput device
1010th
funktionale Strukturinformationfunctional structural information
1111
LeistungskennzahlsignalPerformance indicator signal
2020
funktionale Strukturinformationfunctional structural information
2121st
StrukturpfadStructure path
2222
Komponentecomponent
22-122-1
HardwarekomponenteHardware component
22-222-2
SoftwarekomponenteSoftware component
2323
ZustandsdiagrammState diagram
2424th
Ausfallfailure
2525th
Reparaturrepair
3030th
(gemittelte) Aufenthaltswahrscheinlichkeit(Average) probability of residence
3131
Zeittime
3232
Leistungskennzahl (Zuverlässigkeit)Key performance indicator (reliability)
3333
Leistungskennzahl (Verfügbarkeit)Key performance indicator (availability)
3434
Leistungskennzahl (Sicherheit)Key performance indicator (security)
100-107100-107
VerfahrensschritteProcedural steps
ZxZx
SystemzustandSystem state

Claims (10)

Verfahren zum Schätzen von mindestens einer Leistungskennzahl (32, 33, 34) eines Systems in einem Kraftfahrzeug, wobei das System eine Einrichtung zum Unterstützen eines Fahrers des Kraftfahrzeugs oder zum halb- oder vollautomatisierten Fahren des Kraftfahrzeugs ist, umfassend die folgenden Schritte: Empfangen einer funktionalen Strukturinformation (20) des Systems mittels einer Eingangseinrichtung (2), wobei die funktionale Strukturinformation (20) Informationen zu einzelnen Komponenten (22) des Systems und deren struktureller Anordnung umfasst und mittels einer Berechnungseinrichtung (3): (a) Erzeugen eines mehrere Systemzustände (Zx) umfassenden Zustandsdiagramms (23) des Systems auf Grundlage der einzelnen Komponenten (22) und deren struktureller Anordnung, wobei die Systemzustände (Zx) des Systems auf Grundlage von Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen zwischen Komponentenzuständen der einzelnen Komponenten (22) miteinander verknüpft werden, (b) Festlegen von Kategorien der mindestens einen Leistungskennzahl (32, 33, 34) und Zuordnen der festgelegten Kategorien zu Systemzuständen (Zx) des Zustandsdiagramms (23), (c) Ermitteln von Aufenthaltswahrscheinlichkeitswerten (30) des Systems in den einzelnen Systemzuständen (Zx) auf Grundlage der Verknüpfungen zwischen den einzelnen Systemzuständen (Zx), (d) Ermitteln der mindestens einen Leistungskennzahl (32, 33, 34) für jede der festgelegten Kategorien auf Grundlage der ermittelten Aufenthaltswahrscheinlichkeitswerte (30), und Ausgeben der ermittelten mindestens einen Leistungskennzahl (32, 33, 34) für jede der festgelegten Kategorien als Leistungskennzahlsignal (11) mittels einer Ausgabeeinrichtung (4).Method for estimating at least one performance indicator (32, 33, 34) of a system in a motor vehicle, the system being a device for assisting a driver of the motor vehicle or for semi or fully automated driving of the motor vehicle, comprising the following steps: Receiving functional structural information (20) of the system by means of an input device (2), the functional structural information (20) comprising information on individual components (22) of the system and their structural arrangement and by means of a calculation device (3): (a) generating a state diagram (23) of the system comprising a plurality of system states (Zx) on the basis of the individual components (22) and their structural arrangement, the system states (Zx) of the system being based on transition probability information between component states of the individual components (22) be linked together (b) defining categories of the at least one performance indicator (32, 33, 34) and assigning the defined categories to system states (Zx) of the state diagram (23), (c) determining residence probability values (30) of the system in the individual system states (Zx) on the basis of the links between the individual system states (Zx), (d) determining the at least one performance indicator (32, 33, 34) for each of the defined categories on the basis of the ascertained probability of residence values (30), and Output of the determined at least one performance indicator (32, 33, 34) for each of the defined categories as a performance indicator signal (11) by means of an output device (4). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beim Erzeugen des Zustandsdiagramms (23) eine Hardware und eine Software der Komponenten (22) jeweils einzeln berücksichtigt werden.Procedure according to Claim 1 , characterized in that hardware and software of the components (22) are each taken into account individually when generating the state diagram (23). Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Übergangswahrscheinlichkeitsinformation mindestens einer der Komponenten (22) eine Ausfallswahrscheinlichkeitsinformation und eine Reparaturwahrscheinlichkeitsinformation umfasst.Procedure according to Claim 1 or 2nd , characterized in that the transition probability information comprises at least one of the components (22) failure probability information and repair probability information. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (d) Kategorien für eine Zuverlässigkeit des Systems und/oder eine Verfügbarkeit des Systems und/oder für eine Sicherheit des Systems festgelegt und zugeordnet werden.Procedure according to one of the Claims 1 to 3rd , characterized in that in step (d) categories for a reliability of the system and / or an availability of the system and / or for a security of the system are defined and assigned. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten (30) des Systems in den einzelnen Systemzuständen (Zx) mittels einer Monte-Carlo-Simulation erfolgt, wobei die Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen jeweils Übergangswahrscheinlichkeitsverteilungen zwischen Komponentenzuständen der Komponenten (22) umfassen.Procedure according to one of the Claims 1 to 4th , characterized in that the determination of the residence probabilities (30) of the system in the individual system states (Zx) is carried out by means of a Monte Carlo simulation, the transition probability information in each case comprising transition probability distributions between component states of the components (22). Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für mindestens eine der Komponenten (22) des Systems die zugehörige Übergangswahrscheinlichkeitsinformation mindestens zwei voneinander verschiedene Übergangswahrscheinlichkeitsverteilungen umfasst und diese beim Ermitteln der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten (30) berücksichtigt werden.Procedure according to Claim 5 , characterized in that for at least one of the components (22) of the system, the associated transition probability information comprises at least two different transition probability distributions and these are taken into account when determining the probabilities of stay (30). Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ermitteln der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten (30) mittels der Monte-Carlo-Simulation erzeugte Zustandsverläufe aufgezeichnet werden. Procedure according to Claim 5 or 6 , characterized in that when the probabilities of stay (30) are ascertained, state profiles generated using the Monte Carlo simulation are recorded. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine durchschnittliche Übergangsdauer zwischen Systemzuständen (Zx) des Systems und/oder eine Häufigkeit von vorgegebenen Zustandsverläufen auf Grundlage der aufgezeichneten Zustandsverläufe bestimmt werden.Procedure according to Claim 7 , characterized in that an average transition period between system states (Zx) of the system and / or a frequency of predetermined state profiles are determined on the basis of the recorded state profiles. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ermitteln der Aufenthaltswahrscheinlichkeiten (30) des Systems in den einzelnen Systemzuständen (Zx) mittels eines stochastischen Prozesses durchgeführt wird, wobei die Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen jeweils Übergangswahrscheinlichkeiten zwischen Komponentenzuständen der einzelnen Komponenten (Zx) umfassen.Procedure according to one of the Claims 1 - 4th , characterized in that the determination of the residence probabilities (30) of the system in the individual system states (Zx) is carried out by means of a stochastic process, the transition probability information in each case comprising transition probabilities between component states of the individual components (Zx). Vorrichtung (1) zum Schätzen von mindestens einer Leistungskennzahl (32, 33, 34) eines Systems in einem Kraftfahrzeug, wobei das System eine Einrichtung zum Unterstützen eines Fahrers des Kraftfahrzeugs oder zum halb- oder vollautomatisierten Fahren des Kraftfahrzeugs ist, umfassend: eine Eingangseinrichtung (2), wobei die Eingangseinrichtung (2) derart ausgebildet ist, eine funktionale Strukturinformation (20) des Systems zu empfangen, wobei die funktionale Strukturinformation (20) Informationen zu einzelnen Komponenten (22) des Systems und deren struktureller Anordnung umfasst, eine Berechnungseinrichtung (3), wobei die Berechnungseinrichtung (3) derart ausgebildet ist, die folgenden Schritte auszuführen: (a) Erzeugen eines mehrere Systemzustände (Zx) umfassenden Zustandsdiagramms (23) des Systems auf Grundlage der einzelnen Komponenten (22) und deren struktureller Anordnung, wobei die Systemzustände (Zx) des Systems auf Grundlage von Übergangswahrscheinlichkeitsinformationen zwischen Komponentenzuständen der einzelnen Komponenten (22) miteinander verknüpft werden, (b) Festlegen von Kategorien der mindestens einen Leistungskennzahl (32, 33, 34) und Zuordnen der festgelegten Kategorien zu Systemzuständen (Zx) des Zustandsdiagramms (23), (c) Ermitteln von Aufenthaltswahrscheinlichkeitswerten (30) des Systems in den einzelnen Systemzuständen (Zx) auf Grundlage der Verknüpfungen zwischen den einzelnen Systemzuständen (Zx), (d) Ermitteln der mindestens einen Leistungskennzahl (32, 33, 34) für jede der festgelegten Kategorien auf Grundlage der ermittelten Aufenthaltswahrscheinlichkeitswerte (30), und eine Ausgabeeinrichtung (4), wobei die Ausgabeeinrichtung (4) derart ausgebildet ist, die ermittelte mindestens eine Leistungskennzahl (32, 33, 34) für jede der festgelegten Kategorien als Leistungskennzahlsignal (11) auszugeben.Device (1) for estimating at least one performance indicator (32, 33, 34) of a system in a motor vehicle, the system being a device for assisting a driver of the motor vehicle or for semi or fully automated driving of the motor vehicle, comprising: an input device (2), the input device (2) being designed in such a way receive functional structural information (20) of the system, the functional structural information (20) comprising information about individual components (22) of the system and their structural arrangement, a calculation device (3), the calculation device (3) being designed to carry out the following steps: (a) generating a state diagram (23) of the system comprising a plurality of system states (Zx) on the basis of the individual components (22) and their structural arrangement, the system states (Zx) of the system being based on transition probability information between component states of the individual components (22) be linked together (b) defining categories of the at least one performance indicator (32, 33, 34) and assigning the defined categories to system states (Zx) of the state diagram (23), (c) determining residence probability values (30) of the system in the individual system states (Zx) on the basis of the links between the individual system states (Zx), (d) determining the at least one performance indicator (32, 33, 34) for each of the defined categories on the basis of the ascertained probability of residence values (30), and an output device (4), the output device (4) being designed in such a way to output the determined at least one performance indicator (32, 33, 34) as a performance indicator signal (11) for each of the defined categories.
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