Robust Reliability

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Robust Reliability (robuste Zuverlässigkeit) ist eine neue Theorie des Qualitätsmanagement, die die Theorien der Zuverlässigkeitstechnik (engl. Reliability) und des Robust Designs (Robustness) zusammenfasst.

Definition

Robuste Zuverlässigkeit (R²) ist die Wahrscheinlichkeit dafür, dass ein Produkt oder Prozess während seiner gesamten Einsatzzeit trotz aller auftretenden inneren und äußeren Störeinflüssen seine geforderte Funktionsfähigkeit mit geringer Varianz aufrecht hält.“ [1]

Hintergrund

Als zuverlässig bzw. robust werden im Allgemeinen Produkte oder Prozesse beschrieben, die den bestehenden Qualitätsanforderungen entsprechen. Gleichzeitig haben die Definitionen der Zuverlässigkeit und der Robustheit allerdings keine grundlegende Übereinstimmung. Für Wissenschaft und Praxis stellt sich somit die Frage, inwieweit die Entwicklung robuster Produkte zwangsläufig die geforderte Zuverlässigkeit sicherstellt bzw. ob eine Zuverlässigkeitsanalyse notwendigerweise zur Robustheit führt?

Um den zwischen Robustheit und Zuverlässigkeit bestehenden Zusammenhang gezielt auszunutzen, werden mit der Theorie des Robust Reliability Vorteile, Methoden sowie potentielle Synergien beider Theorien zusammen. Die Entwicklung der Robust Reliability für eine integrierte Betrachtung von Zuverlässigkeit und Robustheit bietet darüber hinaus erste Leitlinien für die Auswahl geeigneter Entwicklungsmethoden und somit eine geeignete Grundlage für weiterführende Untersuchungen.[2]

Motivation und Ziele

Im Maschinenbau gehört Qualität zu den Grundvoraussetzungen eines jeden Produktes oder Prozesses. Sie wird als „Beschaffenheit einer Einheit bezüglich ihrer Eignung, festgelegte und vorausgesetzte Erfordernisse zu erfüllen“ definiert.[3] Ziel der Unternehmen ist es, ein qualitativ hochwertiges Produkt für den Kunden zu entwickeln und auf den Markt zu bringen. Zu den Qualitätsanforderungen gehören unter anderem die beiden Teilgebiete Zuverlässigkeit und Robustheit. Beide Eigenschaften sind demnach ein Maß für die Qualität, die es zu erfüllen gilt.

Zusammenhang von Zuverlässigkeit und Robustheit nach Yang [4]
Zuverlässigkeit Robustheit
„Reliability can be perceived as robustness over time.“ „Robustness can be thought of as reliability at different use conditions.“

Nach der Beschreibung von Yang kann Zuverlässigkeit nur durch hohe Robustheit und im Gegensatz dazu Robustheit nur durch hohe Zuverlässigkeit erreicht werden. Die bisherigen Theorien können also nur jeweils einem Teil der Anforderungen gerecht werden. Gesucht ist demnach eine Theorie, die beide Domänen miteinander verknüpft und durch eine neue Methodik umgesetzt werden kann. Dadurch kann der Umfang der anzuwendenden Methoden und Werkzeuge im Entwicklungsprozess auf ein Minimum eingegrenzt werden und trotzdem eine höhere Qualität erzielt werden.

Prinzipien und Denkweisen

Wie bereits im vorherigen Abschnitt erwähnt, soll die neue Theorie die Denkweisen der Zuverlässigkeitstechnik mit denen aus der Robust-Design-Methodik vereinen. Sie wird deshalb Robust Reliability Theorie (R²) genannt. Die Robust Reliability ist eine zusammenfassende Theorie, die während des Entwicklungsprozesses sowohl auf die Zuverlässigkeit als auch auf die Robustheit der Produkte bzw. Prozesse eingeht.[2] Somit können zwei Theorien zu einer gemeinsamen Theorie verknüpft werden. Dadurch kann der Entwicklungsprozess auf ein vergrößertes Spektrum an Methoden und Werkzeuge erweitert werden. Dies führt zur Vereinfachung, Verbesserung und Beschleunigung der Entwicklung von neuen Produkten bzw. Prozessen.

Aufbau der Theorie

Ziel von R² ist es, die beiden Theorien der RDM und der ZUV zu vereinen. Anders ausgedrückt, sollen durch die neue Theorie zugleich robuste und zuverlässige Produkte entstehen. Dazu geht die Theorie bis auf die Produktgestalt eines Systems zurück. Produkte und Prozesse bestehen fast immer aus mehreren, verschiedenen Bauelementen die physikalisch, informationell oder energetisch miteinander verbunden sind. Gemeinsam verfolgen sie die Aufgabe eine oder mehrere Gesamtfunktionen des Systems zu erfüllen. Je nach Zustand, Dynamik, Anzahl und Art der Elemente entsteht dadurch eine gewisse Komplexität. Dies hat zur Folge, dass zwangsläufig, je nach vorhandenem Informationsgehalt, Unsicherheiten entstehen, die sich negativ auf die Qualität des Systems in Form von Schwankungen der Anforderungen bzw. Eigenschaften auswirken. Die Unempfindlichkeit gegenüber diesen Schwankungen wird im Maschinenbau als Robustheit definiert. Kann die Robustheit über einen bestimmten Zeitraum erfüllt werden, sprechen wir von einem zuverlässigen Produkt. Zuverlässigkeit und Robustheit sind wiederum Anforderungen der Qualität.

Einzelnachweise