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Theorie der (technischen) Zuverlässigkeit

Link zu DGQ- Lehrgänge/ Veranstaltungen:

Im Rahmen des Q II- Gesamtlehrganges bietet der DGQ folgende Lehrgänge an Statistische Zuverlässigkeitsanalyse

Nach Unterlagen aus einem Seminar zum Thema Zuverlässigkeitspraxis, welches der Herausgeber dieser Website vor Jahren für Produktentwickler der Halbleiterindustrie gehalten hat.

Die Produktqualität wird unterschieden in

• Güte (Lieferqualität)
• Zuverlässigkeit (Dauerhaftigkeit der Güte)

Zuverlässigkeit im täglichen Leben wird assoziert mit :

• Dauer eines Menschenlebens, Ehedauer...
• Funktionsdauer einer Glühbirne
• km-Leistung eines Automotors
• Belastbarkeit eines Seiles über einen Zeitraum
• Belastbarkeit elektronischer Bestandteile z.B. durch thermische Zyklen

Statistische Analyse von Lebensdauerdaten

....schließen von Stichprobenresultaten auf Eigenschaften der Grundgesamtheit (eines ganzen Loses/ einer Charge) mit Hilfe von Methoden der mathematischen Statistik.

Ausfallsatz (engl. "fraction failure")

..Der Ausfallsatz ist der Anteil ausgefallener Bauelemente während einer jeweils anzugebenden und klar definierten Beanspruchungsdauer..

• Bo.....Anzahl der Teile zu Testbeginn (=100% der Stichprobe)
• Δ Bi....Zahl der während des Tests aufgetretenden fehlerhaften Prüflinge

⨀ ..... Stichprobe in der Losgesamtheit

• Einheiten:.... in % oder in dpm (department per million)


• mathematisch:... dieser Quatient ist mathematisch interpretierbar als "relative Ausfallshäufigkeit"


• Grenzwert:...der Grenzwert der relativen Ausfallshäufigkeit ist definiert als Auswahrscheinlichkeit

Beispiel:

• Bo.....Anzahl der Teile vor dem Burn IN (= 4.000 Stück)
• Δ Bi....Zahl der während des Burn Ins aufgetretenen fehlerhaften Prüflinge (9 Stück)

F^⋀_% i   =     9     x 10²   = 0,05 %   
              4.000

F^⋀_dpm i   =     9     x 10⁶   = 500 dpm   
                 4.000

Empirische Lebensdauerfunktionen

Empirische Lebensdauerfunktionen
Die zeitliche Darstellung der Funktionen R und F gibt ein Gefühl über das (qualitative) Lebensdauerverhalten von Bauelementen. Die so ermittelte "Treppenfunktion" ist empirisch ermittelt.

• Für eine weitere mathematische Behandlung ist zuvor eine Grenzwertbildung erforderlich.
  Dabei gehen Relative Häufigkeiten über in Wahrscheinlichkeiten.
• Für weitere Auswertungen werden den empirisch ermittelten Verteilungen geeignete mathematische Lebensdauerverteilungen zugrundegelegt bzw. aus den empirischen Verteilungen werden die Parameter gewonnen, welche man für die mathematischen Funktionen benötigt.

Empirisch erkittelte Verteilungen

R(t) ...... (empirische) Überlebenshäufigkeit
dR(t)/dt .....(empirische) Überlebenshäufigkeitsdichte F(t) = 1- R(t) ....... (empirische) Ausfallshäufigkeit (Komplement zur Überlebenshäufigkeit)

Für weiteren Informationsgewinn müssen solche empirisch ermittelten Verläufe (auch mit Hilfe statistischer Tests bzw. Hypothesen) speziellen mathematisch begründeten Verteilungsfunktionen gegenübergestellt werden (weiter unten).

Systemzuverlässigkeit

Statistische Erweiterungen

2) Definitionen der Zuverlässigkeit

Kenngrößen der Zuverlässigkeit

Ausfallrate

Bauelementestunden

Nachweisgrenzen/ Versuchsplanung

3) Mathematische Modelle der Lebensdauerfunktionen

Exponentialverteilung

Weibullverteilung

Überlagerungsansatz

Schätzung für den F-Wert

Weibullpapier

Flussdiagramm

Thermische Aktivierung

Arrhenius Modell/ Thermische Aktivierung

Spannungsbeschleunigung

Kombinierte Thermische/ Spannungsbeschleunigung

Qualitätsdaten

4) Methoden der Vorbehandlung/ Screening

Burn IN Allgemein

Bauelemente BurnIn

Planung der Vorbehandlung

Optimale Burnin- dauer (Einbrenndauer)

5) Simulation von Stressbedingungen

Zusammenstellung der Simulationsverfahren

Unternehmens- Qualitätsziele

Matrix der Fehlermechanismen

Qualitätsverbesserungsblatt

LTPD- am Beispiel Lifetest

Temperaturzykel

Aktivierung bei Niedertemperatur- Lifetest

6) Zuverlässigkeitsprognosen

Rechenbeispiele- Übungen

Literaturangaben

Link zu Wickipedia Zuverlässigkeit

Link zur Zuverlässigkeitsplanung für Produkte
Link zu Zuverlässigkeitstests

Link zu Beratern mit Erfahrung im Zuverlässigkeitsmanagement/ Zuverlässigkeitstechniken

• www.zuverlaessigkeitstechnik.de Zuverlässigkeitstechnik- JHP GmbH Lebensdauersicherung, Testplanung, Zuverlässigkeitsmanagement
  

Links zu Beratern für Zuverlässigkeitsmanagement

Link auf sjn Die Suchmaschine der Technik www.sjn.de mit einer Firmenübersicht: ZUverlässigkeit-Produktsicherheit

Link zu Beratern / SW Lösungen Relex Leistungsstarke Lösungen für Qualitäts-, Zuverlässigkeits- und Risikomanagement

Links zu Softwareanbieter für Zuverlässigkeitsmanagement

Bücher zur Zuverlässigkeitstechnik und Statistik