Robust Reliability
Robust Reliability (R²) (Robuste Zuverlässigkeit (R²)) ist eine neue Theorie des Qualitätsmanagement, die die Theorien der Zuverlässigkeitstechnik (engl. Reliability) und des Robust Designs (Robustness) zusammenfasst.
Definition[Bearbeiten]
„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]
Weitere Definitionen und Begrifflichkeiten[Bearbeiten]
Robust Reliability wird in der Literatur von verschiedenen Autoren unterschiedlich definiert. Die Begriffsdefinition ist bis heute in der Literatur nur sehr wenig verbreitet. Zwar werden die Theorien der Robustheit und der Zuverlässigkeit unabhängig im einzelnen detailliert beschrieben, jedoch ist die Verknüpfung der beiden Theorien nicht sehr weit verbreitet. Aus der geringen Anzahl von Definitionen zum Begriff lässt sich schlussfolgern, dass es sich um eine relativ neue Theorie im Maschinenbau handelt. Folgende Tabelle gibt eine Auflistung der bekannten Quellen zur Begriffsdefinition:
| Autor | Definition(en) |
|---|---|
| Ben-Haim[2] | „The greatest uncertainty which the mechanical system can tolerate without failure.“ |
| „Robust reliability is an application of convex modelling, combined with the idea of robustness-to-uncertairtty as a measure of reliability.“ | |
| „The robust reliability of a system is a measure of its resistence to these uncertainties.“ | |
| Hu[3] | „...robust reliability; that is, to make a product’s reliability insensitive to uncontrollable user environments.“ |
| Kemmler[1] | „Assuring robust reliability, i.e. a high quality level and a long, predictable life time of products and components is, on the other hand, the overall aim of both approaches.“ |
| Papadimitriou[4] | „...robust reliability is defined using the theorem of total probability to be the integral over a specified set of possible models of the conditional reliability for a given model weighted by the probability of that model.“ |
| Yang[5] | „From the discussions above, robust reliability can be defined as the ability of a product to perform its intended function consistently over time at the presence of noise factors.“ |
Hintergrund[Bearbeiten]
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.[6]
Motivation und Ziele[Bearbeiten]
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.[7] 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.
| 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[Bearbeiten]
Wie bereits im vorherigen Abschnitt erwähnt, vereint die neue Theorie die Denkweisen der Zuverlässigkeitstechnik (ZUV) mit denen aus der Robust-Design-Methodik (RDM). Sie wird deshalb Robust Reliability Theorie (R²) genannt. Die Robust Reliability-Theorie ist eine zusammenfassende Theorie, die während des Entwicklungsprozesses sowohl auf die Zuverlässigkeit als auch auf die Robustheit der Produkte bzw. Prozesse eingeht.[6] Somit sind zwei Theorien zu einer gemeinsamen Theorie verknüpft. Dadurch wird der Entwicklungsprozess auf ein vergrößertes Spektrum an Methoden und Werkzeugen erweitert. Dies führt zur Vereinfachung, Verbesserung und Beschleunigung der Entwicklung von neuen Produkten bzw. Prozessen.
Aufbau der Theorie[Bearbeiten]
Ziel von R² ist es, die beiden Theorien der RDM und der ZUV zu vereinen. Anders ausgedrückt, wird durch die Entwicklungsabfolge nach dieser Theorie zugleich robuste und zuverlässige Produkte entwickelt. 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[Bearbeiten]
- ↑ 1,0 1,1 Stefan Kemmler, Eifler Tobias, Bernd Bertsche, Thomas J. Howard: Robust reliability or reliable robustness? In: VDI (Hrsg.): VDI-Berichte 2260. VDI-Verlag, 2015, ISBN 978-3-18-092260-7, S. 87–98.
- ↑ Ben-Haim, Yakov.: Robust Reliability in the Mechanical Sciences. Springer-Verlag, Berlin, Heidelberg 1996, ISBN 3-642-64721-9 (worldcat.org).
- ↑ Past Webinars - American Society for Quality - Reliability Division. In: American Society for Quality - Reliability Division. (asqrd.org [abgerufen am 4. Januar 2018]).
- ↑ C.Papadimitriou, J.L.Beck, L.S.Katafygiotis: Updating robust reliability using structural test data. In: Probabilistic Engineering Mechanics. Band 16, Nr. 2, 1. April 2001, ISSN 0266-8920, S. 103–113, doi:10.1016/S0266-8920(00)00012-6 (sciencedirect.com [abgerufen am 4. Januar 2018]).
- ↑ 5,0 5,1 Yang, Guangbin: Life cycle reliability engineering. John Wiley & Sons, New York 2007, ISBN 978-0-471-71529-0 (worldcat.org).
- ↑ 6,0 6,1 Robuste Zuverlässigkeit – Robust Reliability. Abgerufen am 3. Januar 2018 (deutsch).
- ↑ DIN 40041: Zuverlässigkeit; Begriffe. Hrsg.: Deutsches Institut für Normung e.V. 1990.
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