Stochastische Zuverlässigkeitstechnik (Seminar + Workshop)

Das Seminar richtet sich an Personen, die sich mit der Berechnung von Versagenswahrscheinlichkeiten bei technischen Systemen befassen müssen, wie sie u. a von den einschlägigen Normen zur funktionalen Sicherheit gefordert wird. Für Schutzeinrichtungen, die nach IEC EN 61508, IEC 62061 oder ISO 13849 einen bestimmten Sicherheits-Integritäts-Level (SIL) bzw. Performance-Level (PL) erreichen sollen, muss die Versagenswahrscheinlichkeit im Anforderungsfall (PFD) oder eine zeitbezogene Ausfallwahrscheinlichkeit (PFH) berechnet werden. Hierfür sind Kenntnisse aus dem Bereich der stochastischen Zuverlässigkeitstechnik nötig. Ziel des Seminars und des Workshops ist es, die theoretischen Grundlagen auf leicht verständliche und anschauliche Art und Weise zu vermitteln und diese im Rahmen eines Workshops mit Hilfe von softwaregestützten Verfahren praktisch anzuwenden.

Technische Systeme können in ihrer Funktion versagen. Ein solches Versagen kann eine systematische Fehlerursache haben oder aufgrund eines zufälligen Bauteilausfalls auftreten. Im Rahmen dieses Seminars werden ausschließlich Ausfälle behandelt, die aufgrund zufälliger Fehler stattfinden. Hierbei wird ausgehend von der Frage „Was ist Zufall?“ die Begriffswelt der stochastischen Zuverlässigkeitstechnik dargestellt. Wo immer möglich, werden Begriffe anhand anschaulicher Beispiele und Allegorien erklärt. Mathematische Formeln und Begriffsdefinitionen werden bei Bedarf ausführlich hergeleitet. An einigen Stellen sind mathematische Kenntnisse auf Abiturniveau erforderlich, um die Herleitungen vollständig nachvollziehen zu können. Da die mathematischen Zusammenhänge und Ergebnisse darüber hinaus auch anschaulich interpretiert und erklärt werden, sind die Seminarinhalte jedoch auch zu verstehen, ohne die mathematische Herleitung bis ins Detail nachzuvollziehen.

Sowohl vom inhaltlichen Umfang als auch von der Art der Darstellung her unterscheidet sich dieses Seminar von anderen Veranstaltungen zum Thema Zuverlässigkeitstechnik. Es wird insgesamt vergleichsweise wenig Stoff behandelt, dieser wird dafür aber ausführlicher und anschaulicher erklärt als dies bei Seminaren dieser Art üblicherweise der Fall ist. Das Seminar ist gedacht für Personen, die sich gründlich in das Thema einarbeiten wollen und neben der reinen Anwendung von Formeln zur Berechnung bestimmter Zuverlässigkeitskenngrößen auch eine anschauliche und begreifbare Vorstellung der relevanten Begriffe aus der Zuverlässigkeitstechnik anstreben. Ziel des Seminars ist es u. a., die Teilnehmer in die Lage zu versetzen, ausgehend von dem Erlernten selbständig weitergehende Arbeiten auf dem Gebiet der stochastischen Zuverlässigkeitstechnik durchführen zu können.

Fragestellungen, die mit analytischen Methoden (Formelwerken) nicht zu beantworten sind, werden mit Hilfe von Markovmodellen, Monte Carlo Simulationen und stochastischen Petrinetzen im Rahmen eines Workshops behandelt. Die hierfür nötigen Computer-Programme sind kostenlos verfügbar. Teilnehmer, die über ein Laptop verfügen, können die Anwendung der entsprechenden Programme im Rahmen des Workshops selbst erproben. Die Veranstaltung stellt somit eine Kombination aus klassischem Seminar (Frontalunterricht) und Workshop („Hands-On“) dar.

• Betrachtungen zu den Begriffen „Zufall“ und „Wahrscheinlichkeit“
• Mathematische Grundlagen zur Wahrscheinlichkeitsrechnung
• Exponential-Verteilung und Weibull-Verteilung
• Begriffe und beschreibende Größen der Zuverlässigkeitstechnik
• Ausfallverhalten elektronischer und mechanischer Komponenten
• Stichprobenprüfung (dieses Thema wird nur sehr knapp und rudimentär behandelt)
• Bewertung des Systemverhaltens auf Basis der Komponenten-Daten
• Herleitung von Berechnungsformeln zur Zuverlässigkeitstechnik,
• insbesondere der Formeln zur PFD/PFH-Berechnung nach EN 61508 Teil 6
• Erneuerungstheorie (nur Erneuerungsdichtefunktion des gewöhnlichen Erneuerungsprozesses)
• Numerische Methoden (Markov-Modelle, stochastische Petrinetze, Monte Carlo Simulation)

• TimeNET 4.3 Release Trial Version
• SMath Studio
• Scilab
• Visio oder SmartDraw zum Zeichnen von Markov-Modellen (diese Programme sind nicht kostenlos verfügbar und werden für den Workshop nicht zwingend benötigt)

• Tag 1: Seminar zu den theoretischen Grundlagen (Frontalunterricht)
• Tag 2: Workshop zu Markov-Modellen, stochastischen Petrinetzen und Monte-Carlo Analyse (Übungen am PC)

Es kann auch sinnvoll sein, nur an einem der beiden Tage teilzunehmen (z. B. wenn das theoretische Wissen bereits vorhanden ist oder falls nur die Begriffswelt der Zuverlässigkeitstechnik von Interesse ist).