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Designvorgaben für Zuverlässigkeit

Begriffserläuterung: Auch die Normung des Begriffes Zuverlässigkeit hat einen stürmischen Wandel erfahren. Während früher Zuverlässigkeit als Einhaltung der Qualitätsforderungen über die Nutzungsdauer eines Produktes definiert wurde, wird jetzt Zuverlässigkeit konsequenterweise als eine von mehreren Teilqualitäten verstanden und definiert, wie GEIGER in [3] darlegt:

Zuverlässigkeit = Qualität im Hinblick auf die Zuverlässigkeitsforderungen

Die Zuverlässigkeitslehre hatte ihre Vorgeschichte in der Elektrotechnik. Zuverlässigkeit hieß früher meist "technische Zuverlässigkeit". Im heutigen Verständnis bzw. im Rahmen des Qualitätsmanagement geht Zuverlässigkeit weit über das rein technische hinaus. Auch der früher gebräuchliche engliche Ausdruck "reliability" für Zuverlässigkeit wird jetzt durch den englischen Ausdruck "dependability" ersetzt (GEIGER [2] S.115).

Die Beschaffenheit einer Einheit muß als Ganzes Gegenstand des Qualitätsmanagements sein. Die Beschaffenheit besteht aus mehreren Merkmalsgruppen Man spricht von Zuverlässigkeitsmerkmalen, Sicherheitsmerkmalen, Umweltschutzmerkmalen, Arbeitsschutzmerkmalen, Gesundheitsschutzmerkmalen, Funktionsmerkmalen usw. [103]. Zur Beschaffenheit gehören somit auch die Zuverlässigkeitsmerkmale, die ihrerseits Qualitätsmerkmale sind (GEIGER [2] S.131). Zuverlässigkeit ist nichts anderes als die Gesamtheit der zuverlässigkeitsbezogenen Qualitätsmerkmale, die sich aus der Gruppe der zuverlässigkeitsbezogenen Merkmale rekrutiert, also aus den Zuverlässigkeitsmerkmalen. Qualitätsmanagement ist ein Teil des Managements, Zuverlässigkeitsmanagement ist ein Teil des Qualitätsmanagements, Verfügbarkeitsmanagement wird üblicherweise als ein Teil des Zuverlässigkeitsmanagements angesprochen. Entsprechendes gilt für die Qualität: Verfügbarkeit ist ein Teil der Zuverlässigkeit und diese ein Teil der Qualität (GEIGER [3]).

Zielwerte für das Qualitätsmerkmal Zuverlässigkeit: Ein wichtiges Qualitätsmerkmal - bei manchen Produkten nach der reinen Funktionstauglichkeit das wichtigste Qualitätsmerkmal - stellt die Zuverlässigkeit eines Produktes dar. Die Geschäftsleitung ist hier angehalten, Zielvorgaben für - eine über die Badewannenkurve zeitabhängige- Lebensdauer zu machen. Diese Ausfallsraten oder Ausfallsquoten können zeitraffende Funktionstests bei erhöhter Temperatur, Klimatests, Schocktests, Beschleunigungs- oder Rütteltests und vieles andere mehr betreffen. Die Zielwerte für das Qualitätsmerkmal Zuverlässigkeit sind häufig schon vom Markt her festgelegt, oder sind vom Marktführer vorgegeben oder es werden Mindestforderungen in den einschlägigen Produktnormen festgelegt. Es steht der Unternehmensleitung jedoch frei, und ist wesentlicher Bestandteil der Qualitätsphilosophie, hier beispielsweise bessere Zielwerte vorzugeben als der Marktführer aufweist oder die Norm verlangt.

Die Qualitätsmerkmale Zuverlässigkeit und deren Zielwerte werden meist in den jeweiligen produkt- und branchenabhängigen Produktnormen spezifiziert.

Die Zuverlässigkeit eines Produktes ist schwer zu bestimmen. Praktisch gibt es für deren Ermittlung nur drei Möglichkeiten.

Definitionen von Zuverlässigkeitskenngrößen: Typische Zuverlässigkeitskenngrößen können sein Ausfallsraten, Ausfallsquoten, wobei die Angaben erfolgen als %/1000 Stunden- oder FIT-Werte

Zur Feldauswertung:

Es gibt die Möglichkeit, Feldergebnisse auszuwerten. Problematisch dabei ist die möglicherweise lange Rücklaufdauer. Voraussetzung ist, daß der Kundendienst die Ergebnisse rückmeldet. Tauscht oder repariert der Kunde jedoch fehlerhafte Teile selbt aus ohne den Kundendienst einzuschalten und ohne zu reklamieren, erfährt der Hersteller nichts davon. Weiters kennt man meistens nicht die genauen Einsatzbedingungen (Streßbedingungen) für das defekte Teil. Vorteilhaft ist die hohe Zahl der "Testobjekte" (praktisch 100% der gelieferten Ware) und die realistischen Einsatzbedingungen. Diese Rückmeldungen sind aber eher für qualittative, jedoch kaum für quantitative Auswertungen geeignet.

Durchführung beschleunigter Tests: Einen Teil der oben erwähnten Nachteile kann man durch geplante Streßtests beseitigen. Durch beschleunigende Streßfaktoren kann man die Ergebnisse schneller erzielen. Man hat eine definierte Menge mit definierten Einsatzbedingungen und kann die Anzahl der dabei defekt werdenden Teile genau ermitteln und anschließend deren Ursachen analysieren. Daraus läßt sich in weiterer Folge auch eine quantitative Auswertung anschließen. Man erhält auf diese Weise Rechenwerte für die Lebensdauer bzw. die Ausfallsrate. Nachteilig ist, daß man die dabei erzielten Ergebnisse nicht so einfach auf das tatsächliche Verhalten der Produkte in der Praxis umlegen kann. Quervergleiche der Ergebnisse zwischen verschiedenen Herstellern bei gleichen Streßbedingungen sind da schon aussagekräftiger. Ein weiterer Nachteil sind die hohen Kosten dieser Tests, weshalb Klein- und Mittelbetriebe sie eher selten anwenden.

Komponentenzuverlässigkeiten: Komponentenzuverlässigkeiten werden über Serienuntersuchungen (beschleunigte Tests) vieler gleicher Komponenten ermittelt. Typisches Beispiel für die Ermittlung der Komponentenzuverlässigkeit sind elektronische Bauteile, welche in relativ hohen Stückzahlen über relativ lange Zeiten unter definierten Streßbedingungen untersucht werden. Mit Hilfe der Angaben über Einzelkomponentenzuverlässigkeiten lassen sich mit Hilfe mathematisch-statistischer Betrachtungen Systemzuverlässigkeiten berechnen, auch dann, wenn das System selbst eine Einzelanfertigung darstellt. Beispiele dafür sind Kraftwerksanlagen, komplexe Industrieanlagen u.a.m. Eine "direkte", praktische Ermittlung der Systemzuverlässigkeit von Einzelanfertigungen wäre sinnlos.

Rechnerische Ermittlung von Systemzuverlässigkeiten: Wenn die (zeitabhängigen!) Einzelzuverlässigkeiten der Komponenten, z.B. aus den oben beschriebenen beschleunigten Streßtests bekannt sind, kann man daraus mittels mathematischer Modelle Systemzuverlässigkeiten berechnen, dh. die Wahrscheinlichkeit dafür, daß ein ganzes System (oder Teile daraus) ausfällt. Solche Berechnungen sind besipielsweise bei Elektrizitätsversorgungsbetrieben zur Ermittlung der Ausfallswahrscheinlichkeiten von Kraftwerken und/oder Netzen üblich. Auch in anderen Bereichen werden Systemzuverlässigkeiten berechnet. Darüber hinaus sind Zuverlässigkeitsbetrachtungen bzw. -berechnungen bei kleinen Stückzahlen und im Zusammenhang mit kleineren Betrieben durchaus ein Thema für weitere Betrachtungen und Untersuchungen.

Bei der Festlegung des Qualitätsmerkmals Zuverlässigkeit und dessen Zielwerte ist die Unterscheidung nach vertraglichen und nicht vertraglichen Situationen wichtig. Kunden können in einer vertraglichen Situation zusätzliche Merkmale definieren oder verschärfte Zielwerte festlegen. In einer nicht vertraglichen Situation werden dem Stand der Technik entsprechende, häufig in Produktnormen festgelegte Zielwerte herangezogen.

In der betrieblichen Praxis kann es vorkommen, daß für ein und dasselbe Produkt sowohl eine vertragliche als auch nichtvertragliche Kundensituation mit möglicherweise unterschiedlichen Kundenvorgaben vorkommt. Aus Logistikgründen wie Lagerhaltung, Verwechslungsgefahr, Produktbereinigung usw. wird man bestrebt sein, ein Produkt für alle Kunden gleich für die höchsten Anforderungen herzustellen. Umstufungen (für weniger kritische Kunden) bei Nichterreichung festgesetzter Qualitätsmerkmale auf ein niedrigeres Anspruchsniveou sind in der Praxis dann zwar möglich, aber nicht gänzlich unproblematisch.

Ein ebenso einfaches wie bekanntes Beispiel für Ware mit unterschiedlichem Anspruchsniveou sind die verschieden Kategorien der Schnitthölzer von Sägewerken. Faserigkeit und Astanzahl entscheiden darüber, in welche Kategorie ein Brett eingestuft wird. Entsprechend sind diese unterschiedlichen Kategorien im Lager getrennt zu halten (Logistik!).

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Literaturhinweise

  1. Danzer, H.H.: "Qualitätsmanagement im Verdrängungswettbewerb- Der Schlüssel zum Überleben im Käufermarkt" TAW-Verlag Wuppertal ISBN 3-930526-01-8 und Verlag Industrielle Organisation Zürich 1995 ISBN 3-85743-979-3
  2. Geiger, W.:"Qualitätslehre, Einführung, Systematik, Terminologie", 2.Auflage, Vieweg Verlag, 1994
  3. Geiger,W.: "Qualität und Management-das Ganze und die Teile", QZ, 40, 1995, H. 8, S. 928-934
  4. MIL-Std 883


Weiterführende Literatur

    Meyna A.; Paili B.: "Taschenbuch der Zuverlässigkeits- und Sicherheitstechnik" Carl Hanser Verlag 2003, ISBN 3-446-21594-8