Ein Fehlerbaum

Windchill Quality Solutions FTA, Fault Tree Analysis FTA_01.jpg

 

Kurzbeschreibung:

Fehlerbäume für die Darstellung und Berechnung komplexer Fehlerszenarien. Wird bei Sicherheitsanalysen benötigt. 


Beispielhafte Bildschirmansicht WQS FTA


Offizielle englische Produktbroschüre

Offizielle deutsche Produktbroschüre 

 

Beschreibung: 


Die FMEA Methode ist trotz ihrer allgemeinen Mächtigkeit beschränkt auf einzelne, voneinander unabhängige Fehler. Hochsichere und hochzuverlässige Systeme sind dagegen meistens so ausgelegt, dass unabhängige Einzelfehler in den Hintergrund treten, weil das potentiell gefährliche Systemverhalten überwiegend oder ausschliesslich durch komplexe Fehlerszenarien charakterisiert ist. 

 

Windchill Quality Solutions Fault Tree berechnet

 

  • Eintrittswahrscheinlichkeit, Nichtverfügbarkeit, Nichtzuverlässigkeit
  • Fehlerrate, Fehlerhäufigkeit
  • Kritische Pfade (Einzelfehlerszenarien)
  • Kennzahlen bezüglich der „Empfindlichkeit“ des Fehlerbaumergebnisses bezüglich der Basisereignisse; gibt Hinweise, an welchen Stellen im Baum sich Verbesserungsmassnahmen am meisten auswirken.

Neben den klassischen booleschen Operatoren wie

 

  • UND, Nicht-UND  (AND, NAND)
  • ODER, Nicht-ODER  (OR, NOR)
  • Exclusiv-ODER (XOR)
  • NICHT  (NOT)
  • n-aus-m (Voting)

stellt WQS Fault Tree folgende speziellen Funktionen bereit, mit denen sich spezielles Systemverhalten abbilden lässt:

 

  • Disjoint Events          
    • Gewisse Basisereignisse können sich gegenseitig ausschliessen, also nicht gemeinsam / gleichzeitig eintreten. Beispiel:
      • Ein Fehler A lässt das System seinen Zustand ändern, sodass Fehler B zwar noch eintreten kann, sich jedoch nicht mehr gefährlich auswirkt.  
  • Sequence Enforcing Gate
    • Erzwingt eine bestimmte Eintrittsreihenfolge innerhalb einer Gruppe von Basisereignissen. Diese Modellierung ist notwendig z.B. bei
      • Abnutzungserscheinungen,
      • tolerierbarer Degradation von Systemfunktionalität
      • verschränkten Systemen
      • Systemen mit latenten Fehlern
  • Spare Gate mit Spare Events
    • Berücksichtigt das zeitliche Fehlerverhalten von Systemkomponenten, die nur in bestimmten Fällen in Betrieb gehen, z.B. Notaggregate, oder bei denen sich der Betriebszustand ändert, oder deren (u.U. mehrfacher) korrektiver Austausch während des Betriebs vorgesehen ist.  
      • Kalte, warme und heisse Redundanz
  • Repeated Events
    • Ein einzelnes Ereignis kann an mehreren Stellen des Fehlerbaumes gleichzeitig zuschlagen. Dieses einzelne Ereignis tritt dann in Form mehrerer Basisereignisse im Fehlerbaum auf. Diese Basisereignisse sind nicht mehr unabhängig voneinander, sondern zu 100% abhängig. Beispiele:
      • Stromausfall
      • Kraftstoffmangel bei zweimotorigen Flugzeugen
  • Functional Dependency Gate
    • Ähnlich wie Repeated Events, im Unterschied dazu gibt es einen so genannten Trigger Event, der dann alle davon abhängigen Basisereignisse eintreten lässt.

Um diese komplexen Szenarien abbilden zu können, verwendet  WQS Fault Tree eine Markov Routine im Hintergrund. Dies ist ein Alleinstellungsmerkmal von WQS Fault Tree. 

 

Entsprechend der vorherrschenden Systemeigenschaften bezüglich Latenz- und Fehleroffenbarungszeiten bietet WQS Fault Tree drei verschiedene Rechenansätze:

  • Time Dependent
    • Liefert zeitabhängige Ergebnisse der Gatter
  • Lambda Tau
    • Berücksichtigt unterschiedliche Fehleroffenbarungszeiten
  • SAE-ARP-4761 und 4754A
    • Bildet die Herangehensweise des SAE-ARP-4761 Standards ab. SAE-ARP-4761 stammt von 1996 und beschreibt Verfahren, wie man ohne spezielle Fehlerbaumsoftware entsprechende Berechnungen manuell durchführen kann. Entsprechend sind die Ergebnisse meistens nicht genau. Diese Herangehensweise ist sehr speziell und im Vergleich zu den anderen beiden Rechenansätzen eher eingeschränkt, und daher nur empfehlenswert wenn explizit gefordert, oder zum Vergleich mit älteren Berechnungen.

Die Eingabedaten der Basisereignisse (Wahrscheinlichkeiten, Raten, Reparaturdauern) können bei Bedarf mit statistischen Unsicherheiten beaufschlagt werden (Normal, Lognormal, Gamma, Beta); Die Ergebnisse weisen dann dementsprechend einen statistisch abgesicherten Vertrauensbereich auf.

 

Folgende Funktionalitäten erleichtern das Arbeiten mit WQS Fault Tree:

 

  • Tabellenstruktur und Baumstruktur
    • Es stehen 2 Fenster zur Verfügung,
      • oben der Fehlerbaum als hierarchische Tabelle mit direkter Dateneingabemöglichkeit, und
      • unten der graphische Fehlerbaum mit indirekter Dateneingabemöglichkeit. Auch hier ist direktes Wechseln zum selben Datenfeld in anderen Basisereignissen bzw. Gattern möglich.
  • Format Builder
    • Alle Datenfelder können innerhalb der Fehlerbaumtabelle verschoben und aus- bzw. eingeblendet werden.
  • Filtermöglichkeiten
    • Lokal: In der Fehlerbaumtabelle stehen Such-, Sortier- und Filterfunktionen zur Verfügung.
    • Global: Es können universelle Filter- und Sortierfunktionen angelegt werden zur Verwendung in
      • Reports
      • Schaubildern
      • Imports / Exports
  • Formatdateien
    • Alle einmal gemachten Formateinstellungen (z.B. Import/Exportformate, Tabellenformate, Art und Weise der Informationsdarstellung in den Gattern und Basisereignissen) können als separate Formatdatei für spätere Wiederverwendung abgelegt werden.
  • Event Bibliotheken
    • Können von Hand angelegt, oder aus bereits erstellten Fehlerbäumen erzeugt / erweitert werden. In den Fehlerbäumen kann direkt auf diese Bibliotheken zugegriffen werden.
  • Baumbibliotheken
    • Zur Verwaltung häufig verwendeter Teilbäume.
  • Schaubilder
    • Folgende Daten können graphisch dargestellt werden:
      • Ergebnisse in Abhängigkeit von der Zeit für die Parameter
        • Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit
        • Verschiedene Wahrscheinlichkeiten
        • Fehlerrate, Fehlerauftretenshäufigkeit
  • Reportdesigns
    • Anstelle von Exporten können die Ergebnisse auch in ansprechender Form dargestellt werden. Dies beinhaltet mehrstufige Unterreports, Zusammenfassung von Gruppen, Filterung und Kennzeichnung nach festzulegenden Kriterien, Kopf- und Fusszeilen usw., und natürlich die Fehlerbaumgraphik.
    • Alle wesentlichen Reportformate werden von Haus aus mitgeliefert.
  • Import /Export
    • WQS Fehlerbäume können z.B. nach bzw. von Excel exportiert bzw. importiert werden, einschliesslich der logischen Baumstruktur
  • User Defined Calculations
    • Die Datenfelder können Rechen-, Datums-  und Textoperationen unterzogen werden. Typischerweise nimmt man als Ergebnisfelder hierzu die „User Defined…“ Datenfelder.
    • Zusätzlich können innerhalb von Reportformaten Sortierungen, Filterungen, Gruppierungen und andere Berechnungen vorgenommen werden. 
  • Dynamische Datenlinks
    • Fehlerraten, MTTR und ggfs. die dazugehörige Verteilungsfunktion können aus folgenden WQS Modulen herangezogen werden:
      • Reliability Prediction
      • FMEA
      • Markov
  • Für das Modul Event Tree stellt das Modul FTA die Fehlerrate, MTTR und Wahrscheinlichkeit zur Verfügung
  • Diagrammlinks
    • Fehlerbäume können verschachtelt, oder auf mehrere Seiten verteilt werden
      • Transfer Gates

 

 

 

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