Ein Zuverlässigkeits-Blockdiagramm

Windchill Quality Solutions RBD - OpSim  (Reliability Block Diagram - Operation Simulation) RBD_01.jpg

 

Kurzbeschreibung:

1. Berechnung verschiedener Zuverlässigkeitsparameter für komplexe Systeme.

2. Optimierung von Zuverlässigkeitsparametern unter vorgebbaren Nebenbedingungen.


Beispielhafte Bildschirmansicht WQS RBD


Offizielle Produktbroschüre (englisch)

 

Beschreibung:

 

Das Modul Windchill Quality Solutions RBD bietet zwei grundsätzliche Funktionsbereiche, 1. das eigentliche Reliability Block Diagram, 2. Operation Simulation. 

 

Bis zur Version 2008 musste die Funktionalität OpSim separat zum Modul RBD lizensiert werden; seit 2009 ist dies allerdings fester Bestandteil von RBD.

 

Das Prozessmodell von RBD bzw. OpSim kann als graphische Übersicht hier heruntergeladen werden. 


Da sich Einsatzzweck und Zielsetzung von RBD und OpSim sehr unterscheiden, werden beide im Folgenden separat beschrieben.

 

RBD


Zuverlässigkeits-Blockdiagramme dienen zur Modellierung komplexer Systeme. Im Gegensatz zu einfachen, seriellen Systemen, zeichnet sich Komplexität zum Beispiel durch folgende Eigenschaften aus: 

 

-       Redundanz

-       Fehlertoleranz

-       Netzartige Verknüpfung von Systemkomponenten

-       Rückkopplungen

-       Spezielle Wartungsphilosophien 

-       Tolerierbare eingeschränkte Funktionalität

-       Puffer (z.B. bei Produktionslinien)

 

Während bei Fehlerbäumen die Fehler im Blickpunkt stehen, berechnet WQS RBD unter anderem folgende funktionalen Kenngrössen: 

 

-       MTBF und MTTF

-       MTTR

-       Verfügbarkeit A (Availability)

-       Zuverlässigkeit R (Reliability)

-       Kritische Pfade (Cut Sets à System ist inoperabel) und Mindestkonfigurationen (Path Sets à System ist gerade noch operabel)

-       Durchsatz (z.B. bei Produktionslinien)

-       Downtime

-       Kosten

 

WQS RBD bietet eine graphische Benutzerschnittstelle, mit der alle zuvor genannten Systemeigenschaften abgebildet, und zahlreiche funktionale Kenngrössen berechnet werden  können. Es gibt keine festen Grenzen im Hinblick auf die Komplexität des Systems. Was analytisch nicht auflösbar ist, bearbeitet WQS RBD per Monte Carlo Simulation (die auch erzwungen werden kann). Beispielsweise kann WQS RBD folgendes komplexe System ohne weiteres behandeln: 

RBD_Complex_01.jpg

 

Zur generellen Handhabung des Moduls RBD stehen folgende Funktionalitäten zur Verfügung:  

  • Tabellenstruktur und Diagramm
    • Es stehen 2 Fenster zur Verfügung,
      • oben eine Tabelle mit allen Blöcken und direkter Dateneingabemöglichkeit, und
      • unten das graphische Blockdiagramm mit indirekter Dateneingabemöglichkeit. Auch hier ist direktes Wechseln zum selben Datenfeld in anderen Blöcken möglich
  • Filtermöglichkeiten
    • Lokal: In der Blocktabelle und der Blockbibliothek (weiter unten beschrieben) stehen Such-, Sortier- und Filterfunktionen zur Verfügung.
    • Global: Es können universelle Filter- und Sortierfunktionen angelegt werden zur Verwendung in
      • Reports
      • Schaubildern
      • Imports / Exports
  • Drag and Drop
    • Nachdem alle Blöcke und Verzweigungen platziert worden sind, werden die funktionalen Verknüpfungen mittels Pfeilen durch einfaches Drag and Drop eingezeichnet.
  • Format Builder
    • Alle Datenfelder können innerhalb der RBD-Tabelle verschoben und aus- bzw. eingeblendet werden.
    • Einfache Formatübertragung von Block zu Block per Mausklick
      • Nur visuelle Eigenschaften
      • Nur rechnerische Eigenschaften
      • Beides
  • Schaubilder
    • Ergebnisse in Abhängigkeit von der Zeit, für das gesamte Diagramm oder für einzelne Blöcke, für die Parameter
      • Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit einschliesslich Vertrauensintervallen
      • Verschiedene Kosten (Ersatzteile, Personal, Downtime, und weitere)
      • Fehlerrate
      • Downtime
      • Kapazität (Bei Produktionslinien z.B. der Durchsatz)
    • Ergebnisse für einen bestimmten Zeitpunkt für einzelne Blöcke, für die Parameter
      • Verfügbarkeit, Zuverlässigkeit
      • Kapazität (Bei Produktionslinien z.B. der Durchsatz)
      • Fehlerrate, MTBF
      • Verschiedene Kosten
      • Wartedauern bezüglich Ersatzteilen
      • Downtime
  • 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 Blockdiagrammgraphik.
    • Alle wesentlichen Reportformate werden von Haus aus mitgeliefert.
  • Stilbibliotheken
    • Blöcke, Pfeile und Verzweigungen können bezüglich Aussehen, Grösse und Art der dargestellten Daten angepasst und in Stilbibliotheken verwaltet werden.
  • Blockbibliotheken
    • Blöcke können mitsamt ihrer Eingabedaten manuell angelegt werden, oder aus einer Blockbibliothek geholt werden.
    • Aus einem bestehenden Blockdiagramm lassen sich Blockbibliotheken für die spätere Wiederverwendung erzeugen oder erweitern.
  • Diagrammbibliotheken
    • Ganze Diagramme oder oft verwendete Teilstücke von Diagrammen können in speziellen Bibliotheken verwaltet werden.
  • Unterdiagramme
    • Zur besseren Übersichtlichkeit können Teile von Diagrammen in Unterdiagramme umgewandelt werden, die dann nur noch als einziger Block erscheinen. Klick auf den Block öffnet das entsprechende Unterdiagramm.
  • Dynamische Datenlinks
    • Fehlerraten, MTTR und ggfs. die dazugehörige Verteilungsfunktion können aus anderen WQS Modulen herangezogen werden:
      • Reliability Prediction
      • FMEA
      • FRACAS
      • Weibull
      • ALT  
  • Das Modul RBD stellt alle Datenfelder für das Modul LCC zur Verfügung
  • Diagrammlinks
    • Diagramme können verschachtelt, oder auf mehrere Seiten verteilt werden
  • 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
  • Wartungstask Bibliotheken (Maintenance Library)
    • Den Funktionsblöcken zugewiesene Wartungstätigkeiten können in Bibliotheken verwaltet werden
  • Reparaturressource Bibliotheken (Repair Ressources)
    • Wartungstätigkeiten können mit Personen verknüpft werden, deren Bereithaltung Geld kostet, und die unter Umständen nicht immer verfügbar sind. 

In analytischer Hinsicht stehen folgende Funktionalitäten zur Verfügung: 

 

  • Verteilungsfunktionen
    • Für alle Fehlerraten und Zeitdauern (z.B. Reparaturdauern, Logistikdauern, vorbeugende wartungsdauern) stehen folgende Verteilungsfunktionen zur Verfügung:
      • Exponentialverteilung
      • Normalverteilung
      • Lognormalverteilung
      • Weibullverteilung
      • Drei weitere Spezialfälle (Uniform, Constant time und Time dependent)
  • Redundanz
    • Parallelredundanz mit weiteren Modellparametern
    • Standby Redundanz mit weiteren Modellparametern
    • Parallelbetrieb mit definierter Lastverteilung mit weiteren Modellparametern
  • Funktionale Abhängigkeiten (Dependency Group)
    • Definierte Trigger Events können an anderer Stelle im Blockdiagramm verschiedene Trigger Actions auslösen, Beispiel:
      • Der Ausfall eines Blocks (Trigger Event) kann bei anderen Blöcken z.B. ebenfalls einen Ausfall, oder eine vorbeugende Wartung (Trigger Action) auslösen.
  • Repeated Blocks
    • Das System kann so beschaffen sein, dass ein einzelner Funktionsblock an mehreren Stellen des Blockdiagrammes dargestellt werden muss. Es handelt sich hierbei um physisch einen Block, der im Diagramm jedoch mehrfach auftaucht. Diese Blockdarstellungen sind dann alle abhängig voneinander; es sind entweder alle Blockdarstellungen in Betrieb, oder es sind alle zur selben Zeit ausgefallen. Diesem Umstand trägt die Repeated Block Funktionalität Rechnung.
  • Reparatur (Korrektive Wartung)
    • Für jeden Funktionsblock können Wartungsparameter individuell festgelegt werden
      • Reparaturanlass (Sofort nach Blockausfall, bei der nächsten Inspektion, erst nach Systemausfall, bei d. nächsten Inspektion oder nach Systemausfall)
      • Weitere Parameter, die unterschiedliches Reparaturverhalten wiederspiegeln.
  • Vorbeugende Wartung
    • Wartungsintervall, Wartungsbedingung (während Block in Betrieb ist, während Block in Standby ist, Block muss abgeschaltet werden, Wartung beinhaltet Fehlersuche)
    • Weitere Parameter, die unterschiedliches Wartungsverhalten wiederspiegeln.
  • Ersatzteilverwaltung (Spares Pool)
    • Für jeden Block können Ersatzeinheiten bereitgehalten werden
      • Direkt vor Ort (onsite)
      • In einem entfernten Lager (offsite)
  • Es kann ein Repair Shop eingerichtet werden, in dem die Ersatzeinheiten mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit wieder instand gesetzt werden.  

 

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