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DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik in DIN und VDE

Einführungsbeitrag

Die erste Ausgabe, 1997, der Norm IEC 61124 wurde vollständig überarbeitet und liegt nun in der zweiten Ausgabe, 2006, vor. Diese Internationale Norm enthält optimierte Prüfpläne, die Annahmekennlinien und die durchschnittlichen Werte für die Prüfdauern. Außerdem werden Algorithmen für die Konzeption von Versuchsplänen mithilfe von Tabellenkalkulationsprogrammen aufgezeigt zusammen mit der Anleitung, wie die Prüfpläne auszuwerten sind.

Diese Norm enthält keine Anleitungen, wie eine Prüfung geplant, durchgeführt und dokumentiert wird. Diese Informationen können IEC 60300-3-5 entnommen werden. Die Norm beschreibt auch keine Prüfbedingungen. Diese Informationen befinden sich in den Normen IEC 60505-2 und IEC 60505, Teile 3-1 bis 3-6.

Die folgende Auflistung zeigt die wesentlichen Änderungen gegenüber der ersten Ausgabe auf:

• Eine Reihe von Prüfplänen aus der Russischen Norm GOST 27.042 wurde aufgenommen; darüber hinaus wird angestrebt, die neue Ausgabe von MIL-HDBK-781 (US Department of Standardization Handbook) dieser Norm anzupassen.
• Es werden Algorithmen zur Herleitung von Prüfplänen mithilfe von Tabellenkalkulationsprogrammen aufgezeigt.
• Eine Anzahl von optimierten Prüfplänen wird aufgelistet, zusammen mit der Anleitung, wie diese Prüfpläne ausgewählt werden.
• Die Testpläne A und B in den Anhängen A und B dieser Norm unterscheiden sich von denen in der ersten Ausgabe, weil die Widersprüche, die aus IEC 60605-7 herrühren, korrigiert wurden.
• Die Ausführungen zu den mathematischen Grundlagen wurden in den informativen Anhang E verschoben.
• Die Vorgehensweise für die Konzeption von Versuchsplänen mithilfe von Tabellenkalkulationsprogrammen ist jetzt im informativen Anhang F beschrieben.

Diese Norm enthält Verfahren zur Überprüfung, ob ein beobachteter Wert der Ausfallrate, der Ausfalldichte, der mittleren Dauer bis zum Ausfall (MTTF) oder der mittleren Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF) mit einer gegebenen Anforderung übereinstimmt.

Es wird angenommen, dass während der aufgelaufenen Prüfdauer die Dauern bis zum Ausfall oder die Betriebsdauern zwischen Ausfällen unabhängig und exponential verteilt sind. Diese Annahme beinhaltet, dass die Ausfallrate oder die Ausfalldichte konstant ist. Es besteht daher kein Unterschied zwischen Ausfallrate und Ausfalldichte.

Für die folgenden vier Arten von Prüfungen werden Prüfpläne angegeben:

• begrenzte sequenzielle Prüfungen
• durch Zeitablauf/Ausfallanzahl beendete Prüfungen
• Prüfungen mit vorgegebener Prüfzeit ohne Ersatz ausgefallener Einheiten
• Prüfungen mit kombinierten Prüfplänen.

Die Prüfpläne sind anwendbar auf Einheiten, die bei Ausfall

• ersetzt
• nicht ersetzt

werden.

Die Vor- und Nachteile der unterschiedlichen Prüfpläne werden ausführlich diskutiert. Die Prüfpläne mit begrenzten sequenziellen Prüfungen gewährleisten die größte Prüfeffektivität (kürzeste Prüfdauer); sie sind jedoch aufwändig durchzuführen. Die Prüfpläne, in denen die Prüfungen durch Zeitablauf/Ausfallanzahl beendet werden, sind leicht verständlich und einfach durchführbar; sie können jedoch insbesondere für Einheiten mit sehr hoher oder geringer Zuverlässigkeit eine sehr lange Prüfdauer erfordern. Prüfungen mit kombinierten Prüfplänen vereinigen die Vorteile der Prüfpläne für sequenzielle Prüfungen und der durch Zeitablauf/Ausfallanzahl beendeten Prüfungen. Einheiten mit sehr hoher Zuverlässigkeit werden bei der Prüfung schnell angenommen, während Einheiten mit tendenziellem Frühausfallverhalten nicht frühzeitig zurückgewiesen werden.

Zur Festlegung der umgebungsbedingten Anforderungen sollten Einsatzprofile verwendet werden, die vom betriebsbedingten Profil abgeleitet werden. Zur Herleitung sollten Erfahrungsdaten von ähnlichen Anwendungen und Einsatzorten verwendet werden. Umgebungsbedingte Prüfbedingungen (z. B. Zuverlässigkeitswachstums-, Qualifikations-, Annahmeprüfungen) sollten den gemeinsamen Einfluss von elektrischer Beanspruchung, Temperatur, Vibration, Feuchte und anderen entsprechenden Prüfbedingungen berücksichtigen.

Für die Anwendung der statistischen Verfahren in dieser Norm müssen folgende Daten aufgezeichnet werden:

• beobachtete Ausfallanzahl
• kumulierte Prüfdauer.

In dieser Norm ist das Prüfergebnis anhand der Prüfdauer und der Ausfallanzahl festgelegt. Im Betrieb können Ausfälle aber sehr unterschiedliche Auswirkungen haben. Deshalb sollte berücksichtigt werden, dass die Prüfung durch einen sehr kritischen Ausfall schon vorher abgebrochen wird, obwohl die maximal zulässige Ausfallanzahl noch nicht erreicht ist. Andererseits sollten Ausfälle mit unwesentlichen Auswirkungen bei der Prüfung nicht mitgezählt werden. Gezählt werden alle Ausfälle, außer denen, die aufgrund von Ursachen, die für die Zuverlässigkeit im Betrieb keinen wesentlichen Einfluss haben, als nicht relevant eingestuft werden.

Die Dokumentation der Prüfergebnisse sollte Folgendes enthalten:

• die Prüfbedingungen

• die Kennzeichnung der Prüfeinheiten, die Anzahl zu prüfender Einheiten und den möglichen Ersatz ausgefallener Einheiten während der Prüfung

• den verwendeten Prüfplan

• die festgelegte Ausfallrate λ₀ oder m₀

• die nominellen Prüfplanparameter

• die tatsächlichen Prüfplanparameter, falls erforderlich

• die beobachtete Ausfallanzahl und Begründungen für die als nicht relevant eingestuften Ausfälle

• die Beschreibung der kumulierten Prüfdauer, besonders dann, wenn Prüfzyklen oder mehrere Einsatzarten vorliegen

• die kumulierte Prüfdauer zum Prüfende

• die Ergebnisse anderer Analysen, falls erforderlich

• die Schlussfolgerungen.

Die Norm enthält elf informative Anhänge: Anhang A mit Tabellen und Diagrammen für sequenzielle Prüfpläne, Anhang B mit Diagrammen für Prüfpläne, die durch Zeitablauf/Ausfallanzahl begrenzt sind, Anhang C mit Diagrammen für alternative Prüfpläne, die durch Zeitablauf/ Ausfallanzahl begrenzt sind, Anhang D mit Tabellen und Diagrammen für kombinierte Prüfpläne und zusätzliche sequenzielle Prüfpläne, Anhang E mit Beispielen und mathematischen Hinweisen für sequenzielle Prüfpläne, Anhang F mit einer Anleitung zur Erstellung sequenzieller Prüfpläne mithilfe eines Tabellenkalkulationsprogramms, Anhang G mit Beispielen und mathematischen Hinweisen für Prüfpläne, die durch Zeitablauf/Ausfallanzahl begrenzt sind, Anhang H über die Erstellung von Prüfplänen, die durch Zeitablauf/Ausfallanzahl begrenzt sind und mithilfe eines Tabellenkalkulationsprogramms dargestellt werden, Anhang I mit Beispielen und mathematischen Hinweisen für die Erstellung alternativer Prüfpläne, die durch Zeitablauf/Ausfallanzahl begrenzt sind, Anhang J mit Beispielen und mathematischen Hinweisen für durch Kalender-Prüfdauer beendete Prüfungen und Anhang K über die Herleitung und mit mathematischen Hinweisen für optimierte Prüfpläne nach GOST 27.402.

Die Norm gilt bis zum Jahr 2008. Danach wird sie entsprechend der Entscheidung des zuständigen Technischen Komitees der IEC bestätigt, zurückgezogen, durch eine Neuausgabe ersetzt oder geändert.

Eine entsprechende Deutsche Norm ist in Vorbereitung.