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Über dieses Buch

Dieses Buch gibt eine fundierte Einführung in die Methoden der Qualitäts- und Zuverlässigkeitssicherung bei der Entwicklung und Produktion von Geräten und Systemen. Der Schwerpunkt liegt auf der Anwendung, vor allem auch in Verbindung mit der ISO 9001 und der EU-Produkthaftungsregelungen. Zahlreiche Beispiele, Abbildungen und Tabellen illustrieren die praxisnah aufbereiteten, sauber mathematisch begründeten Inhalte. Dem Leser wird somit ein rascher Einstieg in Theorie und Praxis der Qualitäts- und Zuverlässigkeitssicherung geboten, der auch für das Selbststudium geeignet ist. Das Werk richtet sich sowohl an Entwicklungsingnieure, Projektleiter, Qualitätsfachleute, Produktionsingenieure sowie Ingenieure in Marketing und Vertrieb als auch an Studenten an Fachhochschulen und Universitäten.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einleitung, Grundbegriffe, Hauptaufgaben

Zusammenfassung
Die Sicherstellung der Qualität und Zuverlässigkeit komplexer Geräte und Systeme erfordert eine Reihe von Aktivitäten, die unter Mitwirkung aller an einem Projekt beteiligten Linienstellen und nahtlos von der Definitions- bis zur Nutzungsphase durchgeführt werden müssen. Dazu gehört die Festlegung der Ziele, die Durchführung von Analysen, die Wahl und Qualifikation von Bauteilen und Stoffen, das Management der Konfiguration, die Qualifikation der Prototypen, die Wahl und Qualifikation und Überwachung der Fertigungsprozesse und -abläufe sowie die Hebung der Zuverlässigkeit in der Nutzungsphase. Viele dieser Aktivitäten sind Engineering-Aufgaben, andere haben eher einen Koordinations- und Überwachungscharakter. In diesem Kapitel werden die Grundbegriffe eingeführt (vgl. auch Anhang AI). Auf die Aspekte der Festlegung und Durchsetzung von Qualitäts- und Zuverlässigkeitsforderungen wird im Kapitel 2 eingegangen, am Beispiel eines komplexen Geräts oder Systems. Methode und Werkzeuge für Analysen und Prüfungen folgen in den Kapiteln 3 bis 7.
Alessandro Birolini

2. Festlegung und Durchsetzung von Qualitäts- und Zuverlässigkeitsforderungen

Zusammenfassung
Qualitäts- und Zuverlässigkeitsforderungen sind wichtig, um spezifizierte operationelle Bedingungen zu erfüllen sowie um Betriebs- und Instandhaltungskosten unter Kontrolle zu halten. Sie schaffen klare Voraussetzungen für den Entwicklungsingenieur, müssen aber nach dem Grundsatz so gut wie nötig formuliert werden, denn übertriebene Forderungen können die Marktchancen eines Geräts oder Systems negativ beeinflussen. Nach einer kurzen Darlegung der allgemeinen Kundenforderung bezüglich Qualitäts- und Zuverlässigkeitssicherungen von Geräten und Systemen sowie des Zusammenhangs zwischen Lebenslaufkosten und Qualitäts- bzw. Zuverlässigkeitsforderungen wird in diesem Kapitel ausführlich auf die Festlegung und Durchsetzung von Zuverlässigkeitsforderungen eingegangen.
Alessandro Birolini

3. Zuverlässigkeits-, Instandhaltbarkeits- und Verfügbarkeitsanalysen

Zusammenfassung
Zuverlässigkeitsanalysen in der Entwicklungsphase dienen in erster Linie der rechtzeitigen Erkennung und Beseitigung von Schwachstellen und der Durchführung von Vergleichsstudien. Sie umfassen eine Ausfallratenanalyse, d. h. die Berechnung der vorausgesagten Zuverlässigkeit, und eine Ausfallartenanalyse, d. h. die systematische Untersuchung der Art und Auswirkung von Defekten und Ausfällen. In einer beschränkten Form sind auch Instandhaltbarkeitsanalysen möglich. Die Verbindung der Zuverlässigkeits- und Instandhaltbarkeitsaspekte erlaubt die Durchführung von Zuverlässigkeitsanalysen im reparierbaren Fall sowie von Verfügbarkeitsanalysen. Für Geräte und Systeme spielt ferner zunehmend die Qualität der Software eine wichtige Rolle. In diesem Kapitel werden die Möglichkeiten solcher Untersuchungen gezeigt. Abgesehen von den Betrachtungen über die Ausfallraten, die spezifisch für elektronische Bauteile sind, gelten viele Resultate für elektronische und für mechanische Systeme. Auf die speziellen Untersuchungsmethoden mechanischer Systeme wird im Abschnitt 3.1.14 kurz eingegangen. Die für die Sicherstellung der (intrinsischen) Zuverlässigkeit, Instandhaltbarkeit und Qualität der Software wichtigen Entwicklungsrichtlinien (design guidelines) werden im Kapitel 4 ausführlich dargelegt. Für mathematische Grundlagen wird auf Anhang A2 verwiesen.
Alessandro Birolini

4. Entwicklungsrichtlinien für Zuverlässigkeit, Instandhaltbarkeit und Softwarequalität

Zusammenfassung
Entwicklungsrichtlinien (Design Guidelines) sind wichtig, um bei der Entwicklung und Fertigung von Geräten und Systemen möglichst viele Ursachen für Schwachstellen, die schwierig in einer Berechnung zu erfassen sind (Vorschädigungen, Schnittstellenprobleme, EMV-Aspekte, Transiente, Einfluß von Fertigungsprozessen usw.), zu eliminieren oder zumindest unter Kontrolle zu halten. Viele dieser Regeln stützen sich auf Erfahrungen und können unterschiedlich aufgenommen werden, sie gelten allgemein als Empfehlungen und stellen für junge Ingenieure eine wertvolle Hilfe beim Übertritt in die Praxis dar.
Alessandro Birolini

5. Qualifikation elektronischer Bauteile und Geräte

Zusammenfassung
Mit der Qualifikationsprüfung wird über die Eignung einer bestimmten Betrachtungseinheit (Bauteil oder Gerät in diesem Kapitel) für eine gegebene Anwendung entschieden. Sie ist ein Teil eines Freigabeverfahrens (Prototypenfreigabe bei einem Hersteller, Freigabe innerhalb der Firma zur Verwendung in Geräten und Systemen für einen Anwender). Eine Qualifikationsprüfung umfaßt grundsätzlich eine Charakterisierung sowie Umweltprüfungen, Zuverlässigkeitsprüfungen und Ausfallanalysen. In diesem Kapitel wird die Qualifikation von komplexen integrierten Schaltungen (ICs) als Beispiel für solche Prüfungen eingehend behandelt. Manche dieser Überlegungen können auf Geräte- und Systemebene übertragen werden, allerdings unter Berücksichtigung allfälliger Einschränkungen, verursacht durch die Prüfeinrichtungen. Auf Qualifikationsprüfungen für Geräte wird im Kapitel 7 eingegangen. Für die statistischen Aspekte der Qualitäts- und Zuverlässigkeitsprüfungen wird auf Kapitel 6 verwiesen.
Alessandro Birolini

6. Statistische Qualitätskontrolle und Zuverlässigkeitsprüfungen

Zusammenfassung
Statistische Qualitätskontrolle und Zuverlässigkeitsprüfungen dienen grundsätzlich der (statistischen) Schätzung und dem (statistischen) Nachweis von Qualitäts- und Zuverlässigkeitsmerkmalen auf der Basis von Stichprobenprüfungen. Bei der Schätzung geht es um eine Punkt- oder Intervallschätzung des unbekannten Merkmals (z.B. λ oder MTBF = l/ λ), beim Nachweis wird eine Hypothese H 0 aufgestellt (z.B. MTBF> 10000 h) und verworfen oder angenommen anhand der Resultate einer Stichprobe. Eingangs wird die Schätzung und der Nachweis einer unbekannten Wahrscheinlichkeit p (als Beispiel für eine Ausschußwahrscheinlichkeit, eine Zuverlässigkeit, eine Instandhaltbarkeit, eine Verfügbarkeit usw.) betrachtet. Anschließend werden die Schätzung und der Nachweis einer konstanten Ausfallrate λ oder von MTBF = l/ λ und einer MTTR dargelegt. Auf zeitraffende Prüfungen und Anpassungstests wird kurz eingegangen. Die mathematischen Grundlagen zu diesem Kapitel sind im Anhang A2.3 gegeben.
Alessandro Birolini

7. Hebung der Qualität und Zuverlässigkeit in der Fertigungsphase

Ohne Zusammenfassung
Alessandro Birolini

A1. Definitionen und Begriffserklärungen

Zusammenfassung
In diesem Anhang werden die wichtigsten Begriffe auf dem Gebiet der Qualitätsund Zuverlässigkeitssicherung von Geräten und Systemen eingeführt und umfassend diskutiert. Die angegebenen Definitionen berücksichtigen so weit wie möglich die einschlägigen Normen [A1.1–A1.5]. Eine prinzipielle Einstufung der Begriffe ist in Bild A1.1 angegeben.
Alessandro Birolini

A2. Abriß der Wahrscheinlichkeitsrechnung und der mathematischen Statistik

Zusammenfassung
Die Wahrscheinlichkeitsrechnung und die mathematische Statistik liefern die Werkzeuge zur Untersuchung vieler Probleme, bei welchen die auftretenden Größen (Ereignisse, Beobachtungen) einen Zufallscharakter tragen. Beide sind mathematische Disziplinen, weisen aber eine komplementäre Vorgehensweise auf.
Alessandro Birolini

A3. Tabellen und Wahrscheinlichkeitspapiere

Ohne Zusammenfassung
Alessandro Birolini

Backmatter

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