Fehlerbaumanalyse
Fault Tree Analysis FTA
Modellierung und Berechnung von Fehlerbäumen
Wir unterstützen Sie bei der Erstellung und Berechnung von Fehlerbäumen.
Die Fehlerbaumanalyse (engl. Fault Tree Analysis; FTA) ist ein qualitatives und quantitatives Verfahren zur Bewertung komplexer Systeme.
Ausgehend von einem unerwünschten Systemzustand (dem Top-Ereignis) wird analysiert, welche Konstellationen von Komponentendefekten zu diesem Top-Ereignis führen. Der Fehlerbaum visualisiert dabei die identifizierten Zusammenhänge.
Sind darüber hinaus die RAMS-Kennzahlen (z. B. Ausfallraten/MTBF’s sowie Instandsetzungsdauern und ggf. Inspektionsintervalle) der beteiligten Komponenten bekannt, können – unter Berücksichtigung der identifizierten Systemstruktur – entsprechende Merkmale auf Systemebene berechnet werden.
Dazu gehören unter anderem:
- Zuverlässigkeit resp. Ausfallwahrscheinlichkeit für einen definierten Zeithorizont
- Verfügbarkeit (insbesondere Dauerverfügbarkeit)
- Komponentenwichtigkeiten (z. B. Birnbaumwichtigkeit)
- Minimale Schnitte und Pfade.
Normen zur Fehlerbaumanalyse
Engineering/Automotive/Bahntechnik
DIN EN 61025
IEC 61078
MIL-HDBK-338
Zivile Luft- und Raumfahrt
SAE ARP 4761
NUREG-0492 (NASA)
Unsere Dienstleistungen
Wir bieten Ihnen eine normgerechte Fehlerbaumanalyse inkl. graphischer Darstellung und Ergebnisdokumentation.
Für die FTA-Analyse nutzen wir unsere eigenständig entwickelte RAMS-Office NG Analyseplattform oder andere Software nach Ihrem Wunsch.
Ergänzend unterstützen wir Sie bei folgenden vorbereitenden Arbeiten:
- Analyse Ihrer Bestandsdaten zum Ausfallverhalten
- Recherche in Bauteilkatalogen zur Ermittlung der benötigten Eingangsparameter
- FMEA zur Ermittlung der Fehlerarten und Identifikation der Top-Ereignisse
- Ermittlung und moderierte Diskussion zur Eintrittswahrscheinlichkeit von Common-Cause-Fehlerereignissen entsprechend der geltenden Normen (z. B. DIN EN 61508)
Hinweise und Erfahrungswerte zur Fehlerbaumanalyse
Wann wird die FTA-Methodik angewendet?
Einsatz findet die FTA-Methodik, um
- Die Einhaltung von Sicherheits-, Zuverlässigkeits- oder Verfügbarkeitsanforderungen an das System zu demonstrieren
- Kritische Komponenten/Ereignisse zu identifizieren (insb. single point of failure)
- Den Prozess der konstruktiven Auslegung des Systems zu unterstützen (Identifikation geeigneter Redundanzkonzepte, Allokation von Systemanforderungen auf Subsysteme)
- Betreiber- und Instandhaltungskonzepte zu bewerten und ggf. zu optimieren (Interventionszeiten, Inspektionsintervalle)
Was wird für eine Fehlerbaumanalyse benötigt?
Einer FTA-Analyse geht im allgemeinen eine FMEA-Analyse voraus.
Die FMEA stellt sicher, dass sämtliche relevante Fehlerarten identifiziert werden (sowohl die Top-Ereignisse, als auch die untergeordneten Fehlerarten der Komponenten). Die FTA-Analyse hat dann lediglich zur Aufgabe, die entsprechenden Konstellationen an Komponentendefekten zu analysieren, welche zu den jeweiligen Top-Ereignissen führen.
Dazu müssen für eine quantitative Analyse Angaben zur Ausfallverhalten der einzelnen Komponenten vorliegen bzw. abgeschätzt werden (Stichwort: MTBF).
Welche Fehler sollten Sie bei der Modellierung
von Fehlerbäumen vermeiden?
Unsere praktischen Erfahrungen zu dieser Frage haben wir in einem Whitepaper zusammengetragen „Fehlerbaumanalysen - Fallstricke bei der Erarbeitung von Fehlerbäumen und deren Auswirkungen auf die Korrektheit der quantitativen Berechnungsergebnisse“.
In diesem Whitepaper werden unter anderem die folgenden Fehlerquellen diskutiert:
- Keine ausreichende Abgrenzung des Top-Ereignisses
- Nichtberücksichtigung von Common Cause-Fehlern (insb. Einflüsse der Umsysteme, Randbedingungen, Umwelteinflüsse, …)
- Fehlerhafte Anwendung der Formeln zu Berechnung der RAMS-Kennwerte
- Nichtzutreffende Quantifizierungen der Komponentenkennwerte
Fallstricke bei der Erarbeitung von Fehlerbäumen
Bei der Weiterentwicklung bestehender Analysen sind uns des Öfteren Ungenauigkeiten bei den Modellierungen der Fehlerbäume begegnet.
Unser Mitarbeiter Paul Granzin beleuchtet deshalb in einem Whitepaper häufig erkannte Fallstricke bei der Anwendung der FTA-Methodik in der Praxis.
FTA mit der IZP-Software RAMS-Office NG
Für die Erstellung von Fehlerbäumen verwenden wir häufig unsere hauseigene Software RAMS-Office NG.
Die Funktionen der Software sind auf die praktischen Fragestellungen zugeschnitten, die bei der Zusammenstellung der Eingangsparameter auftreten können. Dies betrifft beispielsweise die Möglichkeiten zur Berücksichtigung von Mehrfachereignissen und der Berücksichtigung der Instandhaltungszeiten bei der Berechnung.