Effizienter Sicherheitsnachweis für mechatronische Systeme:
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Göttingen
Sierke
2010
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| Ausgabe: | 1. Aufl. |
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| Beschreibung: | XIV, 163 S. Ill., graph. Darst. |
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INHALTSVERZEICHNIS
ABKUERZUNGEN UND SYMBOLE X
GLOSSAR XI
1 EINLEITUNG 1
1.1 MOTIVATION UND PROBLEMSTELLUNG 1
1.2 AUFBAU DER ARBEIT 2
2 SICHERHEIT IN DER MECHATRONIK 5
2.1 GRUNDLEGENDE BEGRIFFE 6
2.1.1 ZUVERLAESSIGKEIT ALS EIGENSCHAFT VON SYSTEMEN 6
2.1.2 ABGRENZUNG DER SICHERHEIT IM SINNE VON SAFETY UND SECURITY 8
2.1.3 SICHERE SYSTEME (SAFETY) 9
2.1.4 FUNKTIONALE SICHERHEIT IN MASCHINEN UND ANLAGEN 10
2.2 ENTWICKLUNG SICHERER SYSTEME IM MASCHINEN- UND ANLAGENBAU 11
2.2.1 DURCHFUEHREN DER RISIKOANALYSE 12
2.2.2 MASSNAHMEN DER RISIKOMINDERUNG 15
2.2.3 DOKUMENTATIONSPFLICHT DER HERSTELLER UND BETREIBER 15
2.3 SICHERHEIT KOMPLEXER MECHATRONISCHER SYSTEME 16
2.3.1 MERKMALE MECHATRONISCHER PRODUKTIONSANLAGEN 16
2.3.2 MECHATRONISCHE SYSTEME IM MASCHINEN- UND ANLAGENBAU 17
2.3.3 HERAUSFORDERUNGEN SICHERER MECHATRONISCHER SYSTEME 19
2.4 NACHWEIS DER SICHERHEIT 19
2.4.1 GESETZLICHE ANFORDERUNGEN 20
2.4.2 RELEVANTE NORMEN FUER SICHERE MASCHINEN 21
2.4.3 ANALYSEMETHODEN ZUR SICHERHEITSBEWERTUNG 24
2.5 AUFGABENSTELLUNG UND LOESUNGSANSATZ 26
2.5.1 SICHERHEITSMODELLIERUNG FUER MECHATRONISCHE SYSTEME 26
2.5.2 ZUSAMMENFASSUNG DER ANFORDERUNGEN 27
2.5.3 LOESUNGSANSATZ 29
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DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
INHALTSVERZEICHNIS
3 MODELLIERUNG VON SICHERHEITSFUNKTIONEN 31
3.1 VERTEILUNGSFUNKTIONEN ALS GRUNDLAGEN DER MODELLIERUNG 32
3.2 EINFACHE VERFAHREN ZUR BESTIMMUNG DER SICHERHEIT 34
3.2.1 PART COUNT VERFAHREN 35
3.2.2 VORBERECHNETE BEISPIELHAFTE LOESUNGEN 35
3.3 KOMBINATORISCHE VERFAHREN 36
3.3.1 ZUVERLAESSIGKEITSBLOCKDIAGRAMME 36
3.3.2 FEHLERBAUMANALYSE 38
3.4 MARKOV-MODELLIERUNG 40
3.4.1 KONTINUIERLICHE MARKOV-KETTEN 40
3.4.2 AUSWERTUNG VON MARKOV-KETTEN 43
3.4.3 MARKOV-KETTEN ALS ZUSTANDSGRAPHEN 43
3.4.4 ANSAETZE ZUR AUTOMATISIERTEN MODELLERSTELLUNG 47
3.5 VORHANDENE WERKZEUGUNTERSTUETZUNG 47
3.5.1 KOMMERZIELLE WERKZEUGE ZUR ZUVERLAESSIGKEITSBESTIMMUNG 48
3.5.2 WERKZEUGE ZUR BESTIMMUNG DER PFH 48
3.5.3 WERKZEUGGESTUETZTE ERFUELLUNG DER MASCHINENRICHTLINIE 51
3.6 ZUSAMMENFASSUNG UND BESTAETIGUNG DER AUFGABENSTELLUNG 51
4 GENERIERUNG DER MODELLE FUER DEN SICHERHEITSNACHWEIS 53
4.1 GROBKONZEPT DER AUTOMATISIERTEN MODELLGENERIERUNG 54
4.1.1 ANFORDERUNGEN AN DIE MODELLIERUNG 55
4.1.2 MODELLSPEZIFIKATION 56
4.1.3 MODELLAGGREGATION 56
4.2 KOMPONENTENMODELLE 57
4.2.1 KOMPONENTENEIGENSCHAFTEN 57
4.2.2 ZUSTANDSUEBERGAENGE 59
4.2.3 AUSPRAEGUNGEN DER KOMPONENTENMODELLE 60
4.2.4 GETROFFENE ANNAHMEN FUER DAS KOMPONENTENMODELL 62
4.3 ERSTELLUNG DES SYSTEMMODELLS 64
4.3.1 DARSTELLUNG DER KOMPONENTENMODELLE ALS MATRIX 64
4.3.2 VERKNUEPFUNG VON KOMPONENTENMODELLEN 65
4.4 BERUECKSICHTIGUNG VON TEST UND DIAGNOSE 67
4.4.1 BESTIMMUNG DER EFFEKTIVEN TESTRATE 68
4.4.2 AUSFALL EINES TESTS 69
4.4.3 VERAENDERUNG DER TESTHAEUFIGKEIT UND -ABDECKUNG 7
4.4.4 SICHERHEITSFUNKTIONEN MIT KONTINUIERLICHER ANFORDERUNG 72
4.5 SYSTEMEIGENSCHAFTEN 73
4.5.1 AUSFALL DER SICHERHEITSFUNKTION 73
4.5.2 PARALLELE REPARATUR 75
4.5.3 AUSFAELLE GEMEINSAMER URSACHE (COMMON CAUSE FAILURE) 75
IMAGE 3
INHALTSVERZEICHNIS
4.6 BESTIMMUNG DER SICHERHEITS- UND ZUVERLAESSIGKEITSKENNGROESSEN 79
4.6.1 PFH BESTIMMUNG 80
4.6.2 VERFUEGBARKEITSKENNGROESSEN 81
4.6.3 WEITERE KENNGROESSEN 81
4.7 MODELLREDUKTION 83
4.7.1 ENTFERNEN VON NICHT ERREICHBAREN ZUSTAENDEN 83
4.7.2 ZUSAMMENFASSEN VON ZUSTAENDEN 84
4.7.3 VERNACHLAESSIGUNG NICHT DOMINANTER RATEN 85
4.8 ZUSAMMENFASSUNG 87
5 FESTLEGEN VON GEEIGNETEN MUSTERN FUER DEN SICHERHEITSNACHWEIS 89
5.1 DAS VORGEHEN IM UEBERBLICK 90
5.1.1 GROBKONZEPT DES VORGEHENS 90
5.1.2 ROLLEN UND VERANTWORTLICHKEITEN 91
5.1.3 PROZESSBESCHREIBUNG 92
5.2 MUSTER ALS VORLAGE FUER SICHERHEITSFUNKTIONEN 95
5.2.1 INHALTE DER MUSTER 95
5.2.2 DETAILLIERUNGSTIEFE VON MUSTERN 100
5.3 GRAPHISCHE SPEZIFIKATIONSSPRACHE GRASSL 100
5.3.1 ANFORDERUNGEN AN EINE GRAPHISCHE MODELLIERUNG 100
5.3.2 SYNTAX DER GRASSL 103
5.3.3 SEMANTIK VON GRASSL 105
5.3.4 AUSWERTUNG DER GRAPHISCHEN SPEZIFIKATIONEN 107
5.4 ZUSAMMENFASSUNG 109
6 PROTOTYPISCHE WERKZEUGUMSETZUNG UND BEISPIELANWENDUNG 111
6.1 GESAMTKONZEPT DER WERKZEUGUNTERSTUETZUNG 112
6.1.1 ANFORDERUNGEN AN DIE WERKZEUGUNTERSTUETZUNG 112
6.1.2 AUFTEILUNG DER AUFGABEN 113
6.1.3 EINSCHRAENKUNGEN FUER DEN PROTOTYP 114
6.2 MODELLIERUNGSEDITOR 114
6.2.1 ANFORDERUNGEN AN DEN MODELLIERUNGSEDITOR 115
6.2.2 DATENMODELL 115
6.2.3 FUNKTIONALITAET DES MODELLIERUNGSEDITORS 119
6.2.4 AUFBAU DER BEDIENUNGSOBERFLAECHE 121
6.3 BERECHNUNGS-UND AUSWERTUNGSWERKZEUG 122
6.3.1 ANFORDERUNGEN 123
6.3.2 WERKZEUGAUSWAHL 123
6.3.3 AUFBAU UND FUNKTIONALITAET DER TOOL-KETTE 124
VII
IMAGE 4
INHALTSVERZEICHNIS
6.4 BEISPIEL: ZWEIKANALIGES PNEUMATISCHES REVERSIEREN EINER BEWEGUNG 127
6.4.1 SYSTEMBESCHREIBUNG DER STATION *PNEUMATISCHE PRESSE 127
6.4.2 BESCHREIBUNG DER SICHERHEITSFUNKTION 128
6.4.3 PARAMETRIERUNG UND BERECHNUNG DES MUSTERS 132
6.5 VALIDIERUNG DER GENERIERTEN MARKOV-MODELLE 134
6.6 ZUSAMMENFASSUNG UND BEWERTUNG 136
7 SCHLUSSBEMERKUNG 137
7.1 ZUSAMMENFASSUNG 137
7.2 AUSBLICK 138
LITERATURVERZEICHNIS 141
ABBILDUNGSVERZEICHNIS 148
TABELLENVERZEICHNIS 150
INDEX 151
ANHANG A: KRONECKER-PRODUKT UND -SUMME 151
ANHANG B: BESTIMMUNG DER EFFEKTIVEN TESTRATE 155
ANHANG C: VOLLSTAENDIGE SPEZIFIKATION DER BEISPIELFUNKTION 158
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