Funktionszuverlässigkeit

Funktionszuverlässigkeit ist ein Begriff aus dem Ingenieurwesen, der die Fähigkeit einer Funktion oder eines Systems beschreibt, ihre spezifizierte Aufgabe unter vorgegebenen Bedingungen über eine festgelegte Zeitspanne korrekt auszuführen. Sie ist ein Teilaspekt der gesamten Zuverlässigkeit und konzentriert sich auf das korrekte Funktionsverhalten statt auf die physische Struktur.

Typischerweise wird die Funktionszuverlässigkeit durch probabilistische Größen beschrieben. Die Zuverlässigkeitsfunktion R(t) gibt die Wahrscheinlichkeit an, dass die Funktion bis zum Zeitpunkt t ohne Fehler läuft. Der Ausfallratenverlauf λ(t) (Hazard-Rate) beschreibt die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls pro Zeiteinheit. Wichtige Kennzahlen sind MTBF (mean time between failures), MTTR (mean time to repair) und die Verfügbarkeit A, die sich angenähert als MTBF/(MTBF+MTTR) berechnet. Bei reparierbaren Systemen kann die Funktionszuverlässigkeit im Laufe der Zeit variieren, während bei nicht reparierbaren Systemen oft von einer festen Restzuverlässigkeit ausgegangen wird.

Hauptfaktoren, die die Funktionszuverlässigkeit beeinflussen, sind Designqualität, Herstellungsprozesse, Umgebungsbedingungen und Wartung. Übliche Ausfallarten umfassen zufällige Fehler, Verschleiß und frühe Ausfälle (Infant-Mortality). Das sogenannte Bathtub-Kurvendiagramm veranschaulicht diese Phasen.

Zur Steigerung der Funktionszuverlässigkeit werden redundante Architektur, Fehlertoleranz, Selbsttests, Diagnostik und vorbeugende Wartung eingesetzt. In vielen Branchen ergeben sich aus der Funktionszuverlässigkeit Anforderungen an Sicherheitsstandards und Zertifizierungen, etwa ISO 26262 im Automobilbereich oder IEC 61508 in der Industrie. Die Optimierung zielt darauf ab, Ausfallzeiten zu minimieren und die Funktionssicherheit über den gesamten Lebenszyklus zu gewährleisten.