Gesamtzuverlässigkeit

Gesamtzuverlässigkeit bezeichnet die Wahrscheinlichkeit, dass ein technisches System über einen festgelegten Zeitraum hinweg seine vorgesehene Funktion erfüllt und dabei nicht ausfällt. Sie fasst die Zuverlässigkeit aller Einzelkomponenten sowie deren Anordnung, Interdependenzen und mögliche Ausfälle zusammen und dient als Kenngröße für die Leistungsfähigkeit eines Systems im Betrieb.

Zur Modellierung der Gesamtzuverlässigkeit werden häufig Reliability Block Diagrams (RBDs) verwendet, aber auch Zustandsmodelle wie Zwei-Zustand-Modelle. In Serienanordnungen führt der Ausfall eines Elements zum Ausfall des Gesamtsystems, während bei Parallelstrukturen das System weiter funktioniert, solange mindestens ein Pfad betriebsbereit bleibt. Gemischte Konfigurationen entstehen durch Kombinationen von Serien- und Parallelgliedern. Bei der Bewertung ist zu beachten, ob Annahmen zur Unabhängigkeit der Bauteile sinnvoll sind oder ob gemeinsame Fehlerquellen (Common Cause Failures) berücksichtigt werden müssen.

Berechnungen der Systemzuverlässigkeit folgen aus den Teilzuverlässigkeiten der Bauteile. Für eine Serie R_sys(t) = ∏i R_i(t). Für eine Parallelstruktur R_sys(t) = 1 − ∏i [1 − R_i(t)]. Bei komplexeren Systemen werden RBDs, Zustandsmodelle oder Monte-Carlo-Simulationen eingesetzt. Die Zuverlässigkeitsfunktion R(t) beschreibt die Wahrscheinlichkeit, dass das System bis zum Zeitpunkt t funktionsfähig bleibt; daraus lassen sich auch Hazard- oder Fehlerverteilungen ableiten. Zusätzlich wird oft die Verfügbarkeit A(t) betrachtet, insbesondere für reparierbare Systeme.

Zur Schätzung der Gesamtzuverlässigkeit werden historische Ausfalldaten, Testdaten oder Felddaten herangezogen. Kennzahlen wie MTBF, R(t) über verschiedene Zeiträume oder Hazard-Raten λ(t) dienen der Planung von Wartung, Inspektion und Lebenszyklus-Kosten. Einschränkungen ergeben sich aus Modellannahmen, Datenqualität und dem Vorhandensein von Abhängigkeiten zwischen Bauteilen, weshalb eine sorgfältige Validierung der Modelle erforderlich ist.