Zuverlässigkeitsmodellen

Zuverlässigkeit bezeichnet in der Technik die Wahrscheinlichkeit, dass ein System, eine Komponente oder ein Produkt unter definierten Bedingungen über einen bestimmten Zeitraum hinweg seine vorgesehene Funktion erfüllt. Formal wird sie oft als R(t)=P(T>t) beschrieben, wobei T die Zeit bis zum Ausfall darstellt. Wichtige Kennzahlen sind die mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF), die mittlere Lebensdauer bei nicht reparierbaren Einheiten (MTTF), die Ausfallrate λ(T) und die Verfügbarkeit A = MTBF/(MTBF+MTTR). Die Zuverlässigkeit wird durch Modelle der Lebensdaueranalyse beschrieben, häufig mithilfe der Weibull-Verteilung. Die Hazard-Funktion λ(t) beschreibt die Ausfallwahrscheinlichkeit pro Zeiteinheit; je nach Form der Verteilung kann sie mit der Zeit steigen, fallen oder konstant bleiben, was unterschiedliche Ausfallmuster widerspiegelt.

In der Praxis werden Zuverlässigkeitsziele durch Design-for-Reliability, Zuverlässigkeitsplanung und systematische Testverfahren angestrebt. Typische Methoden sind Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA), Zuverlässigkeitstests, beschleunigte Lebensdauertests (ALT) und Zuverlässigkeits-zentriertes Instandhaltungsmanagement (RCM). Daten aus Tests, Feldbeobachtungen und statistische Analysen fließen in Modelle und Entscheidungsprozesse ein, um Wartungsintervalle, Komponentenwahl und Designoptionen zu optimieren.

Anwendungsbereiche umfassen Elektronik, Automobil- und Maschinenbau, Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik sowie IT-Systeme. Ziele der Zuverlässigkeit sind Fehlervermeidung, Verlängerung der Lebensdauer, Reduktion von Ausfallkosten und Verbesserung der Gesamtsystemleistung, wobei sie eng mit Sicherheit und Wartbarkeit verknüpft ist.