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Zuverlässigkeitsfunktion (Überlebensfunktion)

1950
Ingenieure, die Zuverlässigkeitsfunktionen in einem modernen Ingenieurbüro analysieren.

(Abbildung dient nur zur Veranschaulichung)

Die Zuverlässigkeitsfunktion R(t) definiert die Wahrscheinlichkeit, dass ein System oder eine Komponente ihre erforderliche Funktion über einen bestimmten Zeitraum t ausfallfrei erfüllt. Für Systeme mit einer konstanten Ausfallrate (λ) wird sie durch die Exponentialverteilung beschrieben: [latex]R(t) = e^{-lambda t}[/latex]. Diese Funktion ist grundlegend für die Vorhersage der Lebensdauer und Leistung eines Produkts.

Die Zuverlässigkeitsfunktion, auch Überlebensfunktion genannt, ist das Komplement der kumulativen Verteilungsfunktion (CDF) des Ausfalls, F(t). Das heißt: [latex]R(t) = 1 × F(t)[/latex]. Sie liefert ein zeitabhängiges Maß für die Fähigkeit eines Systems, betriebsbereit zu bleiben. Die Funktion beginnt stets bei R(0) = 1 (100 % Überlebenswahrscheinlichkeit zum Zeitpunkt null) und sinkt monoton gegen 0, wenn die Zeit gegen unendlich strebt.

Ein wichtiges verwandtes Konzept ist die Ausfallrate bzw. Hazardfunktion h(t), die die momentane Ausfallwahrscheinlichkeit zum Zeitpunkt t angibt, vorausgesetzt, das System hat bis zu diesem Zeitpunkt funktioniert. Die Beziehung ist gegeben durch h(t) = f(t) / R(t), wobei f(t) die Wahrscheinlichkeitsdichtefunktion des Ausfalls ist. Die Zuverlässigkeitsfunktion lässt sich aus der Hazardfunktion ableiten als R(t) = e^{-int_{0}^{t} h(tau) dtau}.

Im speziellen, aber häufigen Fall der Exponentialverteilung ist die Ausfallrate λ konstant. Diese „gedächtnislose“ Eigenschaft bedeutet, dass das Alter der Komponente keinen Einfluss auf die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls im nächsten Augenblick hat. Dieses Modell wird oft während der Nutzungsphase eines Produkts angewendet, nachdem anfängliche Defekte beseitigt wurden und bevor Verschleißmechanismen dominieren.

UNESCO Nomenclature: 1209
- Statistik

Typ

Abstraktes System

Störung

Grundlegendes

Verwendung

Weitverbreitete Verwendung

Vorläufer

  • Wahrscheinlichkeitstheorie, entwickelt von Pascal und Fermat
  • versicherungsmathematische Sterbetafeln zur Berechnung der menschlichen Sterblichkeit
  • Arbeiten zu statistischen Verteilungen von Mathematikern wie Poisson und Gauss
  • frühe Qualitätskontrollmethoden aus den 1920er Jahren

Anwendungen

  • Berechnung der Garantiezeiträume für Unterhaltungselektronik
  • Planung der vorbeugenden Wartung von Industriemaschinen
  • Bestimmung der Erfolgswahrscheinlichkeit einer Raumsonde
  • Beurteilung der Langzeitleistung medizinischer Implantate

Patente:

NA

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Verwandt mit: Zuverlässigkeitsfunktion, Überlebensfunktion, Wahrscheinlichkeit, Ausfallrate, Exponentialverteilung, R(t), Hazardfunktion, Lebensdaueranalyse.

Historischer Kontext

Zuverlässigkeitsfunktion (Überlebensfunktion)

1931
1939
1940
1950
1950
1952
1956
1930
1936
1940
1943
1950
1950
1953
1960

(wenn das Datum unbekannt oder nicht relevant ist, z. B. „Strömungsmechanik“, wird eine gerundete Schätzung seines bemerkenswerten Auftretens bereitgestellt)

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