Fehlerbaumanalyse
Einführung und Begriffe
Die Fehlerbaumanalyse, englisch Fault Tree Analysis, kurz FTA, ist eine Art der Systemanalyse von technischen Systemen. Sie basiert auf der booleschen Algebra, um die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls, einer Anlage oder eines Gesamtsystemes zu bestimmen. Die FTA ist je nach Anwendungsbereich in verschiedenen Bereichen standardisiert, z.B. als internationaler Standard IEC 61025 (EN 61025). In Deutschland ist die Fehlerbaumanalyse Inhalt der internationalen DIN 25424. Mit Visual-XSel 20 Analyser lassen sich Fehlerbäume einfach und schnell erstellen.
Prinzip-Aufbau der FTA
Der Aufbau des Fehlerbaums ist vertikal. Oben steht das sogenannte Top Level Event, das Resultat der in der untersten Ebene befindlichen Basis-Events, den eigentlich auslösenden Ursachen.
Ziel und Nutzen der FTA
Das Ziel ist es, mögliche Kombinationen von Ursachen zu bestimmen, die zu bestimmten unerwünschten Ereignissen (Events) führen, dem sogenannten Top Level Event. Die FTA ist in erster Linie eine präventive Methode, wird aber auch im Fehlerfall als Analyse-Tool genutzt. Weitere Eigenschaften der FTA sind:
- Hierarchische Baumstruktur zur Darstellung der Zusammenhänge (qualitative Betrachtung).
- Sowohl die Betrachtung der technischen Komponenten, als auch der Betriebs- und Umgebungsbedingungen.
- Berechnung der Wahrscheinlichkeit des unerwünschten Ereignisses (quantitative Betrachtung).
- Identifizierung möglicher Ausfallursachen und deren Kombinationen.
- Vergleich von Varianten.
Die Elemente der FTA
Die Verknüpfung der Events wird jeweils durch verschiedene logische Operatoren, die sogenannten Gates hergestellt. Zu den Events gehören u.a. Gerätefehler, Bedienfehler und Softwarefehler, die mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit zu unerwünschten Folgen führen können.
Die wichtigsten Elemente der FTA zeigt folgende Übersicht rechts:
Obwohl die FTA in erster Linie für elektronische oder Steuerungs-Systeme, insbesondere im Sicherheitsbereich eingesetzt wird, kann sie universell angewendet werden.
Beispiel Luftklappe
Fehlerbaumanalyse in Visual-XSel
In Visual-XSel 20 Analyser stehen alle wichtigen FTA Funktionen zur Verfügung. Der Aufruf erfolgt über die Ikone Analyse:
Es wird ein Grundgerüst mit 3 Ebenen bereitgestellt. Die Bearbeitung der Inhalte und Wahrscheinlichkeiten erfolgt durch Popup-Menüs über die rechte Maustaste.
Auf der untersten Eben der Basis-Events können die Eintrittswahrscheinlichkeiten festgelegt werden.
Neben der direkten Eingabe von Wahrscheinlichkeiten in der Mitte, gibt es die Möglichkeit diese über statistische Funktionen zeitabhängig zu beschreiben (rechts). Oft liegen jedoch keine Informationen über diese Zusammenhänge vor. Alternative kann deshalb die Auftretenswahrscheinlichkeit analog der FMEA herangezogen werden (links). Die Basis ist optional das VDA/AIAG FMEA Handbuch, ein gemeinsamer Standard mit den Amerikanern.
In vielen FMEA Tools gibt es die Möglichkeit eine FTA auszuleiten. Hier wäre also die FMEA die Ausgangsbasis, da sie in vielen Fällen eine geforderte Vorgehensweise ist, z.B. über die IATF 16949. Über die Ausleitung des sogenannten Strukturbaums in Form von einer Gliederung können Teile der FMEA in Visual-XSel direkt in einen Fehlerbaum übertragen werden.
Da, wo auftretende Fehler nicht in der FMEA aufgeführt sind, oder ein System neu entwickelt wird, ist es empfehlenswert erst eine FTA zu erstellen und die Ergebnisse dann in die FMEA zu übertragen. Visual-XSel bietet hierfür eine Exportfunktion an:
Weiterführende ausführliche Informationen sind zu finden unter:
www.weibull.de/Fehlerbaumanalyse.pdf