Marineschiffe sind komplexe Plattformen, die hochentwickelte Telekommunikations-, Radar-, Verteidigungs- und Offensivtechnologien sowie Hochleistungsantriebssysteme kombinieren. Das Ziel eines Schiffes ist es, eine hohe Missionszuverlässigkeit bereitzustellen, dh eine hohe Wahrscheinlichkeit für den Missionserfolg.
Marinemissionen haben einzigartige Eigenschaften:
- Lange Missionszeiten
- Geringer oder kein Zugang zu anderen Ersatzteilen als COB (Carry On Board)
- Harten Bedingungen
Es gibt verschiedene Methoden für das Systemdesign, um eine hohe Missionszuverlässigkeit zu erreichen:
- Hohe Zuverlässigkeit jedes Geräts
- Heiße Redundanz
- Ersatzteile
Eine hohe Gerätezuverlässigkeit wird immer bevorzugt, da dadurch weniger redundante / Ersatzteileinheiten benötigt werden. Die meisten Geräte werden jedoch von Dritten bezogen, und es ist nicht immer möglich, Geräte mit der gewünschten Zuverlässigkeit zu erhalten.
Zuverlässigkeitszuweisung:
Während des anfänglichen Systemdesigns sollte ein Prozess der Zuverlässigkeitszuweisung durchgeführt werden, um Geräte zu identifizieren, die Redundanz / Ersatzteile erfordern. Mithilfe der Zuverlässigkeitszuweisung können Sie effektive Systeme mit der richtigen Anzahl von Redundanzen entwerfen und OEMs realistische MTBF-Anforderungen bereitstellen, sodass erwartet wird, dass das System die Anforderungen an die Zuverlässigkeit der Mission erfüllt.
Zuverlässigkeitsvorhersage:
Während des detaillierten Entwurfs sollte eine genaue Zuverlässigkeitsanalyse durchgeführt werden, um die Einhaltung der erforderlichen Missionszuverlässigkeit zu überprüfen.
Ersatzteile:
In vielen Branchen wird die Ersatzteilanalyse erst spät im Konstruktionsprozess durchgeführt. Dies kann beim Entwurf von Schiffssystemen nicht der Fall sein, da COB-Ersatzteile durch Gewicht und Kosten begrenzt sind und einen erheblichen Einfluss auf die Zuverlässigkeit der Mission haben. Redundanzen und Ersatzteile müssen daher bereits in einem frühen Entwurfsstadium berücksichtigt werden.
Beispiel: Kommunikationssystem
Betrachten Sie den Fall eines Kommunikationssystems mit den folgenden Anforderungen:
- 2 Transceiver müssen betriebsbereit sein
- 10 Endeinheiten müssen betriebsbereit sein
- Die Anforderung an die Missionszuverlässigkeit beträgt 98% für eine Missionsdauer von 60 Tagen
Die Zuverlässigkeitszuweisung ohne Redundanzen und ohne Ersatzteile stellt eine MTBF-Anforderung für die Transceiver und Endgeräte von 855.310 Stunden bereit.
Abbildung 1: Zuverlässigkeitszuweisung des Systems ohne Ersatzteile, Screenshot des Zuverlässigkeitsblockdiagramms (RBD) aus der BQR-Software
Die MTBF-Anforderung ist sowohl für die Transceiver als auch für die Endeinheiten zu streng. Daher müssen Ersatzteile hinzugefügt werden. Ersatzteile können in der RBD-Software mithilfe von Standby-Modellen modelliert werden. Durch Hinzufügen von 2 Ersatzendgeräten und 1 Ersatztransceiver wird die MTBF-Anforderung auf 28.352 Stunden reduziert:
Abbildung 2: Zuverlässigkeitszuweisung des Systems mit Ersatzteilen, Screenshot der BQR RBD-Software
Diese MTBF-Anforderung ist viel realistischer. Als nächstes wurde vom OEM eine MTBF von 40.000 für die Transceiver bereitgestellt, dieser Wert kann festgelegt werden, und dann reduziert sich die minimale MTBF-Anforderung der Endeinheiten geringfügig auf 26.841 Stunden:
Schließlich wurde vom OEM eine MTBF von 30.000 für die Endeinheiten bereitgestellt. Dann wird die Missionszuverlässigkeit mit 98,461 TP1T berechnet:
Figure 3: Analytic Mission Reliability calculation, screenshot from BQR RBD software
Dieses einfache Beispiel zeigt, wie die Zuweisung und Berechnung der Zuverlässigkeit verwendet werden kann, um das Systemdesign zu optimieren und die Einhaltung der Leistungsanforderungen sicherzustellen.
BQR bietet RBD-Software und professionelle Dienstleistungen für Naval-Systeme und viele andere Branchen.
BQR bietet auch Software für komplexere Modelle wie:
Markov-Kettenmodelle für die Lastverteilung und andere Modelle mit mehreren Zuständen
RBD-Netzwerkmodelle für Kommunikations- und Versorgungsnetze
