DFG - Forschergruppe 460

Konzepte und Methoden zur Ermittlung der Zuverlässigkeit mechatronischer Systeme in frühen Entwicklungsphasen

Die Sicherstellung von bestimmten Zuverlässigkeitsanforderungen in mechatronischen System ist ein wichtiger Entwurfsschritt, insbesondere in Systemen die direkten Einfluss auf deren Benutzer haben. Zur Abschätzung der Systemzuverlässigkeit ist es erforderlich nicht nur einzelne Komponenten, sondern auch deren Interaktion zu berücksichtigen. In diesem Projekt werden Werkzeuge und Techniken untersucht mit denen die Zuverlässigkeit solcher System auf der elektronischen Ebene verbessert werden kann.

09.2002 - 12.2009, DFG - Forschergruppe 460: WU 245/3-1, 3-2, 3-3

Zusammenfassung

Die Zuverlässigkeit eines Produkts wird durch die Wahrscheinlichkeit beschrieben, mit der es während einer definierten Zeitdauer unter gegebenen Funktions- und Umgebungsbedingungen nicht ausfällt. Die Zuverlässigkeit ist damit als zeitabhängige Komponente der Qualität anzusehen, die unmittelbar die Funktionsfähigkeit eines Produkts beschreibt. Sie stellt dadurch eine wesentliche Produkteigenschaft dar.

Die Produktentwicklung gliedert sich bekanntermaßen in: Planung, Konzeption, Entwurf und Ausarbeitung, wobei Entwurf und Ausarbeitung eines Produktes dabei als späte Phasen bezeichnet werden. Als frühen Phasen sind Planung und vor allem die Konzipierung eines Produktes zu verstehen. In Konzeptphasen wird der grundsätzliche Aufbau von Maschinenbausystemen unter Vernachlässigung der genauen Gestalt, Geometrie und Dimensionierung entwickelt.

Bisherige Zuverlässigkeitsoptimierungen erfolgten in den späten Entwicklungsphasen. Die Systeme sind dann allerdings bereits weitgehend endgültig gestaltet und ausgearbeitet, so dass Änderungen mit erheblichem Aufwand an Kosten und Zeit verbunden sind. Da die besten Einflussmöglichkeiten am Beginn des Entwicklungsprozesses vorhanden sind, sollten auch Zuverlässigkeitsbetrachtungen in sehr frühen Entwicklungsphasen durchgeführt werden. Die Konzeptphase bietet die größten Einflussmöglichkeiten bei der prinzipiellen Lösungsstruktur. Für Zuverlässigkeitsbetrachtungen in Konzeptphasen besteht ein erheblicher Forschungsbedarf. Die Forschergruppe hat sich deshalb zum Ziel gesetzt, Methoden zur Bestimmung der Zuverlässigkeit mechatronischer Systeme in frühen Entwicklungsphasen zu erarbeiten.

Die Zuverlässigkeitsuntersuchungen beschränkten sich bisher vorwiegend auf Bauteile und Baugruppen. System-Zuverlässigkeiten werden allenfalls für Teilsysteme (Mechanik, Aktorik, Software, Hardware) berechnet und in den einzelnen Fachgebieten getrennt betrachtet. Mit der Forschergruppe soll erstmalig eine interdisziplinäre Zuverlässigkeitsbetrachtung erfolgen.

Durch die Einbeziehung der Zuverlässigkeitsuntersuchungen und -optimierungen bereits in den frühen Entwicklungsphasen sollen neben

  • zuverlässigeren Produkten mit geringeren Ausfallquoten auch
  • ein schnellerer Entwicklungsprozess und die
  • Integration aller am Produkt beteiligten Fachgebiete erreicht werden (System-Zuverlässigkeit).

Weitere Informationen zum Teilprojekt "TP6" erhalten Sie auf unserer englischen Seite.

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Bücher und Buchkapitel

  1. 2009

    1. Bewertung und Verbesserung der Zuverlässigkeit von mikroelektronischen Komponenten in mechatronischen Systemen. Hans-Joachim Wunderlich; Melanie Elm and Michael A. Kochte. In Zuverlässigkeit mechatronischer Systeme: Grundlagen und Bewertungin frühen Entwicklungsphasen, Bernd Bertsche; Peter Göhner; Uwe Jensen; Wolfgang Schinköthe and Hans-Joachim Wunderlich (eds.). Springer-Verlag Heidelberg, 2009, pp. 391--464. DOI: https://doi.org/10.1007/978-3-540-85091-5_8

Workshopbeiträge

  1. 2009

    1. Modellierung der Testinfrastruktur auf der Transaktionsebene. Michael A. Kochte; Christian Zöllin; Michael E. Imhof; Rauf Salimi Khaligh; Martin Radetzki; Hans-Joachim Wunderlich; Stefano Di Carlo and Paolo Prinetto. In 21th ITG/GI/GMM Workshop “Testmethoden und Zuverlässigkeit von Schaltungen und Systemen” (TuZ’09), Bremen, Germany, 2009, pp. 61--66.
  2. 2008

    1. On the Reliability Modeling of Embedded Hardware-Software Systems. Michael A. Kochte; Rafal Baranowski and Hans-Joachim Wunderlich. In 1st IEEE Workshop on Design for Reliability and Variability (DRV’08), Santa Clara, California, USA, 2008.

Journale und Tagungsberichte

  1. 2009

    1. Concurrent Self-Test with Partially Specified Patterns For Low Test Latency and Overhead. Michael A. Kochte; Christian G. Zoellin and Hans-Joachim Wunderlich. In Proceedings of the 14th IEEE European Test Symposium (ETS’09), Sevilla, Spain, 2009, pp. 53--58. DOI: https://doi.org/10.1109/ETS.2009.26
    2. Test Exploration and Validation Using Transaction Level Models. Michael A. Kochte; Christian G. Zoellin; Michael E. Imhof; Rauf Salimi Khaligh; Martin Radetzki; Hans-Joachim Wunderlich; Stefano Di Carlo and Paolo Prinetto. In Proceedings of the Conference on Design, Automation and Test in Europe (DATE’09), Nice, France, 2009, pp. 1250--1253. DOI: https://doi.org/10.1109/DATE.2009.5090856
  2. 2008

    1. Test Set Stripping Limiting the Maximum Number of Specified Bits. Michael A. Kochte; Christian G. Zoellin; Michael E. Imhof and Hans-Joachim Wunderlich. In Proceedings of the 4th IEEE International Symposium on Electronic Design, Test and Applications (DELTA’08), Hong Kong, China, 2008, pp. 581--586. DOI: https://doi.org/10.1109/DELTA.2008.64
    2. Selective Hardening in Early Design Steps. Christian G. Zoellin; Hans-Joachim Wunderlich; Ilia Polian and Bernd Becker. In Proceedings of the 13th IEEE European Test Symposium (ETS’08), Lago Maggiore, Italy, 2008, pp. 185--190. DOI: https://doi.org/10.1109/ETS.2008.30
    3. Zur Zuverlässigkeitsmodellierung von Hardware-Software-Systemen;  On the Reliability Modeling of Hardware-Software-Systems. Michael A. Kochte; Rafal Baranowski and Hans-Joachim Wunderlich. In 2. GMM/GI/ITG-Fachtagung Zuverlässigkeit und Entwurf (ZuE’08), Ingolstadt, Germany, 2008, pp. 83--90.
  3. 2007

    1. Domänenübergreifende Zuverlässigkeitsbewertung in frühen Entwicklungsphasen unter Berücksichtigung von Wechselwirkungen. Michael Wedel; Peter Göhner; Jochen Gäng; Bernd Bertsche; Talal Arnaout and Hans-Joachim Wunderlich. In 5. Paderborner Workshop “Entwurf mechatronischer Systeme,” Paderborn, Germany, 2007, pp. 257--272.
  4. 2006

    1. Some Common Aspects of Design Validation, Debug and Diagnosis. Talal Arnaout; Günter Bartsch and Hans-Joachim Wunderlich. In Proceedings of the 3rd IEEE International Workshop on Electronic Design, Test and Applications (DELTA’06), Kuala Lumpur, Malaysia, 2006, pp. 3--10. DOI: https://doi.org/10.1109/DELTA.2006.79
  5. 2005

    1. On the Reliability Evaluation of SRAM-based FPGA Designs. Oliver Héron; Talal Arnaout and Hans-Joachim Wunderlich. In Proceedings of the 15th IEEE International Conference on Field Programmable Logic and Applications (FPL’05), Tampere, Finland, 2005, pp. 403--408. DOI: https://doi.org/10.1109/FPL.2005.1515755
    2. Frühe Zuverlässigkeitsanalyse mechatronischer Systeme;  Early Reliability Analysis for Mechatronic Systems. Patrick Jäger; Bernd Bertsche; Talal Arnout and Hans-Joachim Wunderlich. In 22. VDI Tagung Technische Zuverlässigkeit (TTZ’05), Stuttgart, Germany, 2005, pp. 39--56.
    3. From Embedded Test to Embedded Diagnosis. Hans-Joachim Wunderlich. In Proceedings of the 10th IEEE European Test Sypmposium (ETS’05), Tallinn, Estonia, 2005, pp. 216--221. DOI: https://doi.org/10.1109/ETS.2005.26
  6. 2004

    1. Reliability Considerations for Mechatronic Systems on the Basis of a State Model. Peter Göhner; Eduard Zimmer; Talal Arnaout and Hans-Joachim Wunderlich. In Proceedings of the 17th International Conference on Architecture of Computing Systems (ARCS’04) - Organic and Pervasive Computing, Augsburg, Germany, 2004, pp. 106--112.
Dieses Bild zeigt Wunderlich (i.R.)
Prof. Dr. rer. nat. habil.

Hans-Joachim Wunderlich (i.R.)

Leitung der Forschungsgruppe Rechnerarchitektur

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