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Zuverlässigkeitsorientierte Online-Optimierung von Betriebsstrategien mechatronischer Produkte
Abstract
Die Nutzungshäufigkeit von Funktionen mechatronischer Produkte hat Einfluss auf die Schädigung der darin enthaltenen Komponenten und Bauteile. Um die Verfügbarkeit sicherheitskritischer oder gesetzlich geforderter Grundfunktionen zu jedem Zeitpunkt zu gewährleisten, kann die Verfügbarkeit von Zusatzfunktionen bei dro-hender Überbelastung reduziert werden. Um Beschränkungen für Nutzer möglichst unmerklich zu realisieren, wird eine adaptive Betriebsstrategie vorgestellt. Basierend auf einer Online-Erfassung der Funktionsanforderungen durch den Nutzer und hinterlegten funktionsspezifischen Lastkollektiven wird eine Lebensdauerprognose durchgeführt. Bei prognostizierter Überbelastung erfolgen Eingriffe in die Betriebs-strategie. Diese werden auf das Nutzungsverhalten individuell abgestimmt, indem ein Optimum der subjektiv wahrgenommenen Verfügbarkeit von Zusatzfunktionen bei gleichzeitiger Absicherung der Zuverlässigkeit der Grundfunktion ermittelt wird. Die optimierte Betriebsstrategie bietet dem Hersteller eine Zuverlässigkeits-absicherung für Grundfunktionen bei unvorhergesehener Produktnutzung. Der Produktnutzer profitiert von einer maximalen Verfügbarkeit von Komfortfunktionen.
... The occurrence of a fault is predicted, and the potential malfunction behavior of the item is prevented by timely transition to a VOS or by maintaining a VOS where the fault cannot lead to a safety-relevant failure causing an SG violation. Alternatively, the faulty parts can be exchanged before a critical failure occurs using predictive maintenance methods, or the operational strategy can be adapted such that the critical parameter does not deteriorate further [20]. In other words: Fault forecasting is achieved by detecting imminent failures to prevent entering a safety-relevant VOS or leaving it before a failure occurs [13]. ...
The automotive industry is currently driven by the megatrends electrification, automated driving and connectivity. To cope with these trends, new functionalities and electrical and/or electronic (E/E) systems need to be developed and deployed. Independent of the implementation of E/E systems, their power input shall be ensured by the power supply system as a shared resource – leading to increased functional safety requirements for power supply systems. If the loss of an item’s functionality can lead to a hazardous event, a safety goal (SG) specifying a safety-related availability (SaRA) requirement is derived. Thereby, switching to passive mode typically cannot be considered a safe state. To address an SG specifying a SaRA requirement, fault avoidance, fault forecasting and/or fault tolerance measures can be applied. In the case of fault tolerance measures implemented by redundancy, which leads to fail-active behavior, the performance of the backup system during nominal operation and after the first fault can be further refined. In this study, SaRA in the context of ISO 26262 is evaluated in detail and mapped to an example of the power supply domain.
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