VDI 4003-2007 Reliability management.pdf

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1、VEREIN DEUTSCHERINGENIEUREZuverlssigkeitsmanagementReliability Management VDI 4003Ausg. deutsch/englischIssue German/EnglishVDI-Gesellschaft Systementwicklung und Projektgestaltung Ausschuss Zuverlssigkeit VDI-Handbuch Zuverlssigkeit VDI-RICHTLINIENZu beziehen durch / Available at Beuth Verlag GmbH,

2、 10772 Berlin Alle Rechte vorbehalten / All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007Vervielfltigung auchfr innerbetriebliche Zwecke nicht gestattet / Reproduction even for internal use not permittedICS 21.020 Mrz 2007March 2007Die deutsche Version dieser Richtlinie ist verbin

3、dlich. The German version of this guideline shall be taken as authorita-tive. No guarantee can be given with respect to the English trans-lation. Inhalt SeiteVorbemerkung. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Einleitung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Anwendungsbereich . . . . . . . . .

4、 . . . . 42 Begriffe und Definitionen . . . . . . . . . . . 53 Managementaufgaben. . . . . . . . . . . . . 93.1 Verantwortungsbereich . . . . . . . . . . 93.2 Marktorientierung und Produktplanung . . . 113.3 Einfhrung und berprfung eines Zu-verlssigkeitsprogramms . . . . . . . . . 124 Zuverlssigkeit

5、sprogramm . . . . . . . . . . 124.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . 124.2 Manahmen . . . . . . . . . . . . . . . . 135 Zuverlssigkeitsplan . . . . . . . . . . . . . 155.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . 155.2 Manahmen . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Zuverlssigkeitsaufgabe

6、n. . . . . . . . . . . 186.1 Aufzeichnungen zur Zuverlssigkeit . . . 186.2 Forderungen an die Zuverlssigkeit eines Produkts . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186.3 Vertragliche Festlegung von Zuverlssig-keitsforderungen. . . . . . . . . . . . . . 206.4 Beigestellte Produkte . . . . . . . . . . . 2

7、16.5 Validierung und Verifizierung . . . . . . 226.6 Wechselwirkung mit der Instandhaltung . . 226.7 Betriebs-, Strdaten- und Erfahrungs-auswertung. . . . . . . . . . . . . . . . . 236.8 Integration der Zuverlssigkeit in den Lebenszyklus eines Produkts . . . . . . . 256.9 Lebenszykluskosten . . . .

8、. . . . . . . . 25Contents PagePreliminary note . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 Scope of application . . . . . . . . . . . . . . 42 Terms and definitions . . . . . . . . . . . . . 53 Management tasks . . . . . . . . . . . . . . . 93.1 Sphe

9、re of responsibility . . . . . . . . . . 93.2 Market orientation and product planning . . 113.3 Introduction and assessment of a reliability program . . . . . . . . . . . . 124 Reliability program . . . . . . . . . . . . . . 124.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124.2 Measures . . . . .

10、. . . . . . . . . . . . 135 Reliability plan . . . . . . . . . . . . . . . . 155.1 General . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155.2 Measures . . . . . . . . . . . . . . . . . 156 Reliability tasks . . . . . . . . . . . . . . . 186.1 Reliability records . . . . . . . . . . . . 186.2 Requirements for

11、 the reliability of a product . . . . . . . . . . . . . . . . . . 186.3 Contractual establishment of reliability requirements . . . . . . . . . . . . . . . 206.4 Products provided by the customer . . . 216.5 Validation and verification. . . . . . . . 226.6 Interaction with maintenance . . . . . . 22

12、6.7 Evaluation of operating and fault data and experience . . . . . . . . . . . . . . 236.8 Integration of reliability in the life cycle of a product. . . . . . . . . . . . . . . . 256.9 Life cycle costs. . . . . . . . . . . . . . 25Frhere Ausgabe: 03.04 Entwurf,deutsch Former edition: 03/04 Draft,

13、in German only B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 2 VDI 4003 Anhang A Leitfaden zur Umsetzung des Zuver-lssigkeitsplanes im Lebenszyklus eines Produkts . . . . . . . . . . . . 27A1 Allgemeines . . .

14、 . . . . . . . . . . . . . 27A2 Lebenszyklus . . . . . . . . . . . . . . . 28A2.1 Entwicklungsprozess . . . . . . . 28A2.2 Herstellungsprozess . . . . . . . . 32A2.3 Prozess des Betriebes . . . . . . . 35A2.4 Entsorgung. . . . . . . . . . . . . 38Anhang B Methoden und Verfahren zur Zuver-lssigkeitsa

15、nalyse . . . . . . . . . . 40B1 Analytische Methoden und Verfahren . . 40B1.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . 40B1.2 Systemanalyse . . . . . . . . . . . 41B1.3 Funktionsanalyse . . . . . . . . . 41B1.4 Gefhrdungsanalyse (HAZOP) . . 41B1.5 Ausfallarten- und Auswirkungs-analyse (FMEA, FMECA). . .

16、. . 42B1.6 Fehlerbaumanalyse . . . . . . . . 43B1.7 Zonensicherheitsanalyse (ZSA) . . 44B1.8 Personal-Zuverlssigkeitsanalyse . . 44B1.9 Blockdiagramm . . . . . . . . . . 45B1.10 Zustandsanalysen/Markov-Modelle . 46B1.11 Monte-Carlo-Simulation. . . . . . 46B1.12 Erneuerungsmodelle . . . . . . . . 47B

17、1.13 Petri-Netze . . . . . . . . . . . . . 48B1.14 Verfgbarkeitsanalysen . . . . . . 49B1.15 Importanzanalyse . . . . . . . . . 49B1.16 Unsicherheitsanalyse . . . . . . . 50B1.17 Sensitivittsanalyse . . . . . . . . 51B1.18 Bayessches Verfahren . . . . . . 52B1.19 Softwarezuverlssigkeitsanalyse . 53B

18、1.20 Instandhaltbarkeitsanalysen . . . . 54B1.21 Quality Function Deployment (QFD) . . . . . . . . . . . . . . . 55B1.22 Sneak Circuit Analysis (SCA). . . 56B1.23 RCM/MSG-3 Analyse . . . . . . . 57B1.24 Risikobasierte Inspektion (RBI) . . 58B1.25 Risikoanalyse . . . . . . . . . . . 59B1.26 Statistis

19、che Prozessregelung (SPC) . 60B1.27 Missionszuverlssigkeitsanalyse . 61B1.28 Sicherheitsanalyse . . . . . . . . . 62B1.29 Ereignisablaufanalyse . . . . . . . 63B2 Experimentelle Methoden und Verfahren . 65B2.1 Allgemeines . . . . . . . . . . . . 65B2.2 Zuverlssigkeitswachstumsprfung (TAF) . . . . .

20、. . . . . . . . . . 66B2.3 Zuverlssigkeits-Qualifikations-prfung (RDT). . . . . . . . . . . 67B2.4 Instandhaltbarkeitsnachweisprfung . 68B2.5 Einsatzzuverlssigkeitsnachweis-prfung (ISRDT, FRACAS). . . . 69B2.6 Einbrennprfung. . . . . . . . . . 70B2.7 Zuverlssigkeitsbestimmungs-prfung. . . . . . . .

21、. . . . . . . 71Annex A Guideline for implementation of the reliability plan in the life cycle of a product . . . . . . . . . . . . . . . . . 27A1 General. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27A2 Life cycle . . . . . . . . . . . . . . . . . 28A2.1 Development process. . . . . . . . 28A2.2 Productio

22、n process . . . . . . . . . 32A2.3 Operation process . . . . . . . . . 35A2.4 Disposal . . . . . . . . . . . . . . 38Annex B Methods and processes for reliability analysis. . . . . . . . . . . . . . . . . 40B1 Analytical methods and processes. . . . . 40B1.1 General . . . . . . . . . . . . . . . 40B

23、1.2 System analysis. . . . . . . . . . . 41B1.3 Function analysis . . . . . . . . . . 41B1.4 Hazard Analysis (HAZOP). . . . . 41B1.5 Failure Mode and Effect Analysis (FMEA, FMECA) . . . . . . . . . 42B1.6 Fault tree analysis . . . . . . . . . 43B1.7 Zonal Safety Analysis (ZSA) . . . 44B1.8 Human fac

24、tor analysis . . . . . . . 44B1.9 Block diagram . . . . . . . . . . . 45B1.10 Status analysis/Markov models . . 46B1.11 Monte Carlo Simulation . . . . . . 46B1.12 Renewal model . . . . . . . . . . . 47B1.13 Petri nets . . . . . . . . . . . . . . 48B1.14 Availability analysis . . . . . . . . 49B1.15

25、Importance analysis . . . . . . . . 49B1.16 Uncertainty analysis . . . . . . . . 50B1.17 Sensitivity analysis . . . . . . . . . 51B1.18 Bayesian methods . . . . . . . . . 52B1.19 Software reliability analysis . . . . 53B1.20 Maintainability analysis . . . . . . 54B1.21 Quality Function Deployment (Q

26、FD). . . . . . . . . . . . . . . . 55B1.22 Sneak Circuit Analysis (SCA) . . . 56B1.23 RCM/MSG-3 Analysis . . . . . . . 57B1.24 Risk-Based Inspection (RBI). . . . 58B1.25 Risk analysis . . . . . . . . . . . . 59B1.26 Statistical Process Control (SPC). . . 60B1.27 Mission reliability analysis. . . . .

27、 61B1.28 Safety analysis . . . . . . . . . . . 62B1.29 Event tree analysis . . . . . . . . . 63B2 Experimental methods and processes . . . 65B2.1 General . . . . . . . . . . . . . . . 65B2.2 Test, Analysis and FIX (TAF) . . . 66B2.3 Reliability Demonstration Test (RDT). . . . . . . . . . . . . . . .

28、 67B2.4 Maintainability demonstration test. . 68B2.5 In-Service RDT (ISRDT, FRACAS) . . . . . . . . . . . . . 69B2.6 Burn In Test . . . . . . . . . . . . 70B2.7 Reliability Determination Test . . . 71B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein D

29、eutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 VDI 4003 3 B2.8 Zuverlssigkeits-Produktions-prfung (PRAT) . . . . . . . . . . 71B2.9 Sortierprfung . . . . . . . . . . . 73B3 Hinweise zur Auswahl geeigneter Methoden und Verfahren . . . . . . . . . 73Schrifttum. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76B2.8

30、 Production Reliability Acceptance Test (PRAT) . . . . . . . . . . . . 71B2.9 Screening Test (HALT) . . . . . . 73B3 Instructions for the selection of suitable methods and processes. . . . . . . . . . . 73Bibliography. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 76B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7E

31、F86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 4 VDI 4003 VorbemerkungDer Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter sorg-fltiger Bercksichtigung der Vorgaben und Empfeh-lungen der Richtlinie VDI 1000. Allen, die ehrenamtlich an der Erstellung dies

32、erRichtlinie mitgewirkt haben, sei auf diesem Wege ge-dankt. Alle Rechte vorbehalten, auch das des Nachdrucks,der Wiedergabe (Fotokopie, Mikrokopie), der Spei-cherung in Datenverarbeitungsanlagen und der ber-setzung, auszugsweise oder vollstndig. Die Nutzungdieser VDI-Richtlinie als konkrete Arbeits

33、unterlageist unter Wahrung des Urheberrechtes und unter Be-achtung der VDI-Merkbltter 1 bis 7 mglich. Aus-knfte dazu, sowie zur Nutzung im Wege der Daten-verarbeitung, erteilt die Abteilung VDI-Richtlinienim VDI. EinleitungZuverlssigkeit ist ganzheitlich fr die BereicheMensch, Organisation, Maschine

34、 und Umwelt zu se-hen. Das Zuverlssigkeitsmanagement in dem o.g. Sinneerstreckt sich auf die Koordination der Ttigkeitenzum Fhren und Lenken innerhalb und auerhalb derOrganisation.Der Begriff Zuverlssigkeit“ wird in dieser Richtli-nie fr Funktionszuverlssigkeit, Instandhaltbarkeit,Sicherheit, Verfgb

35、arkeit einschlielich Mensch Organisation Technik Umwelt verwendet. DieseBegriffe werden in der Richtlinie, wenn Unterschei-dungen erforderlich sind, explizit ausgewiesen underlutert.Angrenzende Bereiche sind z.B. Qualittssicherung,Wertanalyse, Design to Cost, Zustandsberwachung.Sie werden in dieser

36、Richtlinie ebenso wie die dazu-gehrigen Analysen und Verfahren nicht behandelt.1 AnwendungsbereichDiese Richtlinie dient als Anleitung zur Planung,Lenkung, Durchfhrung und Kontrolle der Zuverls-sigkeitsarbeit in der Organisation. Die Leitung derOrganisation ist fr das Zuverlssigkeitsmanagementund di

37、e Zuverlssigkeit der Prozesse, Produkte undDienstleistungen verantwortlich. Sie gibt die strategi-schen Ziele der Organisation vor, von denen die Zu-verlssigkeitsziele abgeleitet werden, und beziehtdies in die Planungen der Organisation mit ein.Damit werden die Voraussetzungen geschaffen, dassProzes

38、se, Produkte und Dienstleistungen ber allePhasen des Lebenszyklus mit den Regeln der TechnikPreliminary noteThe content of this guideline has been developed un-der thorough consideration of the requirements andrecommendations of guideline VDI 1000. We wish to express our gratitude to all honorary co

39、n-tributors to this guideline. All rights reserved including those of reprinting, re-production (photocopying, microcopying), storage indata processing systems, and translation, either of thefull text or of extracts. This VDI guideline can beused as a concrete project document without infringe-ment

40、of copyright and with regard to VDI Notices 1to 7. Information on this, as well as on the use in dataprocessing, may be obtained by the VDI GuidelinesDepartment at the VDI. IntroductionA holistic approach must be taken towards reliabilityin the areas of man, organization, machine and envi-ronment.Re

41、liability management in the above sense refers tocoordination of the activities required for manage-ment and steering tasks inside and outside the organ-ization.The term “reliability” is used in this guideline to referto reliability, maintainability, safety and availabilityincluding man/organization

42、/technology/environment.Where differentiation is required, these terms areused explicitly and explained in the guideline. Related areas are quality assurance, value analysis,Design to Cost, status monitoring. These, and the cor-responding analysis and processes, are not dealt within this guideline.1

43、 Scope of applicationThis guideline serves as an aid in planning, steering,implementation and control of reliability work in anorganization. Responsibility for reliability manage-ment and the reliability of the processes, products,and services lies with organizations management. Itsets the strategic

44、 aims for the organization, derivesfrom these the reliability targets and takes all this intoaccount when planning for the organization. This sets the basic conditions for creating processes,products and services at a level of reliability that is inaccordance with good technological practice andB55E

45、B1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2007 VDI 4003 5 und dem Nutzungszweck angepassten Zuverlssig-keitsniveau erzeugt werden knnen. Auch Lebenszy-kluskosten und Sicherheit sind damit optimierbar.2 Begriffe

46、 und DefinitionenIn dieser Richtlinie gelten die Begriffe vonDIN, ISO und IEC (z.B. DIN EN ISO 9000,DIN EN ISO 9004, DIN IEC 60300-1, IEV 191(IEC 60050-191) und insbesondere: BetrachtungseinheitDie Betrachtungseinheit (auch Einheit) ist Gegen-stand der Zuverlssigkeitsuntersuchung, sie kann Teileines

47、 Produkts oder das gesamte Produkt sein. Siemuss definiert werden. EinheitSiehe Betrachtungseinheit. FunktionszuverlssigkeitFhigkeit einer Betrachtungseinheit, eine gefor-derte Funktion unter gegebenen Bedingungen fr eingegebenes Zeitintervall zu erfllen.Die Funktionszuverlssigkeit kann einerseits q

48、ualita-tiv beschrieben und andererseits quantitativ als ber-lebenswahrscheinlichkeit ermittelt werden.InstandhaltbarkeitFhigkeit einer Einheit, unter gegebenen Anwen-dungsbedingungen in einem Zustand erhalten oder inihn zurckversetzt werden zu knnen, in dem sie einegeforderte Funktion erfllen kann,

49、wobei voraus-gesetzt wird, dass die Instandhaltung unter den ge-gebenen Bedingungen mit den vorgeschriebenenVerfahren und Hilfsmitteln durchgefhrt wird.(IEC 60050-191) InstandhaltungKombination aller technischen und administrativenManahmen, einschlielich berwachungsmanah-men, mit denen eine Einheit im funktionsfhigen Zu-stand erhalten oder in ihn zurckversetzt werden soll.KundeSiehe Lieferkette. Lebenszyk