VDI 4007-2012 Reliability goals - Determination check review certificate.pdf

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1、 ICS 21.020 VDI-RICHTLINIEN Juni 2012 June 2012 VEREIN DEUTSCHER INGENIEURE Zuverlssigkeitsziele Ermittlung, berprfung, Festlegung, Nachweis Reliability goals Determination, check, review, certificate VDI 4007 Ausg. deutsch/englisch Issue German/English Die deutsche Version dieser Richtlinie ist ver

2、bindlich. The German version of this guideline shall be taken as authori-tative. No guarantee can be given with respect to the English translation. VDI-Gesellschaft Produkt- und Prozessgestaltung (GPP) Fachbereich Zuverlssigkeit VDI-Handbuch Zuverlssigkeit Vervielfltigungauch fr innerbetrieblicheZwe

3、ckenichtgestattet/Reproduction even for internalusenotpermittedFrhereAusgabe:01.11Entwurf, deutschFormeredition:01/11Draft,inGerman onlyZubeziehendurch/AvailableatBeuthVerlagGmbH,10772BerlinAlleRechtevorbehalten/All rightsreservedVereinDeutscherIngenieuree.V.,Dsseldorf2012Inhalt Seite Contents Page

4、Vorbemerkung . 2 Einleitung . 2 1 Anwendungsbereich . 3 2 Normative Verweise 3 3 Begriffe 3 4 Formelzeichen und Abkrzungen . 6 5 Grundlagen 7 6 Rechtliche Aspekte . 10 6.1 Produkthaftung . 10 6.2 Schutzprinzip . 12 6.3 Vorsorgeprinzip . 12 7 Zuverlssigkeitsziele ermitteln 13 7.1 Allgemeines . 13 7.2

5、 Ermittlung der Hauptziele 13 7.3 Ermittlung der Teilziele . 15 7.4 Organisationsorientierte Ziele 21 7.5 Kundenorientierte Ziele . 26 7.6 Ziele aufgrund hoheitlicher Regelungen 28 7.7 Ziele nach dem Stand der Technik 30 7.8 Umgang mit Zielkonflikten 33 8 Zuverlssigkeitsziele validieren und verifizi

6、eren . 34 8.1 Allgemeines . 34 8.2 Validierung der Ziele . 34 8.3 Verifikation der Ziele . 35 Anhang Anwendungsbeispiele . 36 A1 Einfhrung zu den nachfolgenden Beispielen . 36 A2 Zielermittlung fr eine neue Batterietechnologie 36 A3 Zielermittlung fr ein Logiksystem mit Software . 38 A4 Zielermittlu

7、ng fr eine Dienstleistung (Personenbefrderung) . 41 Schrifttum 44 Preliminary note . 2 Introduction 2 1 Scope . 3 2 Normative references 3 3 Terms and definitions . 3 4 Symbols and abbreviations 6 5 Fundamentals 7 6 Legal aspects 10 6.1 Product liability 10 6.2 Protection principle 12 6.3 Precaution

8、ary principle . 12 7 Determining the reliability goals 13 7.1 General . 13 7.2 Determining the main objectives 13 7.3 Determining the sub-goals 15 7.4 Organisation-oriented objectives 21 7.5 Customer-oriented objectives . 26 7.6 Goals owing to regulations laid down by the State . 28 7.7 Objectives a

9、ccording to the state of the art 30 7.8 Handling goal conflicts 33 8 Validating and verifying reliability goals 34 8.1 General . 34 8.2 Validation of the goals . 34 8.3 Verification of the goals . 35 Anhang Application examples 36 A1 Introduction to the following examples . 36 A2 Determining the goa

10、l for a new battery technology 36 A3 Goal determination for a logic system with software 38 A4 Goal determination for a service (passenger transport) 41 Bibliography . 44 B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08 2 VDI 4007 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieu

11、re e.V., Dsseldorf 2012 Vorbemerkung Der Inhalt dieser Richtlinie ist entstanden unter Beachtung der Vorgaben und Empfehlungen der Richtlinie VDI 1000. Alle Rechte, insbesondere die des Nachdrucks, der Fotokopie, der elektronischen Verwendung und der bersetzung, jeweils auszugsweise oder vollstn-dig

12、, sind vorbehalten. Die Nutzung dieser VDI-Richtlinie ist unter Wah-rung des Urheberrechts und unter Beachtung der Lizenzbedingungen (www.vdi-richtlinien.de), die in den VDI-Merkblttern geregelt sind, mglich. Allen, die ehrenamtlich an der Erarbeitung dieser VDI-Richtlinie mitgewirkt haben, sei geda

13、nkt. Preliminary note The content of this guideline has been developed in strict accordance with the requirements and rec-ommendations of the guideline VDI 1000. All rights are reserved, including those of reprint-ing, reproduction (photocopying, micro copying), storage in data processing systems an

14、d translation, either of the full text or of extracts. The use of this guideline without infringement of copyright is permitted subject to the licensing con-ditions specified in the VDI Notices (www.vdi-richtlinien.de). We wish to express our gratitude to all honorary contributors to this guideline.

15、 Einleitung An der Erstellung waren Fachleute aus der Auto-mobiltechnik, der Bahntechnik, der Elektrotechnik, der Kraftwerktechnik, der Luft- und Raumfahrt, dem Schiffbau, der Wehrtechnik und entsprechen-den Zulieferfirmen beteiligt. Diese Richtlinie stellt eine richtungweisende, praktische Arbeitsu

16、nterlage dar. Sie gibt Fachleuten die Gewissheit, sich an einer anerkannten Regel der Technik zu orientieren und danach zu handeln. Fr Produkte wird, entsprechend der vorgesehenen Nutzung gefordert, dass die fr den Einsatz erfor-derlichen Bedingungen, z. B. Umweltbedingungen, Umweltvertrglichkeit, s

17、trungsfreier und sicherer Betrieb, hohe Verfgbarkeit, Haltbarkeit und fest-gelegte Lebensdauer sowie geringe Betriebskosten erfllt werden. Entsprechend kann man je nach Branche und An-wendungsart Zuverlssigkeit unterschiedlich tech-nisch einordnen. Hufigkeit des Verlusts einer vorgesehenen Funktion

18、(Stichwort: Ausfallwahrscheinlichkeit) zeitlicher Anteil der Funktionserfllung (Stichwort: Verfgbarkeit, Missionszuverls-sigkeit) Grad der Vermeidung unerwnschter Ereignisse (Stichwort: Sicherheit, Risiko, Schadensaus-ma) Dabei kann Zuverlssigkeit im Sinne dieser Richt-linie durch qualitative Begrif

19、fe oder durch quanti-tative Vorgaben beschrieben werden. Diese erforderlichen Bedingungen mssen bei der Entwicklung des Produkts umgesetzt und whrend des Lebenszyklus aufrechterhalten werden. Damit dies gezielt erfolgt, ist es notwendig, die erforderli-chen Bedingungen, Eigenschaften und Leistungen

20、Introduction Technical experts from automobile engineering, railway engineering, electrical engineering, power engineering, aviation and aerospace, shipbuilding, defence and the corresponding vendor companies were involved in the generation of this directive. This directive represents a pioneering,

21、practical work documentation. It gives technical experts the certainty of orientation according to a recognised rule of engineering and acting in accordance with it. For products, according to their envisaged use, the requirement is that the conditions required for their deployment, e.g. ambient con

22、ditions, environment-friendliness, fault-free and safe operation, high availability, durability and defined service life as well as low operating costs are fulfilled. Accordingly, depending on the industry and the application type, reliability can be classified differ-ently technically. frequency of

23、 loss of an envisaged function (keyword: probability of failure) proportion of time of function fulfilment (keyword: availability, mission reliability) degree of avoidance of undesired events (keyword: safety, risk, extent of damage) Here, reliability in the meaning of this directive can be describe

24、d by qualitative concepts or through quantitative specifications. These required conditions must be implemented during the development of the product and sus-tained during its life cycle. In order that this should take place in a focused manner, it is necessary that the required conditions, properti

25、es and perform-B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08All rights reserved Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 VDI 4007 3 vorher festzuschreiben und als Ziele den entspre-chenden Prozessen (z. B. in der Entwicklung, der Fertigung, dem Betrieb und der Entsorgu

26、ng) vorzu-geben. In der vorliegenden Richtlinie wird aufge-zeigt, wie Zuverlssigkeitsziele zu ermitteln sind. Der Begriff Zuverlssigkeit“ wird in dieser Richt-linie fr Funktionszuverlssigkeit, Instandhaltbar-keit, Sicherheit, Verfgbarkeit einschlielich Mensch Organisation Technik Umwelt ver-wendet.

27、Diese Begriffe werden in der Richtlinie, wenn Unterscheidungen erforderlich sind, explizit ausgewiesen und erlutert. ances should be defined in advance and specified as objectives to the corresponding processes (e.g. in the development, manufacturing, operation and disposal). How these reliability g

28、oals are to be determined is shown in this directive. The term “Reliability” is used in this guideline for function reliability, maintainability, safety, avail-ability including man organisation technology environment. When differentiations are required, these terms are used explicitly and explained

29、 in the guideline. 1 Anwendungsbereich Diese VDI-Richtlinie ist branchenunabhngig an-wendbar. Sie ist eine Ergnzung und Vertiefung der Richtlinie VDI 4003, die einen allgemeinen Rahmen fr das Organisieren, Steuern und Leiten im Sinne eines Managements von zuverlssig-keitsorientierten Aktivitten besc

30、hreibt. Damit wird insgesamt die Entwicklung und Realisierung von zuverlssigen Produkten entscheidend untersttzt. Zweck dieser Richtlinie ist die Beschreibung und Darstellung von Verfahren und mglichen Vorge-hensweisen zur Ermittlung, berprfung, Fest-legung und zum Nachweis von Zuverlssigkeits-ziele

31、n. Sie untersttzt die Entwicklung, die Her-stellung, den Betrieb und die Entsorgung eines Produkts (auch System, Prozess etc.) durch praxis-bezogene Arbeitsanleitungen. 1 Scope This VDI Guideline is applicable regardless of the industry. It is a supplement and in-depth treatment of the guideline VDI

32、 4003, which describes a gen-eral framework for organising, steering and con-trolling in the meaning of management reliabil-ity-oriented activities. In this manner, overall, the development and implementation of reliable prod-ucts is given decisive support. The purpose of this guideline is the descr

33、iption and depiction of methods and possible procedures for the determination, checking, reviewing and certifi-cation of reliability goals. It supports the develop-ment, the preparation, the operation and the dis-posal of a product (also system, process, etc.) through practically oriented work instr

34、uctions. 2 Normative Verweise Das folgende zitierte Dokument ist fr die Anwen-dung dieser Richtlinie erforderlich: VDI 4003:2007-03 Zuverlssigkeitsmanagement 2 Normative references The following referenced document is indispensa-ble for the application of this guideline: VDI 4003:2007-03 Reliability

35、 management 3 Begriffe Fr die Anwendung dieser Richtlinie gelten die folgenden Begriffe: EEE-Produkte Produkte, deren Hauptbestandteile aus der Elektro-technik, Elektronik und Elektromechanik bestehen. Fail safe (sicher bei Ausfall) Konstruktionseigenschaft einer Einheit, die verhin-dert, dass deren

36、 Ausflle zu kritischen Fehlzustn-den fhren. IEV 191-15-04, sicher bei Ausfall Festlegung Werte, Manahmen, Verfahrensanweisungen u. ., deren Einhaltung im Rahmen der Betrachtungsein-heit (Produkt, Vertrag) festzulegen sind und/oder von extern gefordert werden. 3 Terms and definitions For the purposes

37、 of this guideline, the following terms and definitions apply: EEE products Products whose main components are electronic, electrical or electro-mechanical in nature. Fail safe (safe upon failure) Design property of a unit that prevents its failures from leading to critical fault states. adapted fro

38、m IEV 191-15-04 Provision Values, measures, procedure instructions and the like, compliance with which, in the framework or the unit under consideration (product, contract) is to be defined and/or is required from the outside. B55EB1B3E14C22109E918E8EA43EDB30F09DCCB7EF86D9NormCD - Stand 2012-08 4 VD

39、I 4007 Alle Rechte vorbehalten Verein Deutscher Ingenieure e.V., Dsseldorf 2012 Funktionszuverlssigkeit Fhigkeit einer Betrachtungseinheit, eine geforder-te Funktion unter gegebenen Bedingungen fr ein gegebenes Zeitintervall zu erfllen. Anmerkung: Die Funktionszuverlssigkeit kann einerseits qualitat

40、iv beschrieben oder andererseits quantitativ als ber-lebenswahrscheinlichkeit ermittelt werden. Hauptziel Vorgabe zur Zuverlssigkeit fr das Produkt, die folgende Merkmale beschreibt: Zielinhalt (z. B. Kenngre) Zielrahmen (z. B. Zeitdauer, Umwelt, Benutzer-kreis) Erfllungsgrad (z. B. Vertrauensbereic

41、h) Produkt Eindeutig beschriebene, lieferbare, aus Hardware- und/oder Software-Anteilen zusammengesetzte Gerte, Systeme, Verfahren, Prozesse, Anlagen und Dienstleistungen, die als abgegrenzte Einheit (Betrachtungseinheit) aufgefasst werden. Anmerkung: System“ ist synonym zum Produkt“ und wird sprach

42、lich weitergehend verstanden. Jedes System ist hierar-chisch gegliedert und lsst sich in seine Einzelteile aufteilen. Beispiel: Fahrzeug Fahrzeugteilsysteme (Bremssystem) Scheibenbremse Bremskltze. VDI 4003 Prfung Technischer Vorgang, der aus dem Ermitteln eines oder mehrerer Merkmale eines Produkts

43、, eines Prozesses oder einer Dienstleistung nach einem festgelegten Verfahren (Regel) besteht. Risiko Kombination aus der Wahrscheinlichkeit, mit der ein Schaden auftritt und dem Ausma dieses Scha-dens. DIN EN 61508-4 Anmerkung: Tolerierbares Risiko: Risiko, das basierend auf den aktuellen gesellsch

44、aftlichen Wertvorstellungen in einem gegebenen Zusammenhang tragbar ist. Sicherheits-Integrittslevel (SIL) Vier diskrete Stufen zur Spezifizierung der Anfor-derung fr die Sicherheitsintegritt von Sicher-heitsfunktionen, die dem E/E/PE-sicherheitsbe-zogenen System zugeordnet werden, wobei der Sicherh

45、eits-Integrittslevel 4 die hchste Stufe der Sicherheitsintegritt und der Sicherheits-Integri-ttslevel 1 die niedrigste darstellt. in Anlehnung an DIN EN 61508 und DIN EN 61511 Function reliability Ability of a unit under consideration to fulfil a required function under given conditions for a given

46、time interval. Note: The function reliability can, on the one hand, be de-scribed qualitatively or on the other, determined quantitatively as a probability of survival. Main goal Specification for reliability for the product, which describes the following attributes: goal content (e.g. characteristi

47、c quantity) goal framework (e.g. duration, environment, user group) degree of fulfilment (e.g. confidence range) Product Clearly described, deliverable devices, systems, procedures, processes, plants and services that comprise hardware and/or software components being viewed as a delimited unit (uni

48、t under con-sideration). Note: “System” is synonymous with the “product” and is generally understood as such. Every system is hierarchically structured and can be divided into its individual components. Beispiel: Vehicle vehicle part systems (brake system) disk brake brake pad. VDI 4003 Testing Tech

49、nical process that consists of determining one or more attributes of a product, a process or a ser-vice according to a pre-specified method (rule). Risk Combination of the probability of a damage occur-ring and the extent of this damage. DIN EN 61508-4 Note: Tolerable risk: Risk that can be taken, based on the current societal value considerations in a given context. Safety integrity level (SIL) Four dis