Analytische Bewertung komplexer Systeme

Die Konzeption und Entwicklung neuer funktional komplexer aktiver Systeme erfordert die Zusammenarbeit in Unternehmen über interdisziplinäre Entwicklerteams hinaus bis hin zur Versuchsplanung, Sicherheitsvalidierung, Zulassung und Prozessvorbereitung. Spezifische Fragestellungen aus den Entwicklungstrends wie Industrie 4.0, Elektromobilität, autonome Fahrzeuge und Fluggeräte, künstliche Intelligenz und maschinelles Lernen werfen indes neue Fragestellungen über die aufschlussreiche Applikation bewährter Vorgehensweisen und erforderliche Anpassungen und Weiterentwicklungen auf.

Die Experten der Abteilung Strukturdynamik und Schwingungstechnik besitzen weitreichende branchenübergreifende Erfahrung in der Projektierung, Anwendung und Entwicklung von Vorgehensweisen und Methoden zur Risiko-, Sicherheits- und Zuverlässigkeitsanalyse. In nationalen und internationalen Forschungs- und Kundenprojekten unterstützen sie industrielle Produktenwicklungen und  Forschungsvorhaben und entwickeln neue Ansätze zur analytischen Bewertung komplexer Systeme. Typische Zielsetzungen sind die Identifikation kritischer Fehlerpotenziale und Optimierungsbedarfe, sowie die Spezifikation von Zustandsmonitoring, Sicherheitsmechanismen, Designverifikationsplänen und Instandhaltungsoptimierung.

Analyse von Systementwürfen mit steigender funktionaler und technologischer Komplexität

Die Experten des Fraunhofer LBF erforschen integrierte Methodenansätze und Vorgehensweisen zur Überprüfung und Beurteilung hochkomplexer Systeme. In Auftragsprojekten für Industriekunden fliest diese Kompetenz in die optimale Projektierung, zielführende Umsetzung bzw. eine bedarfsgerechte Methodenkonfiguration ein.

Ein Forschungsschwerpunkt ist die Nutzung von Bayesschen Netzwerken aus dem Hintergrund der Künstlichen Intelligenz zur Zuverlässigkeits- und Sicherheitsanalyse. Die hieraus hervorgegangene grundlegende Weiterentwicklung der bewährten Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA) am Fraunhofer LBF erlaubt die wesentlich verbesserte Abbildung und quantitative Auswertung kausaler Abhängigkeiten von Komponentenfehlern und deren Folgen in Wechselwirkung mit Systemdiagnosefunktionen und Sicherheitsmechanismen. Die sogenannte probabilistische FMEA (probFMEA) erlaubt die unmittelbare Betrachtung von:

  • Sicherheitsverifikation/-nachweis (FMEDA im Kontext von IEC 61508 bzw. zugehöriger Branchenderivate, wie ISO 26262), sowie Spezifikation erforderlicher Sicherheitsmechanismen und redundanter Auslegung
  • Bewertung von Zuverlässigkeit mit Berücksichtigung von komplexen Wechselwirkungen und Überwachung durch Condition Monitoring (FMMEA, FMSA)
  • Ausfallkostenorientierte Instandhaltungsoptimierung durch probabilistische Analyse von Störungsursachen in Fertigungsanlagen und
  • methodische Konzeptfähigkeitsanalyse und –verifikation hochautomatisierter Fahrzeuge (ISO 21448, SOTIF bzw. SAE Level 3 und 4)