Gestalt- und wirkzusammenhangsbasierte Beschreibung von Fehlermechanismen für eine effektivere und effizientere Identifikation, Analyse sowie Nachvollziehbarkeit von Fehlerfolgen und -ursachen = Embodiment design and effect relationship-based description of failure mechanisms for a more effective and efficient identification, analysis and traceability of failure consequences and causes

Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wird die Risikobeurteilung als Teil des technischen Risikomanagements in der Produktentstehung adressiert und mit Hilfe eines neuen modellbasierten Ansatzes zur Bestimmung, Beschreibung und Analyse von Fehlerfolgen und -ursachen unterstützt. Die übergeordnete Zielsetzung ist hierbei eine Steigerung der Effektivität und Effizienz in der kollaborativen Fehleranalyse in Entwicklungsteams sowie eine verbesserte Nachvollziehbarkeit über Produktgenerationen hinweg. Darüber hinaus soll der Ansatz als ergänzendes Hilfsmittel im Rahmen der Fehlereffekt- und Einflussanalyse (FMEA) zum Einsatz kommen.
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Die übergeordnete Zielsetzung wird durch eine integrierte Betrachtung von Gestalt- und Wirkzusammenhängen im Fehlerfall erreicht. Ermöglicht wird dies durch das Prinzip der Wirknetz-basierten Beschreibung des Systemverhaltens, das das Kernelement des Contact, Channel and Connector Approach (C&C²-A) darstellt. Die Übertragung dieses Prinzips zur Bestimmung, Beschreibung und Analyse von Ursache-Wirk-Zusammenhängen im Fehlerfall ist Kern dieser Forschungsarbeit. Das Ergebnis ist ein modellbasierter Ansatz, genannt Contact, Channel and Connector based Analysis of Failure Mechanisms (C&C²-AFM).
Aufbauend auf dem Stand der Forschung und ergänzenden Studien wurden hierfür zunächst Kernherausforderungen in der Risikobeurteilung ermittelt, und anschließend wurden geeignete Methoden, Prozesse und Modelle anhand konkreter Anwendungsfälle und mechatronischer Systeme erarbeitet und untersucht. Die Erkenntnisse aus diesen explorativen Fallstudien dienten als Grundlage für den C&C²-AFM-Ansatz, welcher auf Basis von drei unterschiedlichen Studien evaluiert und weiterentwickelt wurde. Hierzu wurden zwei Laborstudien und eine Beobachtungsstudie durchgeführt, deren Ergebnisse einerseits den Mehrwert des Ansatzes für die Anwendung in Hinblick auf Effektivität, Effizienz sowie Nachvollziehbarkeit aufzeigen und andererseits Anknüpfungspunkte für weitere Forschungsarbeiten liefern.

In the context of this research, risk assessment is addressed as part of technical risk management in product development and supported by a novel model-based approach to determine, describe and analyse the consequences and causes of failures. The overall objectives are to increase the effectiveness and efficiency of collaborative failure analysis in development teams and to improve comprehensibility across product generations. In addition, the approach will be used as a supplementary tool in the context of failure mode and effects analysis (FMEA).
The overall objectives are achieved through an integrated consideration of embodiment design and effect contexts in the failure event. ... mehrThis is made possible by the principle of a Wirk-Net-based description of system behaviour, which is the core element of the Contact, Channel and Connector Approach (C&C²-A). The transfer of this principle for the determination, description and analysis of cause-effect relationships in the event of a failure is the core of this research. The result is a model-based approach called Contact, Channel and Connector-based Analysis of Failure Mechanisms (C&C²-AFM).
Based on the state of the art and supplementary studies, core challenges in risk assessment were initially identified and suitable methods, processes and models based on application cases and mechatronic systems were developed and investigated. The findings of these exploratory case studies served as the basis for the C&C²-AFM approach, which was evaluated and further developed based on three different studies. To this end, two laboratory studies and an observational study were conducted with test subjects, the results of which demonstrate the added value of the approach for users in terms of effectiveness, efficiency and traceability and provide starting points for further research work.