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IBIT - Institut für bauwerksintegrierte Technologien

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Thema

Durchführung von Fehler- und Risikoanalysen für zentrale Warmwasserbereitungssysteme unter Anwendung der Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA)


Hintergrund und Motivation

Die Bereitstellung von warmen Trinkwasser ist ein elementares Grundbedürfnis bei der Gebäudenutzung. Zudem wird für die Warmwasserbereitung ein großer Anteil des Wärmebedarfs im Gebäude benötigt. Daher sollten Fehlfunktionen an Warmwasserbereitungsanlagen frühzeitig identifiziert, gemeldet und behoben werden. Eine essenzielle Voraussetzung für die Fehlererkennung und Fehlerdiagnose (FED) in  gebäudetechnischen Komponenten ist das Wissen über mögliche Fehlerursachen und ihre Folgen. Für die Erarbeitung dieser Wissensbasis ist eine eingehende Fehleranalyse und Bewertung möglicher Fehlerrisiken mit entsprechenden Expertenwissen erforderlich. Hierfür hat sich die Fehlermöglichkeits- und Einflussanalyse (FMEA), seit der Entwicklung im Rahmen der Apollo-Missionen der NASA in den 60-er Jahren, bewährt und stetig weiterentwickelt. Die Methode findet vor allem in der Luftfahrt und Automobilindustrie eine breite Anwendung. Im Rahmen des Forschungsprojektes „MFGeb – Methoden zur Fehlererkennung im Gebäudebetrieb“, welches derzeitig vom IBIT Institut der Fachhochschule Erfurt bearbeitet wird, wird diese Methode auf Komponenten der Gebäudetechnik angewendet und angepasst.


Aufgabenstellung

Mit Hilfe der FMEA-Methode sollen ausgewählte Anlagenvarianten im Bereich der Warmwasserbereitung auf Fehlerzustände sowie deren spezifische Symptomatik hin untersucht werden. Als erster Schritt sind die für die Betrachtung notwendige System- und Teilsystemgrenzen festzulegen und mit dem Betreuer abzustimmen. Komponenten und Systeme außerhalb dieser Systemgrenzen werden bei der Analyse als fehlerfrei angenommen. Als Grundlage für die Durchführung der Fehleranalyse ist zunächst eine eingehende Systembeschreibung vorzunehmen. Hierzu gehören beispielsweise die:

  • Darstellung des Systemaufbaus anhand von Strukturbäumen
  • Zuordnung von Funktionen und deren Anforderungen zu den einzelnen Strukturelementen
  • Aufnahme von relevanten Systemparametern (physikalische Größen, relevante Regelgrößen)
  • Aufzeigen funktionaler und physikalischer Zusammenhänge sowie Prozessabläufe im System
  • Erläuterung der Regelungsfunktionen (Regelgrößen, Sollwerte, Betriebszustände, ...)


Auf dieser Grundlage soll im nächsten Schritt die Fehleranalyse durchgeführt werden. Hierbei sind möglichen Fehlerzustände, deren Ursachen, Folgen sowie hieraus resultierende Systemreaktionen in FMEA-Formblättern aufzunehmen und mithilfe von Fehlernetzen gesamtheitlich darzustellen.  Anhand einer anschließenden Risikobewertung der einzelnen Fehlerzustände steht im Ergebnis die Erarbeitung einer Fehlerprioritätenliste. 


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99085 Erfurt
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Tel. +49 361/6700-873
christoph.hutter@no - spam.fh-erfurt.de

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Raum 12.2.12
Tel. +49 361/6700-521
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