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Bundesadler



Zuverlässigkeit zerstörungsfreier Prüfsysteme

Wir entwickeln Methoden zur objektiven und quantitativen Bewertung der Zuverlässigkeit von Diagnosesystemen, die einen Bezug zur technischen Sicherheit haben. Damit werden unterschiedliche zerstörungsfreier Prüfsysteme (z. B. Ultraschallgeräte, Metalldetektoren) miteinander vergleichbar.

Unsere Zuverlässigkeitsbewertungen geben Antwort auf folgende Fragestellungen:

Das quantitative Bewertungsergebnis ist eine notwendige Eingangsgröße für die Restrisikoabschätzung und Bestimmung von Lebensdauerzyklen komplexer technischer Systeme.



Das Diagnosesystem wird im Rahmen des modularen Zuverlässigkeitsmodells dargestellt. Drei Basismodule haben Einfluss auf die Diagnose:

Der erste Schritt unserer Bewertungsstrategie besteht stets in der Umsetzung des modularen Zuverlässigkeitsmodells auf das reale Zuverlässigkeitsproblem. Im dargestellten Beispiel ist das modulare Zuverlässigkeitsmodell an Hand der Minensuche und Ultraschallprüfung erläutert.

Bewertungsmethoden

Zur Bewertung der Zuverlässigkeit des betrachteten Diagnosesystems bzw. zur Abschätzung des Einflusses der einzelnen Module werden zwei mathematische Bewertungsmethoden angewandt. Diese werden durch eine systematische Versuchsplanung unterstützt:

Mit der ROC-Methode werden die Raten der Richtig- und Falschanzeige aus dem Vergleich der Prüfergebnisse mit den wahren Befunden ermittelt. Die Ergebnisse werden mittels statistischer Analyse in einem ROC-Diagramm umgesetzt. Die ROC gibt die Güte des Systems bezüglich des Signal-Rausch-Verhältnisses an. Aus dem ROC-Diagramm kann abgelesen werden, wie gut das Signal (z. B. des Metalldetektors, als Reaktion auf eine vergrabene Mine) vom Rauschen (z. B. Störsignale des Bodens, in dem die Mine vergraben ist) unterschieden werden kann. Je weiter links oben im ROC-Diagramm sich ein Punkt bzw. eine Kurve befindet, desto besser ist die Güte des Diagnosesystems.

Die POD-Methode ermittelt die Findungsrate als Funktion ausgewählter Einflussgrößen (z. B. Minentiefe, Metallgehalt der Mine, Defektgrößen in Bauteilen). Diese Einflussgrößen müssen je nach der zu untersuchenden Problematik des jeweiligen Verfahrens quantifiziert werden.


Es kann auch eine quantitative Signalanalyse herangezogen werden. Hierbei wird der Defektanzeige direkt ein Messsignal zugeordnet. Die realen Befunde werden durch zerstörende Prüfung oder ersatzweise durch Kombination mehrerer Prüfverfahren (z. B. Ultraschall, Röntgen, Computertomographie) und der Hinzunahme der Auswertung von mehreren Prüfern ermittelt.

Validierung und Qualitätssicherung

Die ROC-Methode ist ein anerkanntes Referenzverfahren der BAM (PDF, 113 kB). Sie wird zur Ermittlung der Zuverlässigkeit zerstörungsfreier Prüfungen eingesetzt. Die objektive Bewertung der Zuverlässigkeit von Diagnosesystemen erfolgt verfahrensunabhängig. Aufgrund der Kompetenz in Statistik und Physik der Prüfmethodik erhält das Forschungsteam hohe nationale und internationale Anerkennung. An folgenden Ausarbeitungen von Standards ist das Forschungsteam beteiligt:

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2015-09-01  

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Fachbereich "Radiologische Verfahren"


Dr. rer. nat.
Christina Müller
Unter den Eichen 87
12205 Berlin
Telefon:
+49 30 8104-1833
E-Mail:
Christina.Mueller@bam.de

 

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