Strukturfunktionsgenerierung
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Strukturfunktionsgenerierung cand. wirtsch.-ing. Moritz Schedelbeck Hardware-Software-Co-Design PowerPoint PPT Presentation


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Strukturfunktionsgenerierung cand. wirtsch.-ing. Moritz Schedelbeck Hardware-Software-Co-Design Universität Erlangen-Nürnberg. Übersicht. 1 Einleitung 2 Spezifikationsgraph 3 Strukturfunktion 4 Redundanz 5 Darstellung beliebiger Systeme als kombinierte Serien- und Parallelstrukturen

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Strukturfunktionsgenerierung cand. wirtsch.-ing. Moritz Schedelbeck Hardware-Software-Co-Design

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Presentation Transcript


Strukturfunktionsgenerierung cand wirtsch ing moritz schedelbeck hardware software co design

Strukturfunktionsgenerierung

cand. wirtsch.-ing. Moritz Schedelbeck

Hardware-Software-Co-Design

Universität Erlangen-Nürnberg


Bersicht

Übersicht

  • 1 Einleitung

  • 2 Spezifikationsgraph

  • 3 Strukturfunktion

  • 4 Redundanz

  • 5 Darstellung beliebiger Systeme als kombinierte Serien- und Parallelstrukturen

  • 6 Zusammenfassung


1 einleitung

1 Einleitung

  • Systemsynthese

    • Allokation

    • Bindung

    • Ablaufplanung

  • Mehrzieloptimierung

  • Motivation

    • Wie kann Zuverlässigkeit bestimmt werden?

    • Wie kann Zuverlässigkeit erhöht werden?


2 spezifikationsgraph

X

Z

Y

V

1

2

3

GP

EM

GA

2 Spezifikationsgraph

  • Problemgraph GP

  • Architekturgraph GA

  • Abbildungskanten EM


3 strukturfunktion

X1

X2

X3

X1

X2

X3

X1

X2

X1

X3

X2

X3

3 Strukturfunktion

  • Definition

    • Ein System bestehe aus n Komponenten

    • Funktionszustand des Systems X B = {0,1} sei Funktion X = φ (X1,…,Xn) der Komponentenzustände Xi B, 1 ≤ i ≤ n

    • φheißt dann Strukturfunktion des Systems. [SAG05]

  • Beispiele

    • Serienstruktur

    • Parallelstruktur

    • k-aus-n-Struktur am Beispiel 2-aus-3


3 strukturfunktion1

3 Strukturfunktion

  • Zuverlässigkeit (Reliability) R(t)

    • Maß für die Fähigkeit des Systems, funktionstüchtig zu bleiben

    • Wahrscheinlichkeit, dass das System während einer bestimmten Zeitdauer t nicht versagt. [SCH05]

  • Zuverlässigkeit R(t) einer Strukturfunktion bestehend aus den Komponenten X1,…,Xn mit Komponenten-zuverlässigkeiten Ri(t)

    • Serienstruktur

    • Parallelstruktur


3 strukturfuktion

Z

X

Y

3 Strukturfuktion

  • Ableiten einer Strukturfunktion aus gegebenem Spezifikationsgraph

  • Darstellung mittels Zuverlässigkeitsgraph

1

X

Z

2

Y

V

3

GP

EM

GA


4 redundanz

4 Redundanz

  • Defintion

    • Redundanz bezeichnet das funktionsbereite Vorhandensein von mehr technischen Mitteln, als für die spezifizierten Nutzfunktionen eines Systems benötigt werden. [ECH90]

  • Zweck

    • Durch Redundanz wird die Zuverlässigkeit des Systems erhöht.

  • Unterscheidung nach Anwendung der Redundanz

    • Aktiv

    • Heiß

    • Warm

    • Kalt


4 redundanz1

X1

Y1

Z1

X2

Y2

Z2

X1

Y1

Z1

X2

Y2

Z2

4 Redundanz

  • Visualisierung der Redundanz mittels Zuverlässigkeitsgraph

    • Alternative Wege durch Redundanz

    • Redundanz auf System- oder Komponentenebene

Z1

X1

Y

Z2

X2

Z3


4 redundanz2

1

2

3

X2

X2

4 Redundanz

  • Strukturelle Redundanz

    • Erweiterung eines Systems um homogene Komponenten. [ECH90]

  • Beispiel

Spezifikationsgraph

Zuverlässigkeitsgraph

X1

Y

V

X1

Bestimmung der Zuverlässigkeit

mit RX1(t)=0,9 und RY(t)=RV(t)=0,8

→ R1(t)=0,576

Redundanz: RX2(t)=0,9

→ R2(t)=0,6336

Y

V


4 redundanz3

1

2

3

Y

4 Redundanz

  • Funktionelle Redundanz

    • Erweiterung eines Systems um diversitäre Funktionen oder heterogene Komponenten. [ECH90]

  • Beispiel

Spezifikationsgraph

Zuverlässigkeitsgraph

X

Z

V

X

Z

Bestimmung der Zuverlässigkeit

mit RZ(t)=0,9 und RX(t)=RV(t)=0,8

→ R(t)=0,576

Redundanz: RY(t)= 0,9

→ R(t)=0,7056

Y

V


4 redundanz4

4 Redundanz

  • Beispiel für funktionelle Redundanz auf Hierarchieebene

1

2

3

2a

2b

4

7

5

8

6


5 darstellung beliebiger systeme

A

B

A

C

B

C

5 Darstellung beliebiger Systeme

  • Können sich beliebige Systeme als kombinierte Serien- und Parallelstrukturen darstellen lassen?

    • Am Beispiel 2-aus-3 Struktur

    • Mit Formeln zur Bestimmung der Zuverlässigkeit…

      • Serienstruktur

      • Parallelstruktur

    • … erfolgt Berechnung der Zuverlässigkeit der 2-aus-3 Struktur


5 darstellung beliebiger systeme1

5 Darstellung beliebiger Systeme

  • Schema der Multilinearform [SAG05]

  • Angewendet auf Beispiel


6 zusammenfassung

6 Zusammenfassung

  • Ableitung der Strukturfunktion aus Spezifikationsgraph.

  • Darstellung der Strukturfunktion mit Zuverlässigkeitsgraph.

  • Formeln zur Berechnung der Zuverlässigkeit von Serien- und Parallelstrukturen.

  • Redundanz um Zuverlässigkeit zu erhöhen.

  • Berechnung der Zuverlässigkeit beliebiger Systeme mit Multilinearform.


Strukturfunktionsgenerierung cand wirtsch ing moritz schedelbeck hardware software co design

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!


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