Der Begriff Robustheit bezeichnet Systeme, die ihre Funktion trotz schwankender Einsatz- oder Fertigungsbedingungen aufrechterhalten, d.h. diese sind gegenüber Störungen unempfindlich. Dabei befindet sich das System in einem stabilen Zustand. Dieses Verhalten wird auch „Prinzip des sicheren Bestehens / Safe-Life-Verhalten“ genannt. Erreicht wird dies, indem schwankende Einsatzbedingungen bereits in der Konzeption berücksichtigt und toleriert werden.
Beispiel: Frostschutzmittel im Scheibenwischwasser für einen Temperaturbereich von -20° C bis 60° C
Als problematisch zeigt sich die zunehmende Spezialisierung von Produkten. Aus dem oben genannten Beispiel ist nicht nur ein Produkt auf dem Markt verfügbar, sondern mehrere, die unterschiedliche Spezifikationen haben:
Produkt A für einen Temperaturbereich von – 15° C bis 50° C
Produkt B für einen Temperaturbereich von – 18° C bis 45° C
Produkt C für einen Temperaturbereich von – 10° C bis 55° C
Produkt D für einen Temperaturbereich von – 20° C bis 60° C
In einer Anforderungsanalyse wird bei der Auslegung des Produktes der spätere Einsatzzweck festgelegt. Die Qualität dieser Anforderungsanalyse bestimmt bei der Verwendung des Produktes die Robustheit, da das Produkt nach diesen Spezifikationen entwickelt wurde. Verändert sich während der Entwicklung oder bei der Verwendung des Produktes der Betriebspunkt, so kann dies Auswirkungen auf die Robustheit des Systems haben.
Das Fahrzeug mit dem Wischwasser Produkt C fährt in klimatisch deutlich kältere Gefilde.
Nicht erkannte Anforderungen und Randbedingungen an das Produkt limitieren ebenfalls die Robustheit. Auch kann es bei der Verwendung zu Änderungskonstruktionen oder sog. „Off-Label-Use“ kommen, wo der Benutzer das Produkt anders einsetzt als entwickelt.
Maßnahmen um die Robustheit zu erhöhen sind:
- „überdimensionieren der Bauteile
- Eindeutige und einfache Gestaltung
- Feldversuche zur Ermittlung der realen Belastungen
- Erfahrenes, interdisziplinäres Team zur Entwicklung einsetzen
- Dokumentierte Qualitätssicherung über den gesamten Lebenszyklus Inspektion/Wartung“ (Feldhusen, 2011)
Ist die Anforderungsanalyse an ein Produkt vollständig, so werden für diese Anforderungen Lösungen gesucht. Die gefundenen Lösungen werden gegenseitig nach gewichteten Kriterien verglichen, um eine objektiv möglichst geeignete Lösung zu wählen und z.B. mittels Werteprofils darzustellen. Dabei kann der Preis der Lösung Teil der Bewertungskriterien sein.
Produkt A kostet 1 €/l
Produkt B kostet 75 Cent/l
Produkt C kostet 50 Cent/l
Produkt D kostet 2€/l
Auch die Verfügbarkeit und Abhängigkeit von Prozessen oder Systemen sollte aus dem Blickwinkel der Robustheit betrachtet werden. Gerade eine Just-in-Time Produktion ist aufgrund von sehr kleinen Zeitpuffern und hoher Abhängigkeit stark anfällig für Ereignisse oder Vorfälle, die einen Business Impact nach sich ziehen können. Somit sollte die gesamte Supply-Chain ein robustes System sein. Die Robustheit eines Systems kann neben der Lösung selbst auch von der Wirtschaftlichkeit der Lösung und von der Qualität der Anforderungsanalyse abhängen. Im Sinne eines Business Continuity Management, Kap. Management Commitments sollte die Bewertung einer Lösung auch mit diesem Blickwinkel als weiteres Bewertungskriterium durchgeführt werden.
Durch Redundanz ist es möglich die Sicherheit eines Systems zu erhöhen. Dabei wird ein System mehrfach angeordnet, sodass ein Ausfall eines Systems vorgeplant kompensiert werden kann. Die Auflistung zeigt die unterschiedlichen Redundanzprinzipien:
- Aktive Redundanz: In einem Prozess laufen mehrere Systeme, bei Ausfall eines Systems kommt es nur zu einem Teilausfall und einer Leistungsbeschränkung des Gesamtsystems.
- Passive Redundanz: Reservesysteme sind verfügbar. Bei Ausfall eines Systems wird ein Reservesystem aktiviert. Nach einer Umschaltzeit kommt es zu keinen Leistungsbeschränkungen.
- Prinzipredundanz: Es wird eine Redundanz auf der Basis eines anderen Wirkprinzipes erreicht.
Dabei wird beispielsweise der Sicherheitsfaktor mit Faktor 2 oder Faktor 3 bemessen und das System überdimensioniert oder das System doppelt vorgesehen.
Tritt trotz einer robusten Auslegung ein Vorfall ein, dann kommt es zu einer Funktionsstörung. Wird diese Funktionsstörung von dem System bewältigt, ohne das schwerwiegende Folgen auftreten, so kann dieses „Prinzip des beschränkten Versagens / Fail-safe Verhalten“ auch als Resilienz bezeichnet werden. Der Begriff Resilienz ist nicht nur im technischen Sprachgebrauch gebräuchlich, sondern wird auch in der Psychologie und im Bevölkerungsschutz verwendet: Resilienz aus psychologischer Sicht „ist die dynamische Fähigkeit eines Menschen, mit widrigen Umständen und Situationen umzugehen. Dabei sind es verschiedene Faktoren wie Optimismus, tragfähige Beziehungen oder auch Lösungsorientierung, die es dem Menschen ermöglichen, Krisen zu überwinden und gegebenenfalls sogar daran zu wachsen.“ (Borgert, 2013). Resilienz aus Sicht des Bevölkerungsschutzes „bezeichnet eine ganze Reihe von Eigenschaften, um Krisen ohne größere Schäden zu überstehen. Es geht darum, nach Krisen möglichst rasch und ohne nachhaltige Beeinträchtigung zu einem relativ stabilen Zustand zurückzukehren. Im Bereich Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe umfasst Resilienz Eigenschaften, die sowohl zur Vorsorge, als auch zur Bewältigung einer Krise zählen. Dazu gehört z.B. die Widerstandsfähigkeit, aber auch die Anpassungsfähigkeit, sich auf neue Gegebenheiten einzustellen. Ein Risiko- oder Krisenmanagement ist damit umso erfolgreicher, je früher bereits im Vorfeld Risiken erkannt und Vorsorgemaßnahmen ergriffen werden“ (Fekete, 2011). „Resilienz steht […] in einem ganzheitlichen Rahmen: Es geht darum, die Auswirkungen des Schadensereignisses auf die eigene Infrastruktur zu reduzieren, sich auf Einsätze vorzubereiten, den Normalzustand wiederherzustellen und aus vergangenen Ereignissen zu lernen“ (REBEKA Forschungsverbund, 2017). Allen gemein ist der Bezug auf widrige Umstände, die von Mensch, Technik oder Organisation bewältigt werden müssen.
In Unternehmen wird im Bereich BCM eine Business Impact Analysis (BIA) durchgeführt. Diese hat das Ziel, den potenziellen Schaden bei Vorfällen zu erfassen. Anschließend wird eine Risikoanalyse durchgeführt und Maßnahmen entwickelt. Diese können daraus bestehen, die Robustheit ihrer Systeme zu verbessern, Redundanzen zu entwickeln oder eine Resilienz aufzubauen. Bleiben Sie auf diese Themen gespannt und abonnieren Sie unseren Blog, um in Zukunft mit uns vor die Lage zu kommen.
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