Vernetzte Prozesse und Ressourcenzuverlässigkeit

I. Inhaltsverzeichnis

II. Darstellungsverzeichnis

III. Abkürzungsverzeichnis

1 Einleitung
1.1 Problembeschreibung
1.2 Aufgabenstellung und Vorgehensweise

2 Grundlagen
2.1 Netzplantechnik
2.1.1 Anwendungsgebiete der Netzplantechnik
2.1.2 Entstehung und Entwicklung
2.1.3 Darstellungsverfahren der Netzplantechnik
2.1.4 Aufwand und Nutzen des Einsatzes der Netzplantechnik
2.2 Zuverlässigkeitstechnik
2.2.1 Begriffsabgrenzung
2.2.2 Wirtschaftliche Bedeutung der Zuverlässigkeit
2.2.3 Methoden der Zuverlässigkeitstechnik
2.2.3.1 Zuverlässigkeitsgraphen
2.2.3.2 Zuverlässigkeits-Blockdiagramme
2.2.3.3 Fehlerbaum-Analyse
2.2.3.4 Markov-Modelle

3 Evaluation bestehender Methoden und Ansätze
3.1 Evaluationskriterien
3.2 Literaturüberblick und Vorauswahl relevanter Methoden und Ansätze
3.2.1 Literaturüberblick
3.2.2 Auswahl relevanter Methoden und Ansätze
3.3 Evaluation ausgewählter Methoden und Ansätze
3.3.1 Program Evaluation and Review Technique (PERT)
3.3.1.1 Aufbau von PERT-Netzplänen
3.3.1.2 Parameteranalyse mit PERT
3.3.1.3 Möglichkeiten zur Integration der Ressourcenzuverlässigkeit
3.3.1.4 Praxistauglichkeit
3.3.2 Graphical Evaluation and Review Technique (GERT)
3.3.2.1 Aufbau von GERT-Netzplänen
3.3.2.2 Analyse von Zeit, Kosten und Kapazitäten mit GERT
3.3.2.3 Möglichkeiten zur Integration der Ressourcenzuverlässigkeit
3.3.2.4 Praxistauglichkeit
3.3.3 Fertigungsprozessgraphen
3.3.3.1 Aufbau und Einsatz
3.3.3.2 Parameteranalyse mit Fertigungsprozessgraphen
3.3.3.3 Möglichkeiten zur Integration der Ressourcenzuverlässigkeit
3.3.3.4 Praxistauglichkeit
3.4 Evaluationsergebnis und Entwicklungsbedarf

4 Entwicklung eines Ansatzes zur Erweiterung der Integrierten
Netzplantechnik
4.1 Konkretisierung des festgestellten Entwicklungsbedarfs
4.2 Auswahl geeigneter Methoden
4.2.1 Festlegen der Auswahlkriterien
4.2.2 Auswahl eines geeigneten Verfahrens der Netzplantechnik
Vergleichende Betrachtung des Anwendungsaufwands
Vergleichende Betrachtung der erforderlichen methodischen Kenntnisse
Vergleichende Betrachtung des Revisionsaufwands
4.2.3 Auswahl eines geeigneten Instruments der Zuverlässigkeitsanalyse
Visualisierungsmöglichkeiten komplexer Ressourcenkombinationen
Anwendungsaufwand
Erforderliche methodischen Kenntnisse
Revisionsaufwand
Zusammenfassung der Ergebnisse
4.2.4 Ergebnis des Auswahlverfahrens
4.3 Erweiterung der Netzplantechnik um den Parameter der Ressourcenzuverlässigkeit
4.3.1 Integrierte Netzplantechnik unter Verwendung von Vorgangsknotennetzen
4.3.2 Darstellungsmöglichkeiten von Ressourcenkombinationen mittels Zuverlässigkeits-Blockdiagramm
4.3.3 Graphische Verknüpfung von Vorgangsknotennetzen und Zuverlässigkeits-Blockdiagrammen
4.3.4 Analyse und Optimierung von Prozessen unter Verwendung eines Zuverlässigkeits-Netzplans
4.3.5 Analyse komplexer vernetzter Prozesse
4.4 Fazit und Ausblick

5 Literaturverzeichnis

II. Darstellungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

III. Abkürzungsverzeichnis

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

1 Einleitung

1.1 Problembeschreibung

Für die Planung und Analyse vernetzter Prozesse steht mit der Netzplantechnik ein Instrument zur Verfügung, welches sich durch relativ einfache Anwendbarkeit bei hohem Informationsgehalt auszeichnet. Die Strukturen vernetzter Prozesse lassen sich realitätsnah abbilden und hinsichtlich diverser Parameter, wie z.B. Zeit, Ressourcenkapazitäten^[1] und Kosten, unter Berücksichtigung entsprechender Abhängigkeiten zwischen den einzelnen Teilprozessen, analysieren.

Neben den bereits genannten Parametern hat in den letzten Jahren ein weiterer Faktor wesentlich an Bedeutung gewonnen: die Zuverlässigkeit. Die Gründe hierfür sind vielschichtig und reichen vom allgemeinen Wandel der primären Unternehmensziele – früher hohe Kapazitätsauslastung, heute minimale Abweichung der Liefertermintreue bei niedrigen Durchlaufzeiten^[2] - bis hin zu den wirtschaftlichen Folgen^[3] teilweiser oder auch vollständiger Produktionsstillstände^[4] auf Grund unzureichender Absicherung gegen potenzielle Ausfälle der eingesetzten maschinellen und personellen^[5] Ressourcen.

Konkrete Kenntnisse über die bestehenden bzw. erforderlichen Zuverlässigkeiten einzelner Ressourcen sind in vielerlei Hinsicht von hoher Bedeutung. Sie bilden die Basis für Investitionsentscheidungen^[6], die Festlegung von Instandhaltungsstrategien und die Ressourceneinsatzplanung.

Trotz der vielfältigen Entwicklungen auf dem Gebiet der Netzplantechnik ist der Integration des Parameters Zuverlässigkeit wenig Beachtung geschenkt worden. Die Methoden der stochastischen Netzplantechnik und der projektorientierten Risikoanalyse, die für diesen Anwendungszweck geeignet wären, erfordern einen derart hohen zeitlichen und finanziellen Aufwand, dass die Wirtschaftlichkeit einer solchen Analyse mit zunehmender Komplexität des zu untersuchenden Systems stark abnimmt.^[7] Mit den Methoden der Zuverlässigkeitstechnik (z.B. Fehlerbaumanalyse, Zuverlässigkeits-Blockdiagramm, Markov-Modelle, etc.) können zwar Zuverlässigkeitsanalysen für komplexe Systeme durchgeführt werden, jedoch stoßen diese bei der Analyse vernetzter Prozesse schnell an ihre Grenzen.

1.2 Aufgabenstellung und Vorgehensweise

Ziel der Arbeit ist die Entwicklung einer Methodik, mit der vernetzte Prozesse zusätzlich zu den üblichen Parametern der integrierten Netzplantechnik (Zeit, Kapazitäten, Kosten) hinsichtlich der Ressourcenzuverlässigkeit analysiert werden können. Neben der rechnerischen Analyse soll es insbesondere möglich sein, die den einzelnen Vorgängen zugewiesenen Ressourcen bzw. deren Kombination zu visualisieren, so dass Ressourcenzuweisungen auch optisch erfasst werden können.

Für die Bearbeitung der Aufgabenstellung wird folgende Vorgehensweise gewählt:

(1) Einführung in die Grundlagen von Netzplantechnik und Zuverlässigkeitsanalyse.

(2) Evaluation bestehender Lösungsansätze aus den Bereichen der Netzplantechnik und der Zuverlässigkeitstechnik auf Basis einer umfassenden Literaturrecherche.

(3) Bei Bedarf: Entwicklung eines geeigneten Ansatzes durch Erweiterung einer netzplantechnischen Methode um den Parameter Ressourcenzuverlässigkeit.

2 Grundlagen

2.1 Netzplantechnik

2.1.1 Anwendungsgebiete der Netzplantechnik

Hauptanwendungsgebiet der Netzplantechnik ist die Planung und Steuerung von Projekten. Ein Projekt ist ein Prozess, der sich nach DIN 69901 durch folgende Eigenschaften auszeichnet:^[8]

- Definition eines Projektziels
- zeitliche Begrenzung durch festgelegten Start- und Endtermin
- finanzielle Begrenzung durch dem Projekt zugewiesenes Budget
- begrenzte personelle und maschinelle Kapazitäten
- Einmaligkeit des Vorhabens
- projektspezifische Organisation.

Das Instrument der Netzplantechnik hat sich insbesondere im Projektmanagement stark durchgesetzt, weil es hiermit möglich ist komplexe Abläufe anschaulich darzustellen und hinsichtlich der Parameter Zeit, Kapazitäten und Kosten zu analysieren.

Die Anwendungsmöglichkeiten beschränken sich jedoch keineswegs auf die Planung und Steuerung von Projekten. Die praktischen Beispiele reichen von der Analyse von Produktionsprozessen^[9] bis hin zur rechnergestützten Fahrplanerstellung für öffentliche Verkehrsmittel^[10].

2.1.2 Entstehung und Entwicklung

Ende des 19. Jahrhunderts wurde das nach seinem Erfinder benannte Gantt-Diagramm als Planungsinstrument entwickelt, welches sich durch die Visualisierung der zeitlichen Lage und Ausdehnung von Vorgängen in Form von waagerechten Balken auszeichnet. In seiner ursprünglichen Form gab es keine Möglichkeit Abhängigkeiten zwischen Vorgängen abzubilden, so dass dieses Instrument nur bedingt für die Planung komplexer Vorhaben geeignet war.^[11]

Mitte der fünfziger Jahre wurden daher in den USA und Frankreich - nahezu zeitgleich - die folgenden drei unterschiedlichen Methoden der Netzplantechnik entwickelt:^[12]

- Critical Path Method (CPM), USA 1957
- Program Evaluation and Review Technique (PERT), USA 1958
- Metra-Potential-Method (MPM), Frankreich 1958

Alle drei Entwicklungen wurden speziell für die Planung und Überwachung von Großprojekten, wie beispielsweise den Bau von Fabriken und Kernkraftwerken, aber auch für Instandhaltungs- und Reparaturvorhaben komplexer Produktionsanlagen konzipiert.^[13]

In den darauf folgenden Jahren wurde auf Basis der ursprünglichen Methoden eine nahezu unüberschaubare Vielzahl unterschiedlicher Varianten entwickelt, um den spezifischen Anforderungen der Unternehmen bzw. Branchen gerecht zu werden. Krist liefert einen guten Überblick über Weiterentwicklungen der Netzplanmethoden.^[14] Beispielhaft seien genannt:^[15]

- Critical Path Scheduling (CPS)
- Hamburger Methode der Netzplantechnik (HMN)
- Least Cost Estimating Scheduling (LESS)
- Siemens Netzplantechnik (SINETIK)
- PERT/COST (Erweiterung der PERT-Methode um den Parameter Kosten)
- Precedence Diagram Method (PDM) bzw. Precedence Diagramming (PD)
- Program Evaluation Procedure (PEP)
- Project Control System (PCS)
- Project Managing System (PMS)

Alle Methoden lassen sich dabei auf die drei Darstellungsverfahren

- Vorgangspfeildarstellung bzw. Vorgangspfeilnetz (VPN)
- Ereignisknotendarstellung bzw. Ereignisknotennetz (EKN) und
- Vorgangsknotendarstellung bzw. Vorgangsknotennetz (VKN)

zurückführen.^[16]

2.1.3 Darstellungsverfahren der Netzplantechnik

In der Vorgangspfeildarstellung stehen die Vorgänge und deren Reihenfolge im Vordergrund. Durch Reihenfolgebedingungen wird festgelegt, welche Vorgänge abgeschlossen sein müssen, damit nachfolgende Vorgänge beginnen können.^[17]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Darst. 1: Vorgangspfeilnetz

Die Vorgänge werden durch Pfeile abgebildet, deren Anfang und Ende jeweils durch kreisförmige Knoten markiert wird. Die Knoten repräsentieren also die Anfangs- und Endereignisse von Vorgängen. Die Vorgangspfeiltechnik ist z.B. Grundlage für Netzpläne nach der zuvor erwähnten Critical Path Method (CPM).

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Darst. 2: CPM-Netzplan

Die Darstellung 2 zeigt eine vereinfachte Darstellung eines Projektes in der Vorgangspfeildarstellung. Zur Realisierung des Vorhabens müssen die Vorgänge A, B und C durchgeführt werden. A und C können zum gleichen Zeitpunkt beginnen. Vorgang A muss abgeschlossen sein, damit Vorgang B beginnen kann. Vorgang C kann parallel zu A und B durchgeführt werden, muss jedoch zum gleichen Zeitpunkt wie B fertig gestellt sein, um das Projekt abschließen zu können.

Problematisch wird die Darstellung im VPN, wenn zwei Vorgänge die gleichen Start- und Endereignisse haben, wie es in der Darstellung 3 der Fall ist.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Darst. 3: Unzulässige Darstellung paralleler Vorgänge im CPM-Netz

Da die beiden Vorgänge in dieser Darstellungsform nicht mehr eindeutig identifiziert werden können, sind in deterministischen Vorgangspfeilnetzplänen so genannte Scheinvorgänge notwendig.^[18] Scheinvorgänge werden als gestrichelter Pfeil dargestellt und besitzen immer eine Vorgangsdauer von Null Zeiteinheiten. Ansonsten werden Sie wie normale Vorgänge behandelt.

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Darst. 4: Scheinvorgang im CPM-Netz

Nach Einfügen des Scheinvorgangs "S" können die Vorgänge A und B auf Grund der spezifischen Endereignisse eindeutig identifiziert werden. Sind in einem Netzplan mehrere Scheinvorgänge erforderlich, können diese bei Bedarf durch entsprechende Indizes (1, 2, 3, …) gekennzeichnet werden. Durch die Notwendigkeit der Verwendung von Scheinvorgängen wird die Erstellung und auch die Lesbarkeit erschwert. Auch nachträgliche Änderungen können aufwändig werden, da auf Grund der Scheinvorgänge komplexe Modifikationen erforderlich werden können.

Vorgangsspezifische Informationen lassen sich in VPN nur in sehr begrenztem Maße integrieren. In der Regel können nur die wichtigsten Parameter angegeben werden, ohne die Lesbarkeit zu beeinträchtigen (siehe Darst. 5). In der Praxis werden Informationen, die nicht mehr im Netzplan dargestellt werden können, in Vorgangstabellen hinterlegt.

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Darst. 5: Informationen zu Ereignissen und Vorgängen in VPN (in Anlehnung an Zimmermann (1971), S. 20)

In der Ereignisknotendarstellung, die z.B. von der PERT-Methode in ihrer ursprünglichen Form verwendet wurde, liegt der Fokus auf bestimmten Ereignissen. Die Ereignisse werden als kreisförmige oder rechteckige Knoten mit kurzer Beschreibung dargestellt, und die Beziehungen zwischen den Ereignissen werden durch Pfeile abgebildet^[19]. Im Zuge der Weiterentwicklung von PERT hat die Verwendung von EKN jedoch an Bedeutung verloren.^[20] PERT in seiner heutigen Form basiert auf Vorgangsknotennetzen.

EKN werden häufig in Form eines Übersichtsnetzplans, z.B. bei komplexen Projekten mit Laufzeiten von mehreren Jahren, eingesetzt. Entsprechende Detailnetzpläne (VPN oder VKN) für einzelne Projektgruppen können bei Bedarf aus dem Übersichtsnetzplan abgeleitet werden^[21]. In der Darstellung 6 ist ein vereinfachter Detail- und Übersichtsnetzplan dargestellt, der den Zusammenhang zwischen beiden Netzplanarten deutlich macht.

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Darst. 6: Zusammenhang zwischen Detail- und Übersichtsnetzplan (in Anlehnung an Krist (1979), S. 106)

Das Ereignisknotennetz für den Übersichtsnetzplan aus Darstellung 6 könnte z.B. folgende Ereignisse beinhalten:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Darst. 7: Vereinfachtes Beispiel für einen Übersichtsnetzplan als EKN

Vorgangsknotennetze haben gegenüber Vorgangspfeilnetzen und Ereignisknotennetzen u.a. den Vorteil, dass wichtige Vorgangsinformationen, wie z.B.

- Anfangs- und Endzeitpunkte
- Pufferzeiten
- Vorgangsbeschreibung
- Ressourceninformationen
- u.v.m.

übersichtlich in den Knoten hinterlegt werden können.^[22] Die Vorgänge in Form von rechteckigen Knoten werden durch Pfeile, welche die Vorgangsbeziehungen repräsentieren, verbunden. Ereignisse kommen in reinen VKN nicht vor.^[23]

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Darst. 8: Vorgangsknotennetz mit Start- und Zielknoten

Schwarze liefert ein anschauliches Beispiel hinsichtlich der Informationsdarstellung in Vorgangsknoten. In der folgenden Abbildung enthalten die Knoten 13 bzw. 16 vorgangsspezifische Informationen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Legende: FAZ = frühester Anfangszeitpunkt SAZ = spätester Anfangszeitpunkt GP = gesamte Pufferzeit

FEZ = frühester Endzeitpunkt SEZ = spätester Endzeitpunkt FP = freie Pufferzeit

Darst. 9: Aufteilung von Vorgangsknoten (Quelle: Schwarze (1994), S. 45)

Ein weiterer Vorteil von Vorgangsknotennetzen liegt in der Flexibilität der Anordnungsbeziehungen (AOB). Während z.B. in Vorgangspfeilnetzen nur die Normalfolge möglich ist (Vorgang B kann erst beginnen, wenn Vorgang A abgeschlossen ist), sind in Vorgangsknotennetzen bis zu vier Anordnungsbeziehungen möglich, wodurch auch komplexe Abhängigkeiten dargestellt werden können.

Zulässige Anordnungsbeziehungen in Vorgangsknotennetzen sind^[24]:

- Normalfolge (NF) oder Ende-Anfang-Beziehung (EA)
- Anfangsfolge (AF) oder Anfang-Anfang-Beziehung (AA)
- Endfolge (EF) oder Ende-Ende-Beziehung (EE)
- Sprungfolge (SF) oder Anfang-Ende-Beziehung (AE)

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Darst. 10: Mögliche Anordnungsbeziehungen im VKN

In wie fern die möglichen AOB auch tatsächlich eingesetzt werden, hängt von der angewendeten Methode ab. Die Metra-Potential-Methode (MPM) bedient sich beispielsweise aller vier Vorgangsbeziehungen. Die Precedence Diagram Method (PDM) beispielsweise, die eine vereinfachte Variante von MPM darstellt, beschränkt sich auf die ersten drei AOB.^[25]

2.1.4 Aufwand und Nutzen des Einsatzes der Netzplantechnik

Die Anwendung der Netzplantechnik ist auf Grund des teilweise relativ hohen Aufwands immer im Kontext mit den erzielbaren Ergebnissen zu betrachten. Daher sollte im Vorfeld einer geplanten netzplantechnischen Analyse grundsätzlich das Verhältnis zwischen Aufwand und Nutzen abgewägt werden. Zaderenko gibt das Einsparpotenzial am Beispiel der Anwendung von PERT mit ca. 20% für Kosten und Zeit an. Der Aufwand hingegen bewegt sich in einem Rahmen von ca. 0,2% bis 0,8% der Gesamtkosten eines Vorhabens.^[26] Die von ihm aufgeführten Beispiele aus der Praxis sind im Folgenden übersichtlich zusammengefasst.

Revision einer elektrischen Zentrale:

Zeitersparnis: 4 Tage

Kostenersparnis: $ 20.000

Catalytic Construction Co.:

$ 200.000 Ersparnis in einem Vorhaben mit einem Gesamtvolumen von $ 800.000.

Durchschnittliche Zeitersparnis von 15% bis 20% in 50 anderen Projekten.

Projekt in einem elektronischen Laboratorium:

Verminderung einer bereits eingetretenen Projektverzögerung um 66%.

Bau einer Fabrik für General Motors:

Fertigstellung in 10 Monaten, statt einer zuvor geplanten Bauzeit von 18 Monaten.

Bau einer Fabrik für eine kalifornische Weinbaugesellschaft:

Verminderung der Bauzeit um 25%

Kostenersparnis durch Zeitverkürzung: 1 Million Dollar

Diese Beispiele zeigen deutlich, dass sich das Instrument der Netzplantechnik auf Probleme in der Praxis anwenden lässt und sein Nutzen weit über dem finanziellen Aufwand liegt. Der direkte Nutzen liegt jedoch nicht in dem erstellten Netzplan. Er ist im Grunde nur ein Hilfsmittel. Der eigentliche Nutzen offenbart sich schon vor der Erstellung des ersten Plans, indem das Vorhaben aus allen Perspektiven betrachtet und durchleuchtet werden muss, um sich die technologischen und organisatorischen Zusammenhänge zwischen den Vorgängen, die ja Kernstück der Netzplanung sind, überhaupt erst einmal bewusst zu machen. Die Anwendung der Netzplantechnik zwingt den Anwender dazu, sich konkret und eingehend mit dem Projekt auseinander zu setzen.^[27]

2.2 Zuverlässigkeitstechnik

2.2.1 Begriffsabgrenzung

Der Begriff der Zuverlässigkeit kann unterschiedlich interpretiert werden. Auf der einen Seite stehen die vom System ausgehenden Gefahren und auf der anderen die wirtschaftlichen Folgen eines Systemausfalls.^[28] Im Rahmen einer umfassenden Zuverlässigkeitsanalyse werden beide Aspekte berücksichtigt, je nach Anwendungsfall aber unterschiedlich gewichtet. Bei der Konstruktion eines Space-Shuttles beispielsweise spielt der Aspekt der Sicherheit ohne Frage eine der Wirtschaftlichkeit übergeordnete Rolle, da selbst kleinste Fehler katastrophale Folgen nach sich ziehen können.^[29] Wird hingegen eine vollautomatische Produktionsanlage konstruiert, die ohne Bedienpersonal betrieben werden kann, wird die Zuverlässigkeit eher aus dem Blickwinkel der Wirtschaftlichkeit betrachtet. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wird der Fokus auf die wirtschaftliche Betrachtungsweise beschränkt, da eine zusätzliche Berücksichtigung der Sicherheit den Rahmen sprengen würde.

2.2.2 Wirtschaftliche Bedeutung der Zuverlässigkeit

Der Ausfall von Produktionsfaktoren kann diverse wirtschaftliche Nachteile zur Folge haben. Das Spektrum reicht von höheren Personalkosten, z.B. verursacht durch außerplanmäßige Wartezeiten oder Überstunden bis hin zu hohen Konventionalstrafen bei nicht Einhalten von fixen Lieferterminen (siehe Darst. 11). Terminaufträge, die in vielen Fällen als Projekte durchgeführt werden, sind dabei besonders problematisch, da bei Ausfall einer Engpass-Maschine auch bei gleichzeitiger Unterbeschäftigung des Betriebes der finanzielle Schaden schwer abzuwenden ist.^[30] Durch eine Analyse der Zuverlässigkeit betroffener Systeme können derartige Schwachstellen aufgedeckt und somit die wirtschaftlichen Folgen durch geeignete Maßnahmen reduziert werden. Bei maschinellen Ressourcen kann dies z.B. durch:

- präventive Wartung und Instandhaltung oder
- Ersatz einer großen durch mehrere kleine Produktionsanlagen geschehen.^[31]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Darst. 11: Wirtschaftliche Folgen von Anlagenausfällen (Quelle: Warnecke (1981), Bild 7.5-1)

2.2.3 Methoden der Zuverlässigkeitstechnik

Für die Analyse der Zuverlässigkeiten strukturierter Systeme haben sich die folgenden Instrumente besonders bewährt:^[32]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Darst. 12: Ausgewählte Instrumente der Zuverlässigkeitstechnik

2.2.3.1 Zuverlässigkeitsgraphen

Zuverlässigkeitsgraphen bestehen im Grunde aus den gleichen formalen Elementen wie Netzpläne. Einzige Ausnahme ist die Verwendung von Verbindungslinien anstatt von Pfeilen für die Abbildung von Netzstrukturen als ungerichteter Graph. Ungerichtete Graphen können immer dann eingesetzt werden, wenn die Flussrichtung eine untergeordnete Rolle spielt (z.B. Versorgungsnetze) oder der Fluss in beide Richtungen möglich ist (z.B. Straßennetze).

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Darst. 13: Straßennetz als ungerichteter Zuverlässigkeitsgraph

Die Darstellung 13 zeigt ein Straßennetz in der Darstellung als ungerichteter Graph. Die Knoten stellen Ortschaften oder auch Straßenkreuzungen dar, die durch Verbindungslinien, welche die Straßen repräsentieren darstellen, verbunden sind. Anhand des Graphen kann das Straßennetz auf eventuelle Engpässe oder Schwachstellen hin untersucht werden. Fällt beispielsweise der schraffierte Knoten aus (z.B. durch einen schweren Unfall auf einer Kreuzung) zerfällt das Netz in zwei Teilnetze, so dass nicht mehr alle Knoten erreicht werden können.

Durch das Hinzufügen einer oder mehrerer zusätzlicher Verbindungen (Darst. 14) kann die Zuverlässigkeit des Straßennetzes entsprechend erhöht werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Darst. 14: Zuverlässigkeitssteigerung des Straßennetzes

Der deterministische Charakter einer Analyse mit Hilfe von Zuverlässigkeitsgraphen schränkt den Einsatzbereich jedoch stark ein, da die Ausfallwahrscheinlichkeiten der Systemelemente unberücksichtigt bleiben.

2.2.3.2 Zuverlässigkeits-Blockdiagramme

Im Gegensatz zu den Zuverlässigkeitsgraphen erlauben Zuverlässigkeits-Blockdiagramme^[33] eine probalistische Zuverlässigkeitsanalyse strukturierter Systeme. Ein strukturiertes System ist die Anordnung von Elementen, die klar definierbare Beziehungen zueinander aufweisen. Die Elemente werden i.d.R. durch rechteckige Kästchen und die Beziehungen durch einfache Verbindungslinien dargestellt.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Darst. 15: Strukturelemente von Zuverlässigkeits-Blockdiagrammen

Hinsichtlich des Systemaufbaus werden folgende Grundformen unterschieden:

- Serienschaltung
- Parallelschaltung

Im Fall der Serienschaltung zweier Elemente sind beide Elemente zur Erfüllung der Gesamtfunktion erforderlich. Fällt eines der beiden Elemente aus, so kann das Gesamtsystem seine Funktion nicht mehr erfüllen. Da die Funktionsfähigkeit von beiden Elementen abhängig ist, liegt eine UND-Verknüpfung vor.

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Darst. 16: Serienschaltung von zwei Elementen

Im Gegensatz zum Seriensystem führt der Ausfall eines Elementes im Parallelsystem nicht zum Ausfall des Gesamtsystems. Die Funktion des ausgefallenen Elementes wird in diesem Fall von anderen Elementen übernommen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Darst. 17: Parallelschaltung von zwei Elementen

Die Parallel- und Serienschaltung kann eine beliebige Anzahl an Elementen umfassen. Die Zuverlässigkeit des Gesamtsystems nimmt im Seriensystem mit jedem weiteren Element ab, während sie im Parallelsystem mit zunehmender Elementzahl ansteigt.

[...]

^[1] In der Netzplantechnik werden die Einsatzmittel (Maschinen, Personal, etc.) übergreifend als Ressourcen bezeichnet.

^[2] vgl. Bobenhausen (1988), S. 3

^[3] Auf die konkrete wirtschaftliche Bedeutung der Zuverlässigkeit wird im Kapitel "Zuverlässigkeitstechnik" noch eingegangen.

^[4] vgl. Männel in Warnecke (1981), S. 627 ff.

^[5] Stommel greift diese Problematik im Kontext mit der Kapazitätsplanung von Projekten auf. Dabei macht er deutlich, dass - neben den in der Literatur behandelten Schwankungen maschineller Ressourcen - auch das Ausfallverhalten personeller Ressourcen (z.B. durch unvorhersehbare Krankheiten) in der Kapazitätsplanung Berücksichtigung finden muss (vgl. Stommel (1976), S 73). Ein entsprechender Lösungsansatz, der die Ressourcenzuverlässigkeit berücksichtigt, wird von Stommel jedoch nicht behandelt.

^[6] vgl. Schmidt/ Terberger (1997), S. 88

^[7] vgl. Fürnrohr in Franke/ Fürnrohr (1990), S. 4. Fürnrohr bezieht sich bei seiner Kritik zwar nicht explizit auf die Methoden der Netzplantechnik, sondern auf die der projektorientierten Risikoanalyse, es ist jedoch davon auszugehen, dass er die Netzplantechnik mit in seine Betrachtungen einbezogen hat. Diese Vermutung lässt sich durch das folgende Zitat erhärten: "Bei den meisten [Modellen und Programmpaketen zur Projektanalyse] handelt es sich um hochkomplexe, z.T. äußerst komplizierte und stark mathematisch orientierte Verfahren, in denen Kosten-, Leistungs-, und Terminrisiken sowie deren Interdependenzen modelliert werden." (ebenda, S. 4)

^[8] vgl. DIN (1989)

^[9] vgl. Reis (2002); Bayer (1969)

^[10] vgl. Ferchland (1999)

^[11] vgl. Reichert (1994), S. 2

^[12] vgl. Altrogge (1994), S. 4

^[13] vgl. Reichert (1994), S. 2 f.

^[14] vgl. Krist (1979), S. 113 ff.

^[15] Die Auflistung soll lediglich einen Einblick in die Weiterentwicklung netzplantechnischer Methoden liefern, da in der Praxis nur ein Bruchteil der insgesamt entwickelten Lösungen bekannt ist. Jede Methode ist auf einen ganz speziellen Anwendungszweck oder auch unternehmensspezifische Anforderungen zugeschnitten. Für Informationen zu den jeweiligen Methoden sei an dieser Stelle auf entsprechende Fachliteratur verwiesen.

^[16] Die hier verwendeten Bezeichnungen "Methode" und "Verfahren" werden in der Literatur nicht einheitlich verwendet. Im Rahmen dieser Arbeit werden die Darstellungsarten (VPN, EKN und VKN) als Verfahren und die jeweilige Ausgestaltung (z.B. MPM, PERT) als Methode bezeichnet.

^[17] vgl. Altrogge (1994), S. 16

^[18] vgl. z.B. Heigenhauser (1976), S. 26

^[19] Zwischen zwei Ereignissen können daher durchaus mehrere Vorgänge liegen, deren konkreter Inhalt jedoch in EKN nicht von besonderem Interesse ist.

^[20] vgl. Schwarze (1994), S. 95

^[21] Ebenso ist die umgekehrte Vorgehensweise üblich, indem auf Basis eines großen Detailnetzplans ein Übersichtsnetzplan generiert wird (Informationsverdichtung), der z.B. für Informationszwecke der Geschäftsführung dienen kann. Vgl. z.B. Krist (1979), S. 106

^[22] Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist natürlich auch bei VKN darauf zu achten, dass die Vorgangsknoten nicht zu viele Informationen enthalten (vgl. Schwarze (1994), S. 45). Mit moderner Projektmanagement-Software, wie z.B. MS-Project von Microsoft oder PS8 von Lebihan ist es jedoch ohne größeren Aufwand möglich die enthaltenen Knoteninformationen an die jeweiligen Bedürfnisse anzupassen.

^[23] Vorgangsknotennetze, die neben Vorgängen auch Ereignisse enthalten, stellen eine weit verbreitete Mischform dar. Die Ereignisse werden in solchen Plänen i.d.R. als so genannte Meilensteine bezeichnet. Meilensteine sind besondere Ereignisse, deren Eintreten für eine Vielzahl von Vorgängen von Bedeutung ist (z.B. das Ereignis "Baugenehmigung erteilt").

^[24] vgl. z.B. Reichert (1994), S. 51 ff.

^[25] vgl. Al-Ani (1971), S. 30 ff.

^[26] vgl. Zaderenko (1968), S. 67 ff.

^[27] vgl. Reichert (1994), S. 7 f.

^[28] vgl. Kohlas (1987), S. 9

^[29] Bekannte Beispiele solcher katastrophalen Folgen sind die Tragödien der US-Raumfähren Columbia und Challenger. Die Columbia verglühte beim Eintritt in die Erdatmosphäre auf Grund eines defekten Hitzeschildes und die Challenger explodierte 74 Sekunden nach dem Start, weil die Dichtungsringe der Antriebsraketen auf Grund der Kälte porös geworden sind (vgl. www.stern.de/wissenschaft/natur/503442.html und .../503388.html; Abruf: 17.10.2006).

^[30] vgl. Männel in Warnecke (1981), S. 629

^[31] vgl. Braun (1984), S. 135

^[32] vgl. Bregas (1996), Diss.

^[33] die folgenden Ausführungen orientieren sich im Wesentlichen an Beichelt (1988) und Corsten (2004)