Verfahrensbearbeitung in digitalisierter Form durch Software ESMA

Validierungen am fertigen Produkt durch Messverfahren LogAmp

Die moderne digitalisierte Welt wird immer vernetzter, dadurch komplexer.

Unternehmen aller Größenordnungen reagieren darauf mit dem Aufbau eines Compliance-Verfahrens für eine inhärente EMV im Entwicklungs- und Fertigungsprozess. Für ein Unternehmen ist die Erfüllung der rechtlichen Anforderungen auch im EMV Bereich ist eine Gratwanderung für Manager. Entsprechend steigen Kosten und Aufwand für die Betrachtung von Normen und Regelwerken.

Für den Marktzugang  des Produkts ist rechtlich die Konformität mit der EMV Richtlinie entscheidend.

Durch den hohen Wettbewerbsdruck wachsen die Anreize, bis an die Grenze des Zulässigen zu gehen, oder Richtlinien zu verdrängen.

Außer den rechtlichen Anforderungen ist eine optimale EMV innerhalb des Betriebsmittel ein Faktor für die Zuverlässigkeit, Verfügbarkeit des Betriebsmittel im Life Cycle. Dies bedeutet Störsicherheit gegen EM Gefährdungen aus der Umgebung nach EMV Richtlinie und inhärent störsicher gegen stochastische EM Beeinflussungen auch durch interne Störquellen.

Die EMV Produkts ist von der Design Phase bis Ende der Produktionsphase der Serienfertigung  und der Obsoleszenz der ausgelieferten Produkte sicherzustellen.

Besonders anfällig für Betriebsstörungen sind komplexe Produktions- Prozesse (Automobilherstellung) oder Systeme hoher Fertigungstiefe (Maschinenbau). Eine Betriebsunterbrechung bedingt eine Unterbrechung des Produktionsprozesses beim Nutzer  mit vorübergehendem Rückgang der Leistung oder des Wirkungsgrades von betrieblichen Faktoren.

Ein QM Prozess EMV hat beide Gesichtspunkte optimale EMV im Zeitpunkt des Inverkehrbringens, während des Produktionszeitraum und des life stream eines Produktes zu betrachten.

Die Richtlinie ISO9000 fordert ein Qualitätssicherungssystem für alle Entwicklungen QM Prozesse. Die Industrie 4.0 stellt sich auf die Herausforderungen bereits im Verfahren zur Software Erstellung durch ein Architekturmodell RAMI 4.0 ein.

Unsere Kern-Industrie Automobiltechnik hat für Konstruktion die Software VDA 2.0 entwickelt. Die Wehrtechnik verlangt für Entwicklungen seit jeher ein normatives Verfahren durch VG Normen. Analog dazu gibt es zur Entwicklung EMV gerechter Betriebsmittel noch kein digitalisiertes Verfahren.

Die EMV Richtlinie fordert den Nachweis eines Verfahrens mit Risikobewertung, definiert dieses jedoch nicht im Detail.

Für die Sicherstellung der Verfügbarkeit perse in der modernen vernetzten Technik gibt es keinen Ansatz schon gar nicht softwaregestützt.

EMV durch „hineinkonstruieren“ konstruktiver Detailmaßnahmen aus Bauvorschrift einer Stammdatei von Beginn der Designphase bis Inverkehrbringen.

Die Stammdatei der Software gibt EMV Maßnahmen vor deren Wirkung durch Messverfahren nachgewiesen wurde .Der theoretische Hintergrund wird digital in der Software als Verfahrensbeschreibung zur Erläuterung angeboten.

Stand der Technik - bisher nicht verfügbar:

Zur Auswahl der produktspezifisch erforderlichen Maßnahmen als Designvorgabe und zur Weiterverarbeitung zu QS Dokumenten ist in digitalisierter Form keine Software verfügbar.

Für die EM Wirkung der in den Stammdaten der Software ESMA vorgeschlagenen Maßnahmen  wurden sowohl Messergebnisse durch übliche Messempfänger als auch durch LogAmp Verfahren dokumentiert.

Einige der Messverfahren wurden durch die Deutsche Gesellschaft für Elektromagnetische Technologie DEMVT in Videofilmen dokumentiert und im Internet veröffentlicht. Bei Auswahl einer Maßnahme kann numerisch deren Wirkung im System sofort dargestellt werden. Welcher Umfang von Maßnahmen produktspezifisch notwendig ist, ist Sache des knohows des Konstrukteurs.

Nicht so viel wie möglich, nur so viel wie nötig.

Stand der Technik - bisher nicht verfügbar:

Für EMV Maßnahmen akzeptable und nachgewiesene Wirkungsparameter im Nahbereich in der Produktstruktur ist keine Datenbank verfügbar

Risikomanagement. 

Betrachtung des Risikos der EM Beeinflussung der Verfügbarkeit durch rechnerischen Nachweis der Beherrschung der zu erwartenden EM Störphänomene durch die vorgesehenen konstruktiven Maßnahmen. Berechnung der Wirkung von konstruktiven EMV Maßnahmen auf Störgrößen aus Umgebung und intern erzeugt.

• Definition von zutreffenden konstruktiven Details für Produkt
• Definition von möglichen EM Gefährdungen von extern
• Definition von möglichen Störquellen und empfindlichen Störsenken im System
• Übernahme von numerischen Kenngrößen in Software Algorithmus
• • Störaussendungswerte von Störquellen
  • Störfestigkeitswerten der möglichen Störsenken im Produkt
  • Entkopplungswerte der EMV Detailmaßnahmen aus Stammdatensatz
• Prognostizierung der Beherrschung der Störphänomene durch die ausgewählten  konstruktiven Details im System quantitativ durch Algorithmus in Software
• Erzeugung Maßnahmen Liste  als Vorgabe konstruktiver EMV Details für E-Konstruktion

Stand der Technik - bisher nicht verfügbar:

Aufgrund von Volumen des Prüflings, Termin- oder Finanzrahmen normative Prüfungen nicht immer anwendbar .

Die Vermeidung von stochastischen Störereignissen durch INTRA EMV zur Optimierung der Verfügbarkeit ist nur Erfahrung der Konstrukteure.

Zur numerischen Berechnung der Störsicherheit EMV für Beeinflussungsketten im Inneren des Produktes und der Dokumentation des Ergebnisses mit Festschreibung der zugrunde gelegten konstruktiven Maßnahmen ist kein Verfahren in digitalisierter Form am Markt.

Validierung Störsicherheitslevel in Produktion und life cycle  durch LogAmp Messverfahren

• Qualitativ relative Messungen zum Vergleich mit Ergebnis Typprüfling bei
• • Serienproduktion
  • Zustand nach Instandhaltung
  • Nach Umrüstung
• Vergleichende quantitativ absolute  INTRA EMV Messungen mit den Grenzwert-Vorgaben der Prognose Berechnung in ESMA
• • 4 Komponenten Einbauorte unterschiedlicher Störrelevanz
  • zulässig für 5 Leitungsklassen unterschiedlicher Störrelevanz
  • Störfestigkeit unterschiedlicher Datenleitungen Bussysteme oder digitale und analoge Leitungen

Stand der Technik bisher nicht verfügbar:

Externe EMV nach EMV Richtlinie

Eine Validierungsmöglichkeit des Einflusses von Maßnahmen in der Inneren EM Struktur des Produkts auf die externe EMV entsprechend EMV Richtlinie das einfach durch eingearbeitetes QS Personal anzuwenden ist, ist nicht verfügbar.

Qualitätsanspruch Inhärente EMV

Zur Sicherstellung der EMV im Inneren eines Produkts zur Verhinderung stochastischer Ausfälle, ist sowohl für Verifikation in Serien-Produktion, als auch in der Nutzungsphase eines Produkts eine Validierungsmöglichkeit des inneren EM Zustandes des Produkts erforderlich. Derzeit ist kein Validierungssystem von Nahfeldern innerhalb des Produkts und Grenzwerte für die Nahfelder und Störströme QM Prozess veröffentlicht und keine Software Lösung dafür verfügbar.

Aufrechterhaltung externe EMV und Verfügbarkeit in Wartung - Prospektive Instandhaltung - Um-Nachrüstung

Durch die Messwerte des Messverfahrens LogAmp wird eine Validierung der prospektiv berechneten Sollwerte ermöglicht. 

• Beurteilung Deviation EM Zustand von Leitungen und Komponenten nach Nutzungsdauer bei Wartung zur Entscheidung einer Instandsetzung
• Positive Bewertung des Zustandes nach Instandsetzung
• Positive Bewertung des Zustandes nach Umrüstung oder Nachrüstung

Stand der Technik bisher nicht verfügbar:

EMV Richtlinie erfordert die stetige Einhaltung der Anforderungen bei bestimmungsgemäßem Gebrauch; d.h. bis zur vom Hersteller definierten Obsoleszenz. Darüber hinaus ist die rechtliche Konsequenz eines Qualitätsanspruchs des Herstellers ist in BGB und ProdHaftungsGesetzen geregelt. Im Rechtsstreit wurde immer ein Nachweis einer Planung zur Schuldfrage herangezogen.

„Normen haben nicht schon Kraft ihrer Existenz die Qualität von anerkannten Regeln der Technik und begründen keinen Ausschließlichkeitsanspruch“

(BVerwG 30.9.1996):

Nach einem Konsultationsprozess hat nun die EU Kommission bereits in zehn Durchführungsverordnungen die Anforderungen an die Reparierbarkeit angenommen: „Die EU-Entscheidung ist ein Systemwechsel“,

Maintainability und Repairability werden dann essentiell auch für EMV relevante Komponenten in Systemen.

Die Betrachtung der Wartung von Produkten RCM (reliabilty centered Maintanance) betrachten ca. 2/3 der Industrie Firmen.

Für Anforderung an hohe Verfügbarkeit kombiniert mit niedrigen Instandhaltungskosten sind prospektive Inspektionen von automatisierten Systemen Maschinen von entscheidender Bedeutung.

Die Inspektion sollte ohne Beschädigung der geprüften Teile entsprechen einer zerstörungsfreien Prüfung (ZfP) und Auswertung (non-destructive evaluation – NDE) durchgeführt werden.

Derzeit sind Angaben über die Degradiation von EM Eigenschaften von einzusetzenden Komponenten in Abhängigkeit der Nutzungsdauer und Nutzungsart  nur spärlich zu erlangen und vom Hersteller eines Produkts nur schwer für den bestimmungsgemäßen Gebrauch des Produkts umzusetzen. ZfP und NDE sind für EMV nicht vorgestellt.

Ein Obsoleszenz Management EMV mit Planung Wartung und  prospektive Instandhaltung verlängert Lifetime,  mindert  Kosten in lifestream und optimiert Verfügbarkeit.

In digitalisierter Form zur Umsetzung in ein Entwicklungsverfahren ist keine Software am Markt.

Durch die Messwerte des Messverfahrens LogAmp wird eine Validierung der EM Istwerte von nachbeschafften Komponenten in Serienproduktion möglich

• Beurteilung Abweichung  EM Zustand von Leitungen und Komponenten von Typprüfung nach Neubeschaffung.

Stand der Technik bisher nicht verfügbar:

EMV Richtlinie erfordert Nachweis der Einhaltung der Anforderungen während Serienproduktion.

Die rechtliche Konsequenz eines Qualitätsanspruchs des Herstellers an Verfügbarkeit  ist in BB und ProdHaftungsGesetz geregelt.

Derzeit wird außer allgemein in ISO 9000 kein QS Verfahren für den Nachweis  EMV Eigenschaften nachgeorderter Komponenten Beschaffung in digitalisierter Verfahrensbeschreibung angeboten.

Erzeugung Dokumente in ESMA

1. Dokumentation in „Techn. Unterlagen“  als Basis des Konformitätsnachweises nach EMV Richtlinie Anhang II Modul A
2. Protokollierung der konstruktiven EMV Maßnahmen im Produkt und der Maßnahmen zur Sicherstellung EMV in life cycle
3. FMEA Risikokalkulation EMV von Inverkehrbringen bis Obsoleszenz für Techn Unterlagen als Nachweis der CE Konformität

Stand der Technik bisher nicht verfügbar:

EMV Richtlinie ANHANG II MODUL A: INTERNE FERTIGUNGSKONTROLLE

3. Technische Unterlagen

Der Hersteller erstellt die technischen Unterlagen.

Anhand dieser Unterlagen muss es möglich sein, die Übereinstimmung des Geräts mit den betreffenden Anforderungen zu bewerten; sie müssen eine geeignete Risikoanalyse und -bewertung enthalten. In den technischen Unterlagen sind die

anwendbaren Anforderungen aufzuführen und  der Entwurf, die Herstellung und der Betrieb des Geräts zu erfassen, soweit sie für die Bewertung von Belang sind.

Software zur Durchführung des Nachweisverfahrens in digitalisierter Form mit Erzeugung der Dokumentation ist nicht am Markt

Software für numerische Bewertung des Risikos einer System Störung durch EM Störphänomene ist nicht am Markt.

Bewertung der Validierungs- Messwerte durch KI in Software durch Vergleich mit

• Typprüfungsergebnis
• Grenzwerten aus Bauvorschrift nach Amplitude und Frequenzverlauf
• Messergebnisse  definierter Störquellen
• • Amplituden der Markerwerte
  • Verhältnisses der Markerwerten in den 3 Freqenzbereichen zueinander
  • Verhältnis der Markerwerte im Zeitverlauf bei Lastwechseln

Stand der Technik bisher nicht verfügbar:

Die Störwahrscheinlichkeit eines Betriebsmittels durch EM Einflüsse im lifecycle wird normativ nicht betrachtet und ist ein Qualitätsmerkmal des Herstellers.

Für unterschiedliche Einsatzzwecke von Produkte sind unterschiedliche Störsicherheitslevel anzusetzen.

Konsumer-Produkte / Medizintechnik / Fertigungslinien

Die Prüfdauer einer normativen Prüfung ist zu kurz um stochastische Störereignise erfassen zu können. In der modernen vernetzten Systemtechnik mit vielfältigen voneinander unabhängigen Lastzyklen als Störquelle und den Zyklen empfindlicher Daten- protokolle ist die Störsicherheit nur stochastisch zu betrachten. Dafür ist wie in der externen EMV Betrachtung auch innerhalb des Systems ein Störsicherheitsabstand zwischen den Komponenten und Leitungsverbindungen sicherzustellen.

Für den Entwickler gibt es derzeit weder Vorsorge Grenzwerte von Einbaubereichen von Komponenten noch deren Leitungsverbindungen im Frequenzbereich im Nahbereich

Eine Bewertung  der Störaussendungs-Amplituden im Nahbereich und Diagnose der möglichen Störquellen ist deshalb nur durch umfangreiche Diagnosen von EMV Fachleuten möglich.

Nicht nur gibt es keine Grenzwerte, es gibt auch kein, durch angelerntes Personal im täglichen Gebrauch anwendbares Messverfahren.

Wir leben im digitalen  Zeitalter mit Industrie 4.0 mit einer Hitech-Industrie und entwickeln Betriebsmittel in Bezug zu EMV auf Basis von subjektiven Erfahrungen mittels Word und Excel.

Qualitätssicherstellung EMV erfolgt durch test and error. Geschwindigkeit und Kosten von Neuentwicklungen oder Umbauten sind nicht planbar.