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Internship Report
Mathematics

University, School

HS Magdeburg-Stendal

Grade, Teacher, Year

1.3, Weber, 2013

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Text by June S. ©
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Der Wasserhaushalt Gewinnung und Verteilung von Süßwasser: 1. Das Grundwasser: Weltweit ist das Grundwasser die wichtigste Ressource für die Gewinnung von Trinkwasser. Grundwasser kann sehr einfach durch Brunnen oder durch das Anschneiden von Grundwasser führenden Schichten gefördert werden. Es kann meist ohne chemische Behandlung als Trinkwasser benutzt werden, da in der Grundwasserschi­cht zahlreiche Organismen leben die das Wasser reinigen. Es gibt das erneuerbare Grundwasser, dass in den Wasserkreislauf eingebunden…
IGS Garbsen Fachlehrer: Heiko Passauer Facharbeit Im Rahmen des Fachs Wirtschaft im Schuljahr 2013/2014 Analyse von Sternen mittels Spektroskopie Haberkamp 6 30823 Garbsen -0- Inhaltsverzeich­nis Seite 1. Einleitung 1 2. Grundlagen der Spektroskopie 2.1 Das Spektrum 2 2.2 Verschiedene Arten von Lichtspektren 3 2.3 Entstehung eines Lichtspektrums 4 3. Spektroskopie 3.1 Herkunft der Spektroskopie 5 3.2 Erklärung der Spektroskopie 6 3.3 Arten der Spektroskopie 7 4. Spektroskopie in der Astronomie 4.1 Spektren von Sternen 8…

Die Ausfälle unterscheiden sich in einer Umgebung mit konstanter Temperatur und Luftfeuchtigkeit von einer Umgebung mit starken Temperaturschwankungen, hoher Luftfeuchtigkeit zu dem können die Umgebungen Vibration und Beschleunigung beeinflussen.

Thermische Umwelt:

Umgebungs- und Betriebstemperaturen haben einen großen Einfluss auf die Vorhersage von Ausfallraten von elektronischen Geräten, insbesondere solchen mit Halbleitern und integrierten Schaltkreisen. Der MIL-Standard erfordert eine Eingabe von Umgebungstemperaturen und genauere Daten für die Berechnung der Sperrschichttemperaturen in Halbleitern und Mikroschaltungen.

Eine thermische Analyse sollte ein Teil der Konstruktion und Zuverlässigkeitsanalyse für elektronische Geräte sein. Es sollte die Umgebungstemperatur des Inneren des Gerätes angegeben sein, je nachdem wo das Teil verbaut ist.

Ausfallraten-Modell des MIL-HDBK-217F:

Unten aufgeführt ein Beispiel für eine Ausfallratenfunktion eines Halbleiterbauelements. Viele Komponenten, insbesondere Mikroschaltungen, haben deutlich komplexere Modelle.

Ausfallrate

mit:

·          = Temperaturfaktor

·          = Application-Faktor

·          = Leistungsfaktor

·          = Kontaktfaktor

·          = Stressfaktor

·          = Qualitätsfaktor

·          = Umgebungsfaktor

Die oben aufgeführten Faktoren werden auf der Grundlagen einer einfachen Komponenten und beispielhaft dargestellt.

Es gibt auch π-Faktoren für Gegenstände wie den Lernfaktor, Komplexitätsfaktor, Herstellungsverfahrens-Faktor, Programmierzyklen-Faktor, Paket-Typ-Faktor etc.

Jede Komponente oder Teilgruppe und die dazugehörigen Bauteile hat eine Basisausfallrate sowie zahlreiche π-Faktoren-Tabellen.

.....[read full text]

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Basis für die Festlegung der Referenzbedingungen und die Umrechnungsmodelle für Ausfallraten in Abhängigkeit von den Beanspruchungen ist die DIN EN 61709. Die in den Teilen der Norm beschriebenen Umrechnungsmodelle werden für die Umrechnung der Ausfallraten von Referenzbedingungen auf die tatsächlichen Betriebsbedingungen benutzt.

Umgebungstemperatur:

Die Umgebungstemperatur ist die Temperatur des Mediums, welches das als nicht betrieben angenommene Bauelement innerhalb einer übergeordneten Einheit während der Betriebszeit direkt umgibt. Die mittlere Umgebungstemperatur ist der Mittelwert der Umgebungstemperatur von Bauelementen bei vergleichbarer Einsatzart. Gegeben falls bedeutet dies auch die Mittelung über zeitliche Temperaturschwankungen.

Referenzbedingungen:

Die Referenzbedingungen für die in den Teilen dieser Norm enthaltenen Erwartungswerte sind so gewählt, dass sie der Mehrzahl der Anwendungen der aufgeführten Bauelemente in Geräten entsprechen.

Betriebsart:

Die Betriebsart gibt an, ob die Bauelemente während ihrer Einsatzzeit dauernd oder unterbrochen betrieben werden.

Es wird unterschieden in:

·         Dauerbetrieb

-       während einer längeren Dauer mit gleichbleibender Beanspruchung (z.B. Prozesssteuerungen)

-       während einer längeren Dauer mit wechselnder Beanspruchung (z.B. Fernsprech-Vermittlungseinrichtungen)

-       während einer längeren Dauer mit gleichbleibender Minimalbeanspruchung und kurzzeitigen Maximalbeanspruchungen (z.B. Feuermeldeanlagen)

·         Aussetzbetrieb

-       mit gleichbleibender Beanspruchung in den Betriebsphasen (z.B. Prozesssteuerungen)

-       mit wechselnder Beanspruchung in den Betriebsphasen (z.B. Steuerungen in Bearbeitungsmaschinen, Straßenverkehrs-Signalanlagen)


Einsatzart:

Die Einsatzart gibt an, unter welchen klimatischen und mechanischen Beanspruchungen die Bauelemente während ihres Einsatzes betrieben werden. Die Instandhaltung wird von geschultem Personal durchgeführt.

Aus.....

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Zeitbereich:

Die angegebenen Ausfallraten stellen sich erst nach der Frühausfallphase ein. Dies ist der Zeitbereich bis zum Erreichen der konstanten Ausfallrate. Angaben dazu sind in den Teilen der Norm enthalten.


Diese Angaben dienen dazu,

-       den Nutzen von Vorbehandlungsverfahren zu beurteilen

-       den erhöhten Serviceaufwand für komplexe Erzeugnisse während der Gewährleistungszeit abzuschätzen.

Die Berechnung von Zuverlässigkeitskenngrößen zur Bewertung komplexer Erzeugnisse sollte nur mit dem nach der Frühausfallphase geltenden Erwartungswerten durchgeführt werden, die in den folgenden Teilen dieser Norm angegeben sind.

Umrechnung der Erwartungswerte bei Referenzbedingungen auf Betriebsbedingungen:

Werden die Bauelemente nicht mit den in den Teilen der Norm genannten "Referenzbedingungen" betrieben, so ergeben sich Ausfallratenwerte, die von denen bei Referenzbedingungen abweichen. In diesen Fällen sind die Ausfallraten mit den dafür festgelegten π-Faktoren umzurechnen.

Zur Umrechnung der Ausfallraten von Referenz- auf Betriebsbedingungen werden die folgenden Umrechnungsmodelle verwendet. Diese Umrechnungsmodelle enthalten Konstanten, die nach dem Stand der Technik festgelegt wurden. Sie sind Mittelwerte über von verschiedenen Herstellern angegebene typische Werte für Bauelemente. Fallweise sind in den Teilen der Norm noch zusätzliche Umrechnungsfaktoren angegeben, wie Driftempfindlichkeit (s.o.

Beispiel) und Schaltspielabhängigkeit. Ein Umrechnungsfaktor für die Auswirkungen der umgebungsbedingten Beanspruchungen wird in dieser Norm nicht verwendet, da der Einfluss der Umgebungsbedingungen auf das Bauelement wesentlich von der Auslegung des Geräts abhängt. Ein solcher Einfluss kann jedoch bei der Zuverlässigkeitsvorhersage durch einen pauschalen Anwendungsfaktor .....

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Es war auf einer geplanten Lebensdauer von 15 Jahren kaum ein Anstieg im Bereich der Verschleiß- und Ermüdungsausfälle zu erkennen.

Da die HEV noch ein sehr junger Geschäftsbereich ist, gibt es leider noch keine Aussagen darüber, wie sich die Phase der Frühausfälle abbildet und wie lange diese dauert.

Des Weiteren waren sich alle Spezialisten einig, dass man die unterschiedlichen Umweltbedingungen im Fahrzeug, wie Temperatur, Feuchtigkeit und Vibration zur Berechnung der Ausfallrate heranziehen soll. Zudem sollten bei Elektrofahrzeugen die Betriebsstunden angepasst werden.

Da man bei diesen die Ladezeit ebenso berücksichtigen muss wie den Betrieb, steigen die Betriebsstunden bei Elektroautomobilen schnell von 10000 auf 40000 erwartete Betriebsstunden.


5.              Umsetzung

Es soll ein System entwickelt werden, um möglichst zeitnah und genau in der Angebotsphase ein Statement zu den erwarteten Ausfällen in der Garantiezeit abzugeben. Dabei verwende ich als Basis die Ausfallraten des Concert-Tools und beziehe jeweils die minimalen und maximalen Ausfallraten dem Vergleich von Kapitel 4.2.4. Zunächst wurde eine Access Datenbank erstellt, woraus die Ergebnisse entnommen und in ein Excel Worksheet überführt wurden.


5.1.           Erstellung einer Access Datenbank

Die Baugruppen von Concert wurden in die Continental-Internen ECDM-Kategorien eingeteilt. Vom Supplier Quality Management erhält man jeweils die BOM („Bill of Material“) min einer Stückliste und die Einteilung der verwendeten Bauteile in ECDM-Kategorien.


Komponentennummer

Objektkurztext

Stückzahl

A2-C738-2590-0-00

B2B 2POL VM

2,000

A2-C738-3710-0-00

B2B 8POL VM

2,000

A2-C009-1600-0-00

L TRAFO/ER 14.5 SMD,0V,0V,0VA,OTHER

2,000

A2-C009-2640-0-00

IC OTH/AUIRB24427S,PSOIC-8N,dual lowside

2,000

A2-C010-4880-0-00

T FET/SQ2318ES-T1-GE3,MOS,SMALLSIGNAL,N_

4,000

A2-C010-8340-0-00

L TRAFO/-,0V,0V,0VA,OTHER

1,000

00-0192-382A-0-00

40V,250mA,2,SCHOTTKY,SOT23,RECT DIODE/BA

4,000

00-0196-458A-0-00

R LIN,10R,1%,TK50,1W,0207

4,000

92-4200-0128-0-00

D REC/BAS16XV2T1,75V,200mA,SOD523,0s

4,000

A2-C000-0030-1-00

400W,13.6V,DO214AC,SUP DIODE/TPSMA16A

4,000

A2-C000-0360-3-00

100R,1%,TK50,250mW,MINIMELF0204,LIN RES/

4,000

A2-C000-0843-9-00

20R,1%,TK50,250mW,MINIMELF0204,LIN RES/M

12,000

A2-C000-3450-2-00

C CER,X7R,4.7uF,10%,50V,1210,Sn

2,000

A2-C000-3645-3-00

C CER,X7R,100nF,10%,50V,0603,Sn

2,000

A2-C000-4109-9-00

C CER,X7R,470nF,10%,50V,0805,Sn

8,000

A2-C000-6322-7-00

R LIN,6R19,1%,TK50,1W,MELF0207

8,000

00-0193-385A-0-00

R LIN,10K,1%,TK100,100mW,0603

4,000

Bild 5.1: Auszug aus der Stückliste eines Gerätes


Kategorie

TNS-Number

Nomenclature

Linear Resistor

A2C00053711

0R05,5%,TK100,125mW,0805,LIN RES/

Shunt

A2C00005797

0R1,3W,4.47A,10nH,SMT_CHIP,SHUNT/

Linear Resistor

A2C00003748

0R22,5%,TK100,250mW,MINIMELF0204,LIN RES/

Logic IC

A2C00033247

1,AND,SOT353,LOGIC/74AHC1G08GW

Logic IC

A2C00040721

1,AND,SOT363,LOGIC/74LVC1G11GW

Logic IC

A2C53023883

1,BUFFER,SO14-240-1,27,LOGIC/74LVC125AD

Comparator-Op. Amplifier-IC

A2C00060705

1,COMP,0Hz,SOT23-8,OP-COMP/TLV3502

Logic IC

A2C53022535

1,GATE,SOT353,LOGIC/74HCT1G32GWTG

FET Transistor

A2C00034044

1,N_CHAN,LL,MOS,POWER,55V,15A,69mOhm,

FET Transistor

A2C00053635

1,N_CHAN,MOS,POWER,100V,50A,16mOhm,D2PACK

FET Transistor

A2C53019317

1,N_CHAN,MOS,SMALLSIGNAL,100V,150mA

FET Transistor

A2C00053475

1,N_CHAN,MOS,SMALLSIGNAL,60V,230mA,0Ohm,PG-SOT-23,FET/BSS138N

Logic IC

A2C00033244

1,NAND,SOT353,LOGIC/74AHC1G00GW

Bipolar Transistor

A2C00011061

1,NPN,NORMAL,100mA,50V,SOT323_3,BIP/BCR133W or PDTC114EU/R<b>=10k,R<e-b>=10k

Bipolar Transistor

A2C00042221

1,NPN,NORMAL,1A,45V,SOT223,BIP/BCP54-16

Bipolar Transistor

A2C00033885

1,NPN,NORMAL,2A,40V,SOT23,BIP/PBSS4240T

FET Transistor

A2C00032709

1,P_CHAN,MOS,POWER,100V,9.4A,290mOhm,

FET Transistor

A2C00056103

1,P_CHAN,MOS,POWER,40V,36A,17mOhm

FET Transistor

A2C00010964

1,P_CHAN,MOS,POWER,60V,1.9A

FET Transistor

A2C00037676

1,P_CHAN,MOS,POWER,60V,50A,15mOhm,TO252/

Bipolar Transistor

A2C00033431

1,PNP,NORMAL,2A,40V,SOT23,BIP/PBSS5240T

Logic IC

A2C00019771

1,TRIGGER,SOT353,LOGIC/74HC1G14

Logic IC

A2C00039680

1,TRIGGER,SOT353,LOGIC/74LVC1G17GW

Ceramic Capacitor

A2C00031738

1.5nF,5%,50V,X7R,0402,TINNED,CER CAP/

Ceramic Capacitor

A2C00047013

100nF,10%,200V,X7R,1206,Sn,CER CAP/

Ceramic Capacitor

A2C00002014

100nF,10%,25V,X7R,0805,TINNED,CER CAP/

Bild 5.2: Auszug aus ECDM


Diese beiden Auszüge und der Ausfallratenvergleich wurden in Access eingelesen und mit Hilfe einer Abfrage in ein Datenblatt überführt, welches die Komponentennummern und TNS-Nummern miteinander vergleicht und dann gemeinsam mit der Kategorie und der Stückzahl ausgibt, des Weiteren wird die minimale und die maximale Ausfallrate des Conce.....

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Das Werk in Regensburg gab mir eine tolle Chance, meine mathematischen Kenntnisse anzuwenden und auszubauen. Ich hatte vor allem die Möglichkeit im Bereich Statistik meinen Horizont zu erweitern und einige theoretische Ansätze in die Praxis umzusetzen. Bei meiner Arbeit musste ich feststellen, dass vieles, was ich an der Hochschule gelernt habe, in der Praxis oft nicht umzusetzen ist.

Von meinem Betreuer wurden mir auch viele Abläufe des Projektmanagements erklärt und gezeigt. Oft nahm er mich mit zu Meetings und Reviews der Project Manager und so konnte ich neben meiner mathematischen Arbeit auch einen guten Einblick in das Projektmanagement erlangen.

In meinem Aufgabengebiet fand ich mich nach einer kurzen Eingewöhnungszeit sehr gut zurecht und ich wurde immer wieder mit kleinen Zusatzaufgaben beauftragt. Dort wurde mir sehr viel Verantwortung übergeben, so dass ich gezwungen war, jederzeit sehr konzentriert und fehlerfrei zu arbeiten. Dabei lernte ich schnell eigenständig und pflichtbewusst zu arbeiten.

Die Kollegen in Regensburg waren von Anfang an sehr freundlich und haben mir bei allen Fragen und Problemen die ich hatte weitergeholfen.

Bei der Continental AG hat es mir sehr gut gefallen und ich würde jederzeit wieder in diesem Betrieb arbeiten wollen.


7.              Literaturverzeichnis

[1]   Becker, P., Gottschalk, A. & Ulbricht, H. (1995). Qualität und Zuverlässigkeit elektronischer Bauelemente und Geräte bestimmen, voraussagen und sichern; mit 13 Tabellen. Expert-Verl.: Renningen-Malmsheim.

[2]   Birolini, A. (1997). Zuverlässigkeit von Geräten und Systemen. Springer: Berlin, New York.[Birolini, A. (2010). Reliability engineering. Theory and practice. Springer: Heidelberg, New York.

[3]   Graebig, K. (1996). Formelsammlung zu den statistischen Methoden des Qualitätsmanagements. Beuth: Berlin, Wien, Zürich.

[4]   Verband der Automobilindustrie (VDA) (Hg.) (2000). Qualitätsmanagement in der Automobilindustrie. Zuverlässigkeitssicherung bei Automobilherstellern und Lieferanten. VDA: Oberursel.

[5]   Käs, G. (1983). Qualität und Zuverlässigkeit elektronischer Bauelemente und Systeme. Mit 24 Tabellen. Oldenbourg: .....

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Bild 5.3: Auszug aus der erstellten Access-Datenbank (Quelle: Eigene Berechnungen)

Bild 5.4: Auszug aus der in Excel eingelesenen Datenbank

mit Beispielwerten (Quelle: E.....


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