Verfügbarkeitsberechnung von Automatisierungsnetzwerken. Teil 1: Grundlagen und Rechenverfahren

Abstract

Im Teil 1 des zweiteiligen Artikels werden die Grundlagen der Verfügbarkeitsberechnung für Ethernet-basierte Automatisierungsnetzwerke vorgestellt. Der Beitrag befasst sich zunächst mit dem Ausfallverhalten eines einzelnen elektronischen Geräts. Als entsprechende Maßzahlen zur Beschreibung des Ausfallverhaltens werden behandelt: Mean Time To Failure (MTTF), Mean Time To Recover (MTTR) und Mean Time Between Failure (MTBF). Aus diesen Maßzahlen lässt sich die Verfügbarkeit eines einzelnen Gerätes berechnen. Die Berechnung der Zusammenschaltung mehrerer Geräte wird beschrieben und es wird festgestellt, dass vermaschte oder ringförmige Topologien über die Auflösung von Reihen- und Parallelschaltungen nicht zu berechnen sind. Der Beitrag stellt ein alternatives Berechnungsverfahren nach der Methode der minimalen Wege vor und beschreibt eine für dieses Verfahren entwickelte Software zur Berechnung der Netzwerkverfügbarkeit. Für die realisierte Software werden als die wesentlichen Eigenschaften genannt: Berechnung mit Fließkommazahlen mit 128 Bit Wortlänge, Berechnung der Verfügbarkeit nach dem Verfahren der minimalen Wege, keine Monte-Carlo-Simulation, der Rechenaufwand steigt exponentiell zur Anzahl der gefundenen Pfade, bis zu 40 parallele Pfade zwischen zwei Punkten sind mit vertretbarem Zeitaufwand berechenbar (die Rechenzeit beträgt in diesem Fall 2 s). Der Artikel wird fortgesetzt.