Aufgrund komplexer gegenseitiger Abhängigkeiten, begrenzter Redundanz und stark steigender Kosten bei hohem Zuverlässigkeitsniveau ist es in industriellen Prozesssystemen oft schwierig, hohe Verfügbarkeit zu erreichen. Diese Studie kombiniert die Modellierung von Zuverlässigkeitsblockdiagrammen (RBD) mit einem kostensensitiven Zuverlässigkeitsverteilungsrahmen und führt eine zuverlässigkeitszentrierte Konstruktionsbewertung für das Verdampfungssystem einer Abwasserbehandlungsanlage durch. Zwei alternative Konfigurationsvarianten wurden bewertet: Serien-Parallel (geräteteilige Redundanz) und Parallel-Serien (serienteilige Redundanz). Um das Problem fehlender detaillierter Kostendaten in frühen Entwurfsphasen zu lösen, wurde ein dimensionsloser exponentieller Kostenindex erstellt, der das nichtlineare Kostenwachstum bei Annäherung der Zuverlässigkeit an ihre praktische Grenze beschreibt. Dieser Index wurde durch unscharfe sprachliche Bewertung und Defuzzifizierung gewonnen und in einen gewichteten Schwere-Arbeitsaufwand-Kosten-Mechanismus integriert, um die Systemzuverlässigkeitsziele stufenweise auf Teilsysteme und Einzelgeräte herunterzubrechen. Die Anwendung der Methode auf ein mehrreihiges Verdampfungssystem zeigte, dass die geräteteilige Redundanz die Gesamtsystemzuverlässigkeit innerhalb von drei Monaten um 11,45 % im Vergleich zur serienteiligen Redundanz verbessert. Das vorgeschlagene Zuweisungskonzept legt stets den Fokus auf ausfallgefährdete Geräte und vermeidet gleichzeitig eine übermäßige Investition in bereits hochzuverlässige Einheiten, wodurch technisch und wirtschaftlich vernünftige Zuverlässigkeitsziele erreicht werden. Der integrierte RBD- und unscharf-kostenbasierte Verteilungsrahmen bietet eine praktische Methode für frühes Design und Umbau, die zur Planung von Redundanzstrategien genutzt werden kann, mit Fokus auf Verbesserungen, die den größten Zuverlässigkeitsnutzen bringen, und zur Steigerung der Betriebsresilienz komplexer technischer Systeme.

Serien-Parallel-Konfiguration;k/n-System;Redundanzoptimierung;Zuverlässigkeitszuweisung;Kostensensitivität