Einflussfaktoren auf die Prüfleistung bei der Wellenprüfung in der Ausbildung

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1 8. Fachtagung ZfP im Eisenbahnwesen Vortrag 31 Einflussfaktoren auf die Prüfleistung bei der Wellenprüfung in der Ausbildung Thomas HECKEL *, Christina MÜLLER *, Fred SONDERMANN ** * BAM Bundesanstalt für Materialforschung und -prüfung, Berlin ** DGZfP Ausbildung und Training GmbH Ausbildungszentrum Wittenberge, Wittenberge Kurzfassung Die Ausbildung für die Prüfung von Radsatzwellen mit Längsbohrung wird im Ausbildungszentrum Wittenberge der DGZfP an einem umfangreichen Satz von Radsatzwellentestkörpern durchgeführt. Bei der Ausbildung UT1-M1 erfolgt die Ausbildung als Ultraschall-Handprüfung. In einem anschließenden Kurs UT1-M2 kann dieses Wissen um das Thema mechanisierte Prüfung ergänzt werden. Die Kurse werden seit Jahren erfolgreich nachg einem festgelegten Schema durchgeführt und bilden somit eine ideale Basis für die Untersuchung mit statistischen Methoden. Mit der Zielstellung, die Einflussgrößen auf die Zuverlässigkeit bei der Wellenprüfung zu analysieren und insbesondere bezüglich der Ausbildung zu optimieren, wurde in Zusammenarbeit zwischen der DGZfP und der BAM ein entsprechendes Projekt gestartet. Im Rahmen des Projektes wurde ein Ringversuch mit den im Ausbildungszentrum Wittenberge vorhandenen Radsatzwellentestkörpern und Prüfköpfen begonnen und eine Datenbank zur Erfassung der Ergebnisse erstellt. An ausgewählten Prüfstücken wurden vertiefende Ultraschall-Referenzprüfungen durchgeführt, um die genauen Fehlerpositionen und Abmessungen zu bestimmen mit dem Ziel, Referenzprotokolle für die UT- Handprüfungen zu erstellen. Nach Sichtung, Sortierung und Speicherung der Daten erfolgt eine statistische Analyse der aufgenommenen Amplitudenwerte und eine Bestimmung der Fehlerauffindwahrscheinlichkeit (POD Probability of Detection) in Abhängigkeit verschiedener Einflussgrößen wird durchgeführt. Über den aktuellen Stand des Projektes und erste Ergebnisse wird im Rahmen des Vortrages berichtet. Lizenz: 1

2 Einflussfaktoren auf die Prüfleistung bei der Wellenprüfung in der Ausbildung T. Heckel, C. Müller, BAM, Berlin F. Sondermann, DGZfP Ausbildung und Training, Wittenberge 8. Fachtagung Zerstörungsfreie Prüfung im Eisenbahnwesen, , Wittenberge, Vortrag 31 Wellenprüfung in der Ausbildung Kursus UT1-M1 2

3 Darstellungsvariante Absolute Echohöhe [db] / Delta Phi [ ] Absolute Echohöhe [db] Echohöhe unabhängig von Verstärkung Musterlösung Toleranzbereich Delta Phi [ ] Angabe des Winkelbereiches des Reflektors Ergebnis der Wellenprüfung statistische Auswertung Auswertung der Ultraschallprüfungen an Welle 32 Absolute Echohöhe [db]? Echohöhenabweichung Δv = 48 db Winkelabweichung ΔΦ = 30 Delta Phi [ ] Prüfergebnis unerwartetes Ergebnis bei der Auswertung 3

4 Organisationaler Kontext Innewohnende Fähigkeit Signal Anwendungsparameter Signal IC Physik Human Factors Optimized Diagnostic z.b. Umgebungsbedingungen AP System HF z.b. erfahrene oder unerfahrene Prüfer Modulares Modell für ZfP-Zuverlässigkeit Einfluss des Zeitdrucks auf die Inspektionsgenauigkeit Streuung Streuung der der Amplitude Amp. [db 2 ] [db] A B C Streuung der des y-position y_max [mm [mm] 2 ] A B C Streuung der Tiefenlage [mm] Streuung des z_max [mm 2 ] A B C Hypothese: mit hohem Zeitdruck steigt die Streuung (Inspektionsgenauigkeit nimmt ab) Legende A ohnezeitdruck B mit mittlerem Zeitdruck C mit hohem Zeitdruck Dieses Ergebnis gilt nicht für den objektiv empfundenen Zeitdruck sondern für subjektiv empfundenen Zeitdruck! Experiment zum Thema Zeitdruck 4

5 Human Factors beziehen sich auf Faktoren aus der Umwelt, der Organisation und der Arbeit wie auch menschliche oder individuelle Charakteristika, die einen sicherheits- und gesundheitsrelevanten Einfluss auf das Arbeitsverhalten haben (Health and Safety Executive, HSE, 1999) INDIVIDUELLE UNTERSCHIEDE Fähigkeiten Persönlichkeit Erfahrung Entscheidungsvermögen Motivation... ORGANIZATION Auswahl Motivation Feedback Training Prüfanweisung Normen Organisatorische Kultur Organisationsdruck Verantwortlichkeiten... AUFGABE Schwierigkeit Technologie Automation Arbeitsbeanspruchung... GRUPPE Teamarbeit Menschliche Redundanz... UMWELT Hitze Lärm Strahlung Zeitdruck Ablenkung... Menschliche Faktoren bei der ZfP: Einflussfaktoren Komplexität der Technologie Technische Phase Technik als Hauptfehlerquelle Interorganisationale Phase Soziotechnische Phase Human Error Phase Mensch als Hauptfehlerquelle Interaktion von Subsytemen als Hauptfehlerquelle Dysfunktionale Beziehungen vs. Organisationen als Fehlerquelle Zeit In Anlehnung an Reason (1993) (Reason, 1993; Wilpert & Fahlbruch, 1998; Fahlbruch, 2009) Die Entwicklungsphasen der Sicherheitswissenschaft 5

6 Überblick über das vorhandene Datenmaterial * Ringversuch Auffrischprüfung teilmech. Prüfung Anzahl Wellen Anzahl Prüfköpfe Anzahl Protokolle whiteboard exercise Insgesamt Anzahl Messreihen davon relevant * Stand Dezember 2013 Regelmäßige Prüfung von Radsatzwellen in der Ausbildung Wiederkehrende Prüfung Materialfehler Riss Ziel: Auffinden betriebsbedingte Schädigungen, Nachweis rissartiger Strukturen Prüftechnik: Amplitude F F2 Winkelprüfköpfe unfokussiert, Einschallwinkel 45, 70 Transversalwelle, Frequenz 4 MHz und 2 MHz A-Bild Schallweg Schallwegbereich Amplitudenschwelle Bewertung: Blendentechnik mit Amplitudenkriterium und Schallwegkriterium, Zulässigkeitsgrenze Sägeschnitt 2 mm Prüfkonzept bei der Prüfung UT1-M1 6

7 Prüfprotokoll Radsatzwelle mit Längsbohrung - anonymisiert Darstellung - Echohöhe [%BSH] über Reflektorlage [mm] Echohöhe [%] Position des Reflektors [mm] Ergebnismaske der statistischen Untersuchungen 7

8 Ringversuch mit Welle 94 Abbildung der drei Testfehler Ringversuche Auswertung der Ringversuche - Übersicht 8

9 Beispiel Prüfergebnisse an Welle 38 Beispiel Prüfergebnisse an Welle 88 9

10 Auswertung der Auffrischprüfungen - Übersicht Auswertebildschirm Wellenprüfung im Kursus MT1-M2 10

11 teilmechanisierte Prüfung Echohöhe [%BSH] über Reflektorlage [mm] Auswertung teilmechanisierte Prüfung Überblick über die vorhandenen Daten Verschiedene Darstellungsvarianten für die Prüfergebnisse Auswertung Ringversuche Auswertung Auffrischprüfungen Auswertung - Teilmechanisierte Prüfungen Vergleich der Prüfungen Zusammenfassung 11

12 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Danke für die Unterstützung an M. Bartovic M. Rosenthal C. Borko T. Dobberphul R. Holstein 8. Fachtagung Zerstörungsfreie Prüfung im Eisenbahnwesen, , Wittenberge, Vortrag 31 12