Was ist die POD – Probability Of Detection in der ZfP?

Die zerstörungsfreie Prüfung (ZfP) ist für die Sicherheit vieler Anlagen und Bauteile von entscheidender Bedeutung. Eine genaue Prüfung verhindert Unfälle, Ausfälle und potenzielle Gefahren für die Gesellschaft. Sie bewertet den Zustand verschiedener Komponenten. Dies gilt unter anderem für Industrie, Luftfahrt und Pipelines. Zertifizierte Prüfer untersuchen die Teile, ohne ihnen Schaden zuzufügen.

 

Dieser Artikel befasst sich mit der Metrik zur Beschreibung der Genauigkeit von Prüfverfahren: der Probability Of Detection – POD.  

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Inhalt

Was ist die POD - Probability Of Detection?

Die Probability of Detection (POD) ist eine Metrik zur Beschreibung der Genauigkeit eines Tests. Diese statistische Methode gibt an, wie gut ein Prüfverfahren Defekte aufdeckt.

Irren ist menschlich. Dies gilt auch für die zerstörungsfreie Prüfung. Die POD bewertet die minimale Fehlergröße und synchronisiert die quantitativen und qualitativen Parameter. Dazu müssen Sie die Größe der Fehler gegen die relativ, erkannten Fehler auftragen. Erfahrene Prüfer und Auswerter haben in der Regel eine bessere POD.

Das folgende Diagramm zeigt eine POD-Kurve. Auf der x-Achse ist die Größe der Defekte und auf der y-Achse die POD dargestellt. Die Wahrscheinlichkeit verläuft asymptotisch gegen 100%. An der markierten Stelle beträgt die POD 90% bei einer Fehlergröße von 22 mm.

Simple POD curve

Dies besagt, dass Sie mit einer Wahrscheinlichkeit von 90% einen Fehler mit der Größe von 22 mm entdecken können.

Wo wird die POD in der ZfP genutzt?

In erster Linie dient es dazu, die Einhaltung der Standardanforderungen an die Prüfqualität festzustellen. Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es im Militär, in der Luft- und Raumfahrt, im Bauwesen und in der Rohrleitungsindustrie genutzt wird für die folgenden Themen:

  • Standardanforderungen an die Prüfqualität 
  • Risikobasierte Inspektion
  • Probabilistische Sicherheitsanalyse
  • Schadenstoleranz Analyse
  • Festlegen der Inspektionsintervalle
  • Akzeptanzkriterium für Konstruktionen und Bauteile

Was ist die 90/95 Regel für die ZfP?

ZfP-Verantwortliche sagen oft: “90% POD mit 95% Konfidenz”. Die ’90/95′-Fehlergröße wird dabei als Referenz verwendet. Im Grunde gibt sie Aufschluss darüber, wie gut sich eine Methode/System die meiste Zeit verhält. Das Konfidenzintervall ist ein statistisches Instrument zur Approximation der POD für eine Prüfmethode.

[E. Ginzel – Materials Research Institute. Introduction to the Statistics of NDT. ]

Die folgende Grafik ist nun so angepasst, dass sie die Durchschnitts-POD und das Konfidenzintervall von 95% zeigt. Es besagt, dass wir den Fehler mit einer Wahrscheinlichkeit von 90% finden und dass wir uns dessen zu 95% sicher sind.

POD 90/95 rule

Wie kann man die POD bestimmen?

Wir können die POD für viele Techniken der zerstörungsfreien Prüfung bestimmen. Dies gilt unter anderem für  die Ultraschallprüfung (UT), Durchstrahlungsprüfung (RT) und visuelle Prüfung (VT). Was Sie brauchen, sind Daten. Für Beispiele aus der realen Welt müssen Sie mehrere “Experimente” unter konstanten Bedingungen durchführen, um die POD-Kurve anzunähern. Sie könnten drei Prüfer nehmen und jedem von ihnen 500 Bilder von verschiedenen (bekannten) Defekten oder Gutteilen zeigen. Wie viele Fehler einer Größe wurden entdeckt? Zeichnen Sie ein Diagramm der Ergebnisse z.B. mit EXCEL und Sie haben ein einfaches Annäherungswerkzeug. Sie können zwischen Prüfern, Teilen, Methoden, Ausrüstungen usw. variieren. Je mehr Daten, desto besser.

Außerdem können Sie eine der folgenden Methoden verwenden, um ein statistisches Modell für die POD-Kurve zu erstellen:

  • Einfache Verteilungsfunktionen
  • Parameter Estimation Algorithmen
  • Range Interval Methoden
  • Maximum Likelihood Estimators (MLE)
  • Log-Logistic Funktionen

Was sind die Vorteile der POD-Methode?

In vielen Fällen verwenden wir unterschiedliche Prüfverfahren. Wenn eine POD vorhanden ist, können wir die alternativen Verfahren effektiv vergleichen. Kurz gesagt, wir können das genaueste Verfahren bestimmen. Auf der anderen Seite dienen diese POD-Werte auch als Zielvorgabe für die  Prüfverfahren. Wenn die Methoden vergleichbar sind, können wir auch Abweichungen im Prozess feststellen. Wenn Sie zwei PODs der gleichen Methoden prüfen, können Sie z.B. Schäden oder unzuverlässige Geräte erkennen.

[BINDT, The British Institute of Non-Destructive Testing. Probability Of Detection.]

Der POD kann auch eine Motivation sein, an die Grenzen des Inspektionssystems zu gehen. Die kleinste Ungänze, die wir in einem System finden können, wird als Intrinsic Capability bezeichnet. Wir wollen die ’90/95′ so nah wie möglich an diesen Punkt heranbringen, um diese Leistungslücke zu schließen.

Die folgende Grafik zeigt ein Beispiel für diese Lücke. Das System findet die meiste Zeit Ungänzen mit einer Größe von 22 mm, könnte aber tatsächlich nahe an 2 mm herankommen.

 

Dies ist die beste Leistung, die Ihr System oder Ihre Methode erreichen könnte. Je größer der Abstand, desto mehr können Sie verbessern.

Wie kann man die POD verbessern?

Es gibt verschiedene Faktoren, die die Genauigkeit der POD bestimmen. Menschen, Anwendungen und Geräte bilden das Umfeld jeder Branche. Eine eingehende Überprüfung all dieser Faktoren wird Ihnen helfen, POD erfolgreich zu bestimmen und zu verbessern.

  1. Verstehen Sie, wie Sie alle Werte ermittelt haben.
  2. Überprüfen Sie das Verfahren und das Equipment.
  3. Berücksichtigen Sie die menschlichen Faktoren, die Anwendungsbedingungen
  4. Untersuchen Sie die Empfindlichkeit, Auflösung und Komplexität der Ausrüstung.
  5. Machen Sie sich Ihrer Annahmen & Hypothesen bewusst.

Dieser Prozess kann Ihnen z.B. zeigen, dass Ihr Inspektionsteam in einer Einrichtung schlechter ist als in einer anderen, weil es alte Ausrüstung verwendet oder weil in der anderen Einrichtung ein sehr erfahrener Prüfer anwesend ist.

Wenn Sie mehr über menschliche Faktoren in der ZfP erfahren möchten, lesen Sie unseren Artikel:

6 Menschliche Einflüsse in der ZfP/NDE

Was Sie tun sollten, ist, die Leistungslücke zu schließen und auf die Intrinsic Capability Ihres Systems hinzuarbeiten.

Welche ZfP Software kann die POD verbessern?

Wir verbessern die POD durch den Einsatz künstlicher Intelligenz (KI). Dies ist eine Methode, um menschliche Fehler zu minimieren und den Prüfern zu helfen, Ungäzen zu finden. KI ist Teil einiger Technologien, die die Zukunft von NDT 4.0 prägen werden.

Um bei der Untersuchung und Auswertung Zeit und Nerven zu sparen, sollte das richtige Werkzeug eingesetzt werden. Oft ist auch eine Interpretation von Fehlstellen nicht eindeutig, so dass man einen Kollegen um Rat fragt. Der sentin EXPLORER erleichtert die Auswertung durch die automatische Analyse und Markierung von Defekten.

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