MTBF-Ermittlung

Bestim­mung von Zuver­läs­sig­keits­pa­ra­me­tern für Ihre Sys­te­me und Bauteile

Wir schätzen und berechnen MTBF bzw. Ausfallraten für Ihre Technik anhand anerkannter Datensammlungen und Verfahren.

Im Rah­men von Ange­bo­ten oder im Zusam­men­hang mit RAM- und Sicher­heits­nach­wei­sen sowie bei LCC-Kalkulationen wer­den von den Her­stel­lern häu­fig geeig­ne­te Zuver­läs­sig­keits­pa­ra­me­ter für Ihre Pro­duk­te abgefordert.

In den meis­ten Fäl­len feh­len jedoch aus­wert­ba­re Feld­da­ten, die es gestat­ten, das zeit­ab­hän­gi­ge Zuver­läs­sig­keits­ver­hal­ten mit Hilfe von mathematisch-statistischen Ver­fah­ren zu beschrei­ben. Daher muss auf ande­re Quel­len zurück­ge­grif­fen wer­den, die zumin­dest nähe­rungs­wei­se eine mitt­le­re Zuver­läs­sig­keits­be­wer­tung ermöglichen.

Den ent­schei­den­den Para­me­ter bil­det dabei der MTBF-Wert (Mean Time Bet­ween Fail­u­res – Mitt­le­rer Aus­fall­ab­stand). Im Rah­men von Ange­bo­ten oder im Zusam­men­hang mit RAM- und Sicher­heits­nach­wei­sen sowie bei LCC-Kalkulationen wer­den von den Her­stel­lern häu­fig geeig­ne­te Zuver­läs­sig­keits­pa­ra­me­ter für Ihre Pro­duk­te abgefordert.

Zuverlässigkeit MTBF Ausfallrate Datensammlung

Wichtige branchenübergreifende Zuverlässigkeitsdatensammlungen

Elektronische Komponenten

IEC 61709

ERPD (Elec­tro­nics Parts Relia­bi­li­ty Data)

Sie­mens 29500

MIL-HDBK-217F

Tel­cor­dia SR-332

FIDES

China GJB/z 299B

Nichtelektronische Komponenten

NPRD-2016 (Non-Electronics Parts Relia­bi­li­ty Data)

NSWC-98

Bar­rin­ger Weibull-Datenbank

Wie wir sie unterstützen können:

  • Mode­ra­ti­on einer sys­te­ma­ti­schen Pro­dukt­ana­ly­se zur Ermitt­lung der zuver­läs­sig­keits­re­le­van­ten Systemstruktur
  • Aus­wahl von pas­sen­den Standard-Zuverlässigkeitsdatensammlungen
  • Erar­bei­tung von Vor­schlä­gen für geeig­ne­te Zuverlässigkeitsparameter
  • Unter­stüt­zung und Doku­men­ta­ti­on von Expertenschätzungen
  • Durch­füh­rung von Sys­tem­be­rech­nun­gen auf Basis der Zuver­läs­sig­keits­struk­tur (z. B. mit­tels Feh­ler­baum­ana­ly­se FTA oder Zuver­läs­sig­keits­block­dia­gramm RBD)
  • Über­prü­fung Ihrer selb­stän­dig ermit­tel­ten MTBF-Werte
  • Ablei­tung wei­te­rer wich­ti­ger RAMS-Parameter: MTTR, MLDMFDT, …

Wichtige Zusatzinformationen zur MTBF-Ermittlung

Was ist bei der Nutzung von Zuverlässigkeitsdatensammlungen zu beachten?

Zwi­schen den ein­zel­nen Daten­samm­lun­gen exis­tie­ren für die­sel­ben Pro­dukt­ka­te­go­rien zum Teil sehr große Abwei­chen. Es ist daher zu emp­feh­len, dass nur Para­me­ter abge­lei­tet wer­den, deren Daten­grund­la­gen (Ein­satz­be­din­gun­gen, Erfas­sungs­zeit­räu­me, etc.) bekannt sind und die auf die­ser Basis tat­säch­lich geeig­ne­te Refe­renz­wer­te bilden.

Je umfas­sen­der und viel­fäl­ti­ger die Daten einer Zuver­läs­sig­keits­da­ten­samm­lung mit genau­er Auf­schlüs­se­lung ver­füg­bar sind, desto bes­ser sind diese Daten­grund­la­gen für die Zuver­läs­sig­keits­pro­gno­se geeignet.

Eine ganze Reihe von Zuver­läs­sig­keits­da­ten­samm­lun­gen erfor­dern die Umset­zung bestimm­ter Berech­nungs­mo­del­le, die oft­mals von einer Viel­zahl von Fak­to­ren abhän­gen. Die rich­ti­ge Anwen­dung die­ser Model­le setzt viel Hin­ter­grund­wis­sen vor­aus ist auch zeit­lich häu­fig sehr aufwendig.

Zu emp­feh­len sind Soft­ware­lö­sun­gen, die eine dia­log­ba­sier­te Ein­ga­be und eine geziel­te Nut­zer­füh­rung durch die Berech­nungs­mo­del­le ermöglichen.

Warum reicht das reine Nachschlagen und addieren von MTBF-Werten oft nicht aus?

Die Ver­wen­dung von Refe­renz­wer­ten aus Standard-Datensammlungen ist in den wenigs­ten Fäl­len eindeutig.

Zudem sind die Beschrei­bun­gen der Refe­renz­kom­po­nen­ten und -pro­duk­te in der Regel ziem­lich uni­ver­sell gehal­ten, so dass ein Ver­gleich mit dem kon­kre­ten Anwen­dungs­fall nicht tri­vi­al ist. Und als wei­te­re Schwie­rig­keit kommt noch oft hinzu, dass zu einem Refe­renz­pro­dukt meh­re­re unter­schied­li­che Zuver­läs­sig­keits­pa­ra­me­ter ange­ge­ben sind, ohne dass Bedin­gun­gen, die der Ermitt­lung der Kenn­wer­te zugrun­de lagen, bekannt sind.

Die Kom­bi­na­ti­on unse­rer lang­jäh­ri­gen Erfah­run­gen und Ihrer detail­lier­ten Pro­dukt­kennt­nis­se wird das Auf­fin­den von geeig­ne­ten und nach­voll­zieh­ba­ren Para­me­tern unterstützen.

In einer gan­zen Reihe von Anwen­dungs­fäl­len las­sen sich der MTBF-Wert bzw. die Aus­fall­ra­te für das jewei­li­ge Pro­dukt nicht direkt bestim­men, son­dern müs­sen aus den Para­me­tern der Sub­sys­te­me und Kom­po­nen­ten ermit­telt werden.

Hier­bei spielt dann auch die Sys­tem­s­truk­tur eine wich­ti­ge Rolle. Die Refe­renz­pa­ra­me­ter wer­den aus den Zuver­läs­sig­keits­da­ten­samm­lun­gen für die Kom­po­nen­ten bzw. für die Sub­sys­te­me abge­lei­tet und dann mit­tels Feh­ler­baum­rech­nung (FTA) auf das Gesamt­sys­tem hochgerechnet.

Auch hier­bei unter­stüt­zen wir Sie mit unse­ren viel­fäl­ti­gen Projekterfahrungen.

Warum kann es zu deutlichen Abweichungen zwischen den prognostizierten MTBF-Werten oder Ausfallraten und den später im Feldeinsatz ermittelten Parametern kommen?

Abwei­chun­gen zwi­schen pro­gnos­ti­zier­ten und rea­li­sier­ten Zuver­läs­sig­keits­pa­ra­me­tern müs­sen nicht zwangs­läu­fig in einer feh­ler­haf­ten Pro­gno­se begrün­det liegen.

Weil die aus dem Betrieb der Pro­duk­te zu ermit­teln­den Para­me­ter nicht direkt gemes­sen wer­den kön­nen, son­dern mit­tels sta­tis­ti­scher Feld­da­ten­ana­ly­sen bestimmt wer­den müs­sen, kann die Ursa­che für Abwei­chun­gen auch in die­sem Ver­fah­ren liegen.

Mögliche Gründe, die auf ein fehlerhaftes Prognoseverfahren zurückzuführen sind:
  • Umwelt­ein­flüs­se falsch modelliert
  • zusätz­li­che Stres­s­ein­flüs­se nicht berücksichtigt
  • unrea­lis­ti­sche Qua­li­täts­an­nah­men für die Kom­po­nen­ten getroffen
  • ein­zel­ne Teile/Subsysteme bei der Sys­tem­s­truk­tu­rie­rung vergessen
  • Soft­ware­feh­ler nicht berücksichtigt
  • Mehr­fach­feh­ler nicht oder nicht kor­rekt modelliert
Mögliche Gründe, die eine fehlerhafte Analyse der Felddaten vermuten lassen:
  • keine Unter­schei­dung der ver­schie­de­nen zuver­läs­sig­keits­re­le­van­ten Ereig­nis­se (z. B. keine Dif­fe­ren­zie­rung zwi­schen vor­beu­gen­der und kor­rek­ti­ver Instandhaltung)
  • keine Berück­sich­ti­gung unter­schied­li­cher Bauteil- und Software-Versionen
  • keine Aus­klam­me­rung mensch­li­cher Fehlhandlungen
  • Feh­ler bei der Datenerfassung
  • Ein­zel­ne Erfas­sung und Berück­sich­ti­gung von Mehrfachfehlern

Was ist bei Expertenschätzungen zu beachten?

Sind keine ver­läss­li­chen Daten oder Refe­renz­wer­te ver­füg­bar und ist ein Exper­ten­ur­teil der ein­zig mög­li­che Ansatz ist, gestat­tet zum Bei­spiel die DIN EN 50126-2 nicht zuletzt auch eine Expertenschätzung.

Die­ses Exper­ten­ur­teil soll so objek­tiv wie mög­lich erfol­gen und muss damit fol­gen­de Bedin­gun­gen erfüllen:

  • Die Schät­zung soll nicht nur von einer Per­son durch­ge­führt wer­den, son­dern es wird die Mit­ar­beit und Zustim­mung von meh­re­ren unab­hän­gi­gen Fach­leu­ten ein­ge­for­dert. Die Über­ein­stim­mung der Schät­z­er­geb­nis­se mit aner­kann­tem Fach­wis­sen erhöht das Ver­trau­en in die Bewertung.
  • Die betei­lig­ten Exper­ten sol­len ange­mes­se­nes Fach­wis­sen in dem jewei­li­gen Fach­ge­biet besitzen.
  • Die Beur­tei­lung soll mög­lichst alle erfor­der­li­chen Fach­ge­bie­te mit einbinden.
  • Es wird ein gemein­sa­mes Ver­ständ­nis des zugrun­de geleg­ten Bewer­tungs­maß­stabs durch alle Exper­ten gefordert.

Zur Sicher­stel­lung der Trans­pa­renz und Plau­si­bi­li­tät des Exper­ten­ur­teils müs­sen die Vor­ge­hens­wei­se und die Ergeb­nis­se des Ver­fah­rens doku­men­tiert wer­den. Damit wird die Inte­gri­tät der abge­lei­te­ten Werte auf­ge­zeigt und die Schluss­fol­ge­run­gen kön­nen durch unab­hän­gi­ge Drit­te nach­voll­zo­gen wer­den. Die Doku­men­ta­ti­on soll die Teil­neh­mer und deren jewei­li­ges Fach­ge­biet ent­hal­ten und dar­über hin­aus die wich­tigs­ten Hin­ter­grund­in­for­ma­tio­nen für das durch­ge­führ­te Ver­fah­ren (Ver­wei­se auf Ver­öf­fent­li­chun­gen, Quel­len, Annah­men, bewusst aus­ge­schlos­se­ne Aspek­te mit Begründung, …).

Fehlerbaumanalyse

Ins­be­son­de­re bei mehr­ka­na­li­gen Sys­te­men oder mehr­di­men­sio­na­len Funk­ti­ons­be­zie­hun­gen reicht die ein­fa­che Parts-Count-Methode zur Ermitt­lung des bzw. der Aus­fall­ra­te nicht mehr aus.

In die­sem Fall ist ein Feh­ler­baum oder ein Zuver­läs­sig­keits­block­dia­gramm (RBD) zu erar­bei­ten, um das Aus­fall­ver­hal­ten eines Sys­tems zu bestimmen.

Felddatenanalyse und FRACAS

Unse­re Erfah­rung: Die Ergeb­nis­se einer Berech­nung bzw. Schät­zung des MTBF bzw. der Aus­fall­ra­te nach aner­kann­ten Ver­fah­ren führt meist zu sehr kon­ser­va­ti­ven Ergebnissen.

Erst eine ver­glei­chen­de Feld­da­ten­ana­ly­se lie­fert eine belast­ba­re Aus­sa­ge dar­über, wie sich Ihre Tech­nik im Betriebs­ein­satz wirk­lich ver­hält. Als Her­stel­ler wer­den Sie damit in die Lage ver­setzt, rea­lis­ti­sche Garan­tien für ähn­li­che Ent­wick­lun­gen abge­ben zu kön­nen. Als Betrei­ber wis­sen Sie damit, wel­che Zuver­läs­sig­keit sie für neu beschaff­te Tech­nik for­dern können.