MTBF-Ermittlung
MTBF-Ermittlung und Ausfallrate
Bestimmung von Zuverlässigkeitsparametern für Ihre Systeme und Bauteile
MTBF Ausfallrate MTBF-Ermittlung und Berechnung
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.
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, MLD, MFDT, …
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.