Mean Time Between Failures (MTBF)

Definition von Mean Time Between Failures (MTBF):

Mean Time Between Failures (MTBF) ist ein Maß für die durchschnittliche Betriebszeit eines Systems oder einer Komponente zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ausfällen. Es gibt an, wie lange ein System im Durchschnitt funktionsfähig bleibt, bevor es zu einem Fehler oder Ausfall kommt. Die MTBF wird in der Regel in Stunden angegeben und ist ein wichtiger Indikator für die Zuverlässigkeit von Systemen.

MTBF wird hauptsächlich in Bereichen wie der Elektronik, Maschinenbau und IT verwendet, um die Zuverlässigkeit von Geräten, Maschinen oder Netzwerken zu bewerten und zu verbessern. Eine höhere MTBF deutet auf eine höhere Zuverlässigkeit hin, da das System länger ohne Ausfälle funktioniert.

Wie wird MTBF berechnet?

Die Mean Time Between Failures (MTBF) wird berechnet, indem die gesamte Betriebszeit eines Systems durch die Anzahl der aufgetretenen Ausfälle in diesem Zeitraum geteilt wird.

Die Berechnungsformel lautet:

 

MTBF = Gesamte Betriebszeit / Anzahl der Ausfälle

 

Schritte zur Berechnung von MTBF:

1. Gesamte Betriebszeit: Addiert wird die gesamte Zeit, in der das System oder die Komponente in Betrieb war, also die Zeit, in der es ohne Ausfälle funktioniert hat. Diese Zeit wird meist in Stunden angegeben.
2. Anzahl der Ausfälle: Gezählt wird, wie oft das System in dem betrachteten Zeitraum ausgefallen ist. Dabei werden nur tatsächliche Ausfälle erfasst, bei denen das System nicht mehr funktioniert und eine Reparatur oder ein Austausch erforderlich ist.
3. Berechnung: Geteilt wird die gesamte Betriebszeit durch die Anzahl der Ausfälle.

Berechnungsbeispiel:

– Ein System läuft 10.000 Stunden und fällt während dieser Zeit dreimal aus.
– MTBF = 10.000 Stunden / 3 Ausfälle = 3.333,33 Stunden

Ergebnis: Das System ist im Durchschnitt 3.333,33 Stunden gelaufen, bevor es zu einem Ausfall gekommen ist.

Wichtig zu wissen:

• MTBF gilt nur für reparierbare Systeme, bei denen nach einem Ausfall die Betriebszeit fortgesetzt wird.
• Es handelt sich um einen Durchschnittswert und nicht um eine garantierte Zeitspanne, in der kein Ausfall auftritt.

8 Gründe bzw. Vorteile, warum MTBF wichtig ist:

Mean Time Between Failures (MTBF) ist aus mehreren Gründen ein wichtiges Maß in der Technik und im betrieblichen Umfeld. Es dient als zentraler Indikator für die Zuverlässigkeit eines Systems oder einer Komponente und bietet zahlreiche Vorteile:

1. Messung der Zuverlässigkeit: MTBF gibt an, wie lange ein System oder eine Komponente durchschnittlich ohne Ausfall betrieben werden kann. Eine hohe MTBF bedeutet, dass das System zuverlässig ist und über längere Zeiträume funktioniert, bevor ein Fehler auftritt. Das ist besonders in sicherheitskritischen Bereichen wie der Luftfahrt oder der Medizintechnik wichtig, wo Systemausfälle schwerwiegende Folgen haben können.
2. Planung von vorbeugender Wartung: Unternehmen verwenden MTBF, um ihre Wartungsstrategien zu optimieren. Durch das Wissen, wie lange ein System im Durchschnitt läuft, bevor es ausfällt, können sie Wartungsmaßnahmen proaktiv planen und durchführen, bevor ein Ausfall auftritt. Dies hilft, ungeplante Stillstände zu minimieren und die Verfügbarkeit von Maschinen und Anlagen zu maximieren.
3. Kostenreduzierung: Durch eine höhere Zuverlässigkeit und die Möglichkeit, Wartungsarbeiten im Voraus zu planen, können Unternehmen ihre Betriebskosten senken. Ungeplante Ausfälle führen oft zu teuren Reparaturen und Produktionsausfällen, während geplante Wartungen kosteneffizienter durchgeführt werden können.
4. Verbesserung der Produktqualität: MTBF liefert wertvolle Informationen für Ingenieure und Designer, um die Qualität eines Produkts oder Systems zu verbessern. Wenn die MTBF niedrig ist, weist das auf Schwachstellen hin, die behoben werden müssen. Durch die Analyse von Ausfällen und die Erhöhung der MTBF können Unternehmen die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit ihrer Produkte steigern.
5. Kundenzufriedenheit und Vertrauen: Zuverlässige Produkte, die weniger häufig ausfallen, führen zu einer höheren Kundenzufriedenheit. Kunden bevorzugen Produkte mit einer hohen MTBF, da diese über längere Zeiträume hinweg ohne Probleme funktionieren, was ihr Vertrauen in das Produkt und die Marke stärkt.
6. Benchmarking und Produktvergleich: MTBF wird häufig verwendet, um die Zuverlässigkeit von verschiedenen Produkten oder Systemen zu vergleichen. Ein höherer MTBF-Wert ist oft ein Verkaufsargument, da er darauf hinweist, dass das Produkt seltener ausfällt und insgesamt robuster ist.
7. Erfüllung von vertraglichen Anforderungen (SLAs): In vielen Service Level Agreements (SLAs) ist die MTBF eine wichtige Kennzahl, um die Zuverlässigkeit eines Produkts oder einer Dienstleistung zu gewährleisten. Unternehmen sind oft verpflichtet, eine bestimmte Zuverlässigkeit zu garantieren, und eine niedrige MTBF kann zu Vertragsstrafen führen.
8. Optimierung von Design und Produktion: MTBF-Analysen helfen, Schwachstellen im Design oder in der Fertigung eines Produkts zu identifizieren. Dies ermöglicht es, gezielte Verbesserungen vorzunehmen und zukünftige Ausfälle zu reduzieren, was wiederum die Gesamteffizienz erhöht.

Anwendungsbereiche und Situationen, in denen MTBF zum Einsatz kommt:

1. Produktentwicklung und -design:
   In der Entwicklungsphase neuer Produkte oder Systeme wird MTBF genutzt, um die Zuverlässigkeit der geplanten Komponenten zu bewerten. Entwickler und Ingenieure setzen MTBF ein, um Schwachstellen frühzeitig zu identifizieren und die Konstruktion so zu optimieren, dass das fertige Produkt eine höhere Lebensdauer und Zuverlässigkeit aufweist.

2. Wartungsplanung:
   MTBF spielt eine zentrale Rolle bei der Festlegung von vorbeugenden Wartungsplänen. Unternehmen verwenden diese Kennzahl, um die Zeitabstände zwischen den Wartungsmaßnahmen zu bestimmen und damit ungeplante Ausfälle zu vermeiden. Durch die rechtzeitige Durchführung von Wartungsarbeiten basierend auf der MTBF wird die Zuverlässigkeit erhöht und die Lebensdauer von Maschinen und Anlagen verlängert.

3. Bewertung der Zuverlässigkeit von bestehenden Systemen:
   MTBF wird auch genutzt, um die Zuverlässigkeit bestehender Systeme und Infrastrukturen zu überwachen. Anhand der berechneten MTBF können Unternehmen Rückschlüsse auf die aktuelle Leistung ihrer Systeme ziehen und rechtzeitig Maßnahmen zur Verbesserung einleiten, wenn die MTBF unter den Erwartungen liegt.

4. Vergleich von Produkten und Systemen:
   Hersteller und Verbraucher verwenden MTBF, um verschiedene Produkte oder Systeme miteinander zu vergleichen. Ein höherer MTBF-Wert zeigt an, dass ein Produkt oder System tendenziell zuverlässiger ist und weniger häufig ausfällt, was es für potenzielle Käufer attraktiver macht.

5. Service Level Agreements (SLAs):
   In Service Level Agreements zwischen Kunden und Anbietern wird die MTBF häufig verwendet, um Mindestanforderungen an die Zuverlässigkeit festzulegen. Unternehmen, die Dienstleistungen oder technische Systeme bereitstellen, müssen eine gewisse MTBF einhalten, um Vertragsstrafen oder Schäden an der Kundenbeziehung zu vermeiden.

6. Qualitäts- und Sicherheitskontrolle:
   In sicherheitskritischen Bereichen, wie der Luft- und Raumfahrt, Medizintechnik oder Automobilindustrie, ist MTBF besonders wichtig. Sie wird verwendet, um sicherzustellen, dass sicherheitsrelevante Systeme und Geräte zuverlässig funktionieren, da ein Ausfall schwerwiegende Konsequenzen haben könnte.

7. Reduzierung von Ausfallzeiten und Kosten:
   In der Produktion und in der industriellen Fertigung wird MTBF genutzt, um Ausfallzeiten zu minimieren. Wenn Unternehmen die MTBF ihrer Maschinen kennen, können sie präventiv Wartungsmaßnahmen einplanen und so die Produktivität steigern und die Kosten für ungeplante Ausfälle reduzieren.

8. Risiko- und Zuverlässigkeitsanalysen:
   In der Risikoanalyse wird MTBF genutzt, um das Ausfallrisiko eines Systems zu quantifizieren. Dies hilft Unternehmen, mögliche Gefahren und Risiken im Voraus zu erkennen und entsprechende Gegenmaßnahmen zu ergreifen, um Ausfälle zu vermeiden oder abzumildern.

Fazit:

MTBF wird immer dann genutzt, wenn die Zuverlässigkeit eines Systems, einer Komponente oder eines Produkts bewertet, verglichen oder verbessert werden soll. Sie ist besonders nützlich in Bereichen, in denen die Vermeidung von Ausfällen entscheidend für den Erfolg oder die Sicherheit ist, und hilft Unternehmen dabei, die Effizienz zu steigern, Kosten zu senken und die Lebensdauer ihrer Anlagen zu verlängern.