Definition MTBF | Mean Time Between Failures Was ist Mean Time Between Failures (MTBF)?

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Mean Time Between Failures ist eine wichtige Kennzahl der Instandhaltung. Sie benennt die durchschnittliche Betriebsdauer zwischen den Ausfällen eines reparierbaren Systems oder einer reparierbaren Systemkomponente. Die MTBF gibt damit Auskunft über die Zuverlässigkeit des betrachteten Systems. Mit ihrer Hilfe lassen sich Ausfälle während eines Betriebszeitraums vorhersagen und Instandhaltungsmaßnahmen planen.

MTBF ist das Akronym für Mean Time Between Failures. Die deutsche Übersetzung lautet "mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen". Es handelt sich um eine wichtige Kennzahl der Instandhaltung. Sie lässt sich bei reparierbaren Systemen oder Systemkomponenten ermitteln und benennt die durchschnittliche Betriebszeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ausfällen. Die MTBF hilft bei der Beurteilung der Verfügbarkeit und der Zuverlässigkeit des betrachteten Systems. Je größer die MTBF ist, desto länger ist die mittlere störungsfreie Betriebszeit zwischen den auftretenden Ausfällen und desto zuverlässiger und verfügbarer ist das System.

Auf Basis der MTBF lassen sich Ausfälle während eines bestimmten Betriebszeitraums vorhersagen und Maßnahmen zur Instandhaltung des Systems rechtzeitig einplanen. Häufig wird die MTBF in Stunden angegeben. Je nach Anlage, System oder Komponente, für die die Kennzahl bestimmt wird, kann es sich aber auch um Tage, Wochen, Monate oder sogar Jahre handeln. Die MTBF wird in vielen Normen und Standards erwähnt. Das Internationale Elektrotechnische Wörterbuch (IEV), auch als Electropedia bezeichnet, beziehungsweise die Normenreihe IEC 60050 der International Electrotechnical Commission (IEC) enthält eine Begriffsdefinition der MTBF.

Berechnung der Mean Time Between Failures

Die Mean Time Between Failures kann für einzelne Komponenten, aber auch für komplexe Systeme bestehend aus in Serie oder in Reihe geschalteten Einzelkomponenten ermittelt werden. Für ein Einzelsystem wird die Berechnung wie folgt durchgeführt.

Grundlage zur Berechnung der MTBF in einem gewählten Betrachtungszeitraum sind die Gesamtbetriebsstunden, die eine Anlage oder ein System in diesem Betrachtungszeitraum störungsfrei lief, und die Anzahl der in diesem Betrachtungszeitraum aufgetretenen Ausfälle beziehungsweise der ungeplanten Abschaltungen.

Die Formel zur Berechnung der Mean Time Between Failures lautet:

Ein Berechnungsbeispiel: Eine Anlage ist in einem Betrachtungszeitraum von 100 Tagen bei drei Ausfällen insgesamt 300 Stunden ausgefallen. Die restliche Zeit lief sie störungsfrei. Damit beträgt die störungsfreie Gesamtbetriebszeit 100 * 24 Stunden - 300 Stunden = 2.100 Stunden.

MTBF = 2.100 Stunden / 3 Ausfälle = 700 Stunden.

Abgrenzung der Metriken MTBF, MTTF und MTTR

Die Mean Time Between Failures ist eine Metrik für Systeme, die sich reparieren lassen. Bei nicht reparierbaren Systemen oder Komponenten wird die Metrik Mean Time To Failure (MTTF) verwendet. Sie benennt die mittlere Zeit von der Inbetriebnahme bis zum Ausfall des betrachteten Systems. Das ausgefallene System wird nicht repariert, sondern ersetzt. Die MTTF ist dementsprechend die mittlere Lebensdauer des Systems.

Eine weitere wichtige Instandhaltungsmetrik ist die MTTR. Sie ist die mittlere Reparaturzeit. MTTR steht für "Mean Time To Repair" oder "Mean Time To Recovery". Mit der MTTR lässt sich die durchschnittliche Wiederherstellungszeit eines ausgefallenen Systems benennen. Für eine hohe Verfügbarkeit sollte die MTTR eine möglichst kurze Zeitspanne sein. Die drei Kennzahlen Verfügbarkeit, MTTR und MTBF stehen in einem direkten Verhältnis, das sich über eine Gleichung beschreiben lässt. Sie lautet:

Ein Berechnungsbeispiel:

Somit lässt sich die Verfügbarkeit aus dem obigen Beispiel folgendermaßen errechnen:

Verfügbarkeit = 700 Stunden / (700 Stunden + (300 Stunden / 3 Ausfälle)) = 700 Stunden / 800 Stunden = 87,5 Prozent

Anwendungsbereiche der Kennzahl Mean Time Between Failures

Die Mean Time Between Failures kommt im Rahmen des Zuverlässigkeits­managements und der Instandhaltung von technischen Erzeugnissen in vielen verschiedenen Bereichen für unterschiedlichste Systeme, Anlagen und technische Komponenten zum Einsatz. Sie wird beispielsweise im Maschinen- und Anlagenbau, in der Computertechnik, in der Verfahrens- und Produktionstechnik, in der Automobilwirtschaft und Fahrzeugtechnik, in der Luftfahrt, in der Elektrotechnik, in der Nachrichtentechnik, in der Schwerindustrie und in vielen weiteren Bereichen verwendet. Mithilfe der MTBF lassen sich in all diesen Bereichen Inspektionen und Wartungsarbeiten planen oder präventiv anpassen. Der Reparaturaufwand oder Ersatzteilbedarf wird durch die Kennzahl abschätzbar.

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