MTBF – Mean Time between Failure

Mean Time Between Failure ist ein Maß dafür, wie zuverlässig ein Hardwareprodukt oder eine Hardwarekomponente ist. MTBF, als Instandhaltungsmetrik, gibt die Dauer an, in welcher ein Gerät störungsfrei arbeitet.

Was ist die MTBF?

Die mittlere Ausfallzeit (MTBF) misst die durchschnittliche Betriebszeit einer Anlage zwischen Ausfällen oder Stillständen. Genauer: Mean Time between Failure stellt die „Betriebszeit“ zwischen zwei Ausfallzuständen eines zu reparierbaren Systems während des Betriebs dar. Durch die Erfassung und Auswertung dieser Metrik erhalten Unternehmen einen Überblick zur Verfügbarkeit ihrer Anlagen. Die MTBF ist demnach ein gutes Beispiel dafür, wie Instandhalter CMMS-Date (Computerized Maintenance Management System) nutzen können, um Ausfälle zukünftig zu vermeiden, bevor sie auftreten.

MTBF – für was?

Es ist wichtig zu beachten, dass die MTBF Berechnung nur für die Maschinen von Nutzen ist, welche tatsächlich eine Instandhaltung benötigen (siehe dazu im Vergleich MTTF). Instandhalter können somit Eventualfälle planen, welche eine Reparatur von Schlüsselkomponenten erfordern. Das Wissen um den MTBF Wert liefert Erkenntnisse, um fundierte Entscheidungen über die Anlage(n) zu treffen. Der Anwender kann die MTBF dafür heranziehen, um Service- oder Wartungspläne festzulegen.

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Wie wird die MTBF genutzt?

Die MTBF bezieht sich auf die Verfügbarkeit der Gerätschaft. Die Verfügbarkeit, auch Uptime genannt, ist einer der Schlüsselindikatoren für die Gesamteffektivität der Anlagen und steht im Mittelpunkt der Produktivitätssteigerung. MTBF ist das arithmetische Mittel (der Mittelwert) zwischen den Ausfällen eines bestimmten Systems und wird im Normalfall in Stunden gemessen.

Dieser Wert soll die durchschnittliche Zeitspanne darstellen, die zwischen zufälligen Ausfällen einer größeren Stichprobe über einen langen Zeitraum für eine bestimmte Komponente vergeht. Die MTBF ist somit ein Indikator für die Systemzuverlässigkeit.

MTBF – Berechnung

Die MTBF wird berechnet, indem die Gesamtzeit, die ein Equipment läuft (Betriebszeit), durch die Anzahl der Ausfälle dividiert wird, welche im gleichen Zeitraum aufgetreten sind.

Je höher die MTBF, desto zuverlässiger sollte der Vermögenswert sein, bevor er ausfällt. Für die meisten Anlagen liegt der Messungswert der MTBF typischerweise in Tausenden bis sogar Zehntausenden von Stunden zwischen den Ausfällen. Die folgenden zwei Beispiele haben zur vereinfachten beispielhaften Veranschaulichungen eine deutlich geringere MTBF.

MTBF gibt die Dauer an, in welcher ein Gerät störungsfrei arbeitet.

Abbildung 1: MTBF-Berechnung

Beispielszenario 1

Im einfachen Beispiel wird von einem mechanischen Mischer ausgegangen, welcher für einen Betrieb von 10 h Betriebszeit pro Tag ausgelegt ist. Wenn der mechanische Mischer nach einem störungsfreien Betrieb von 5 Tagen nun ausfällt, beträgt die MTBF-Zeit in diesem Fall 50 Stunden:

MTBF= (10 h pro Tag * 5 Tage) / 1 Ausfall = 50 h

Die MTBF Berechnung erfordert mehrere Schritte, wenn längere Zeiträume mit erhöhtem Auftreten von Ausfällen berücksichtigt werden. Zur Veranschaulichung dient das Beispielszenario 2.

Beispielszenario 2

Angenommen, der gleiche mechanische Mischer aus dem Beispiel zuvor, welcher 10h Betriebszeit pro Tag läuft, fällt innerhalb von 10 Tagen zweimal aus. Der erste Ausfall trat bereits 25 h nach der Startzeit auf und dauerte insgesamt 3 Stunden. Der zweite Ausfall trat 50 h nach der Startzeit auf und es dauerte 4 Stunden, bis der Mischer wieder einwandfrei funktionierte.

Ausgehend von der Zeitachse kann die Gesamtbetriebszeit der Maschine leichter berechnet werden. Für das Beispiel ist die Gesamtbetriebszeit die Summe von 25, 22 und 46 h.

In Anbetracht der Gesamtverfügbarkeit und der Anzahl der Ausfälle wird die Berechnung der MTBF folgendermaßen durchgeführt:

MTBF= (25 h + 22 h + 46 h) / 2 Ausfälle = 93 h / 2 Ausfälle
= 46, 5 h

MTBF für Ihr Instandhaltungsteam

Häufig benutzen Instandhaltungsmanager das KPI, um die Wahrscheinlichkeit eines Anlagenausfalls in einem bestimmten Zeitraum zu prognostizieren. Instandhalter können die MTBF nutzen, um Inspektionspläne oder präventive Wartungsaufgaben anzupassen. Wenn beispielsweise das Asset aus den gleichen Gründen mehrfach ausfällt, wurde die Ursache möglicherweise noch nicht gefunden. Einige Wartungsarbeiten berücksichtigen in der MTBF, basierend auf der Wahrscheinlichkeit, dass das Gerät ausfällt, die Höhe der zu erwartenden Gebühren hinsichtlich Reparaturkosten, Ausfallkosten etc.

Wenn die CMMS-Software beispielswiese zeigt, dass ein Band nach 700 Betriebsstunden wahrscheinlich ausfällt, erstellt es einen PM-Plan, dass das Band rechtzeitig gewartet wird, bevor es unwiederbringlich irreparabel ist. Das Band wird somit vor dem zu erwarteten Ausfall ausgetauscht, z.B. etwa nach 650 Betriebsstunden.

MTBF vs. MTTF

Eine weitere Instandhaltungsmetrik, die die Zeit mit dem Ausfall in Beziehung stellt, ist die mittlere Zeit bis zum Ausfall (MTTF bzw. Mean Time To Failure). MTTF quantifiziert die Zeit, bevor ein Gerät vollständig ausfällt. Der Unterschied von MTTF zu MTBF besteht darin, dass MTTF-Berechnung nur für Geräte gilt, die nicht reparierbar sind und als Totalschaden gelten. Es wird demnach von ausgegangen, dass die Anlage nach Erreichen der MTTF seine maximale Anzahl an Betriebsstunden erreicht hat und als komplett zu ersetzen gilt.

Fazit

Mean Time between Failure ist ein wichtiger KPI für Ihre Instandhaltung. Generell gilt: Je höher der MTBF-Wert, desto zuverlässiger ist das Gerät. Inspektionspläne und Wartungsarbeiten können präventiv angepasst werden, sodass sich die Effizienz Ihrer Anlagen langfristig maßgeblich steigert.

Sie haben Fragen zu den KPIs der Instandhaltung? Unsere Experten von Maintcare stehen für weitere Fragen gerne zur Verfügung. Kontaktieren Sie uns einfach.


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