Produktlebensdauer

Der B10-Wert wird insbesondere in der Zuverlässigkeits- und Qualitätsprüfung verwendet. Er gibt an, nach welcher Betriebsdauer 10% einer Gruppe von Produkten oder Geräten ausfallen oder nicht mehr den erforderlichen Spezifikationen entsprechen. Aufgrund unterschiedlichster Einflüsse, kann der Test nicht verallgemeinert werden (typische Anwendungsfälle).

Der B10-Wert ist Teil der "Weibull-Analyse", die in der Zuverlässigkeitsingenieurwissenschaft verwendet wird. In vielen Branchen, in denen Zuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung ist, wird der B10-Wert als eine wichtige Kennzahl betrachtet. Zum Einsatz kommt der B10-Wert in der Entwicklungsphase, der Qualitätskontrolle, der Festlegung von Garantien und Gewährleistungen, der Wartungsplanung, dem Risikomanagement, der Kundeninformation und dem Marketing verwendet.

Der B10d-Wert wird bei der Beurteilung von Sicherheitsfunktionen verwendet und gibt nach ISO 13849-1 an, wie viele Schaltzyklen verstrichen sind, bis es bei 10% der betrachteten Einheiten zu gefährlichen Ausfällen kommt. Der B10d-Wert ist somit für die Erstellung einer Risiko- und Gefährdungsanalyse relevant. Liegt keine Kenntnis über die Anzahl von gefährlichen Ausfällen vor, wird folgende Berechnung empfohlen: B10d = 2*B10. Die Berechnung des B10d-Wertes ist allerdings nicht für ein einzelnes Bauteil eines Werkstücks möglich. Der B10d-Wert wird zur Bewertung von Sicherheitsfunktionen, Normen und Standards, sicherheitsrelevanten Bauteilen, Zertifizierung von sicherheitskritischen Systemen, Risikobewertung, Planung von sicherheitsgerichteten Maßnahmen, Wartungsplanung und Lebenskostenanalyse eingesetzt.

MTTF steht für Mean Time To Failure oder auf Deutsch "Mittlere Zeit bis zum Ausfall" und gibt die mittlere Lebensdauer einer Komponente an. Nach der EN ISO 13849-1 kann das Leistungsniveau auf Grundlage des MTTF berechnet werden. Der MTTF wird für Risikobewertungen bei Bauteilen und Systemen verwendet, bei denen ein Ausfall kein unmittelbares Risiko darstellt. Zudem ist der MTTF-Wert für die CE-Kennzeichnung von Bedeutung. Der MTTF wird in Stunden angegeben und gibt an, wie lange im Durchschnitt eine bestimmte Komponente oder ein System voraussichtlich fehlerfrei funktioniert. Der MTTF wird durch Erfahrungswerte oder gezielte Versuche ermittelt. Beispielsweise beobachtet man über einen längeren Zeitraum mehrere Geräte, bis alle ausgefallen sind:

MTTF ist die Summe der Betriebszeiten aller Geräte bis zum vollständigen Ausfall geteilt durch die Anzahl der untersuchten Geräte. Der MTTF kommt in der Entwicklungsphase, der Qualitätssicherung, bei der Festlegung von Garantien und Gewährleistungen, bei der Markenkommunikation, bei der Wartungsplanung und bei der Lebenszykluskostenanalyse zum Einsatz.

Im Kontext der funktionalen Sicherheit werden Begriffe wie MTTF_d (Mean Time To Dangerous Failure) verwendet, um die Zeit bis zum Ausfall von sicherheitskritischen Teilen zu beschreiben, bei denen ein Ausfall zu gefährlichen Situationen führen kann. Der MTTF_d-Wert kann in 3 Bereiche eingeteilt werden.

Der MTTF_d-Wert kann mit dieser allgemeinen Formel berechnet werden:

MTTF_d = B10d / (0,1*n)

Genutzt wird der MTTF_d-Wert in einer funktionalen Sicherheitsanalyse, zur Bewertung sicherheitsrelevanter Bauteile, bei Normen und Standards, bei der Bewertung von Sicherheitsfunktionen, für die Berechnung der Ausfallwahrscheinlichkeit, zur Zertifizierung von sicherheitskritischen Systemen, für die Risikobewertung und zur Planung von sicherheitsgerichteten Maßnahmen.

Der Begriff "PFH" steht für "Probability of Dangerous Failure per Hour" ("Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls pro Stunde"). Der PFH-Wert ist eine Zuverlässigkeitskennzahl, die im Kontext der funktionalen Sicherheit verwendet wird, insbesondere in Normen wie der ISO 13849-1 und der IEC 62061.

Der PFH-Wert quantifiziert die Wahrscheinlichkeit, dass eine sicherheitsrelevante Funktion in einem System innerhalb einer Stunde einen gefährlichen Fehler aufweist. Für ein Subsystem wird der PFH wie folgt berechnet:

PFH = λ * 1h

Für ein gesamtes System wird der PFH anders berechnet:

PFH_gesamt= ∑^N_i=1 PFH_i = PFH₁ + PFH₂ + ... + PFH_N

In der funktionalen Sicherheit ist es wichtig, den PFH-Wert so niedrig wie möglich zu halten, um sicherzustellen, dass die Wahrscheinlichkeit gefährlicher Fehler auf einem akzeptablen Niveau liegt. Der PFH-Wert ist eine wichtige Größe im Rahmen der Risikobeurteilung und Sicherheitsbewertung.

Es ist zu beachten, dass der PFH im Kontext der funktionalen Sicherheit spezifisch auf sicherheitskritische Systeme abzielt und nicht auf allgemeine Produkte oder Anwendungen anwendbar ist.

Eingesetzt wird der PFH-Wert bei der Bewertung von Sicherheitskritischen Systemen, bei der Bewertung von Sicherheitsfunktionen, für Normen und Standards, bei Risikobeurteilungen, für die Zertifizierung von Produkten und Systemen und bei der Entwicklung einer sicherheitskritischen Software.

Der Begriff PFD steht für "Probability of Failure on Demand" und wird im Kontext der funktionalen Sicherheit verwendet.

Der PFD-Wert gibt an, mit welcher Wahrscheinlichkeit eine sicherheitskritische Funktion oder ein System versagt, wenn es aktiviert oder angefordert wird. 

Er ist eine wichtige Kennzahl bei der Bewertung der Zuverlässigkeit von sicherheitsrelevanten Systemen und Funktionen. Der PFD-Wert wird oft in Verbindung mit dem Sicherheitsintegritätslevel (SIL) verwendet, um die Leistung von Sicherheitsfunktionen zu quantifizieren. Die Berechnung des PFD-Werts erfolgt allgemein nach folgender Formel:

PFD = 1 / MTBF

Es ist wichtig den PFD-Wert so niedrig wie möglich zu halten, um die Sicherheit des Systems zu gewährleisten. Ein niedriger PFD-Wert bedeutet eine höhere Zuverlässigkeit und eine geringere Wahrscheinlichkeit von Fehlern bei Bedarf. Der PFD-Wert findet Anwendung bei der Bewertung von sicherheitskritischen Systemen, für Sicherheitsanalysen, in der Entwicklungsphase, für Normen und Standards, zur Zertifizierung von Produkten und Systemen sowie zur Bewertung von Sicherheitsinstrumentierung.

MTTR steht für "Mean Time To Repair" ("Mittlere Zeit bis zur Wiederherstellung"). Der MTTR-Wert ist eine Zuverlässigkeitskennzahl, die angibt, wie viel Zeit im Durchschnitt benötigt wird, um ein System oder eine Komponente nach einem Ausfall wiederherzustellen oder zu reparieren.

Der MTTR-Wert wird benötigt, um die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit von Systemen zu beurteilen. Ein niedriger MTTR-Wert zeigt an, dass ein System schnell wieder in den Normalbetrieb versetzt werden kann, während ein hoher MTTR-Wert darauf hinweist, dass die Reparatur mehr Zeit in Anspruch nimmt. Die Berechnung bezieht sich auf die durchschnittliche Dauer der Reparaturarbeiten nach einem Ausfall und berücksichtigt relevante Faktoren, wie die Zeit, die für die Diagnose des Problems, die Bestellung von Ersatzteilen oder andere vorbereitende Maßnahmen benötigt wird. Die Formel zur Berechnung des MTTR ist daher:

MTTR = Gesamtausfallzeit / Gesamtanzahl der Ausfälle

Zum Beispiel: Wenn ein System in einem Monat dreimal ausfällt und zu einer Gesamtausfallzeit von 6 Stunden geführt hat, dann beträgt der MTTR 2 Stunden.

Der MTTR-Wert ist besonders wichtig in Branchen, in denen die kontinuierliche Verfügbarkeit von Systemen essentiell ist. Der MTTR-Wert wird oft in Verbindung mit anderen Zuverlässigkeitskennzahlen wie dem MTBF verwendet. Verwendung findet der MTTR unter anderem in der Wartungsplanung, bei der Prognose von Reparaturzeiten, im Wartungsmanagement, bei Service Level Agreements (SLAs), für eine Lebenszykluskostenanalyse, für eine kontinuierliche Verbesserung, zur Risikobewertung oder einer Notfallplanung.

Der Begriff MTBF steht für "Mean Time Between Failures" ("Mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen"). Dieser gibt an, wie viel Betriebszeit durchschnittlich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ausfällen eines Systems verstreicht. Der MTBF wird meist verwendet, um die Zuverlässigkeit von Produkten, Geräten oder Systemen zu bewerten. Er ist die inverse Rate der Ausfallwahrscheinlichkeit und wird in Zeiteinheiten wie Stunden oder Jahre ausgedrückt. Ein hoher MTBF-Wert weist auf eine hohe Zuverlässigkeit hin, da längere Zeiträume zwischen den Ausfällen liegen. Der MTBF-Wert wird berechnet, indem man die gesamte Betriebszeit durch die Anzahl an Ausfällen teil:

MTBF = Gesamtbetriebszeit / Anzahl der Ausfälle

Oder

MTBF = MTTR + MTTF

Der MTBF-Wert ist besonders relevant in Branchen, in denen die Zuverlässigkeit von entscheidender Bedeutung ist. Wie schon beim MTTR-Wert erwähnt, werden der MTTR-Wert und der MTBF-Wert oft gemeinsamen verwendet. Anwendung findet der MTBF-Wert in der Produktentwicklung, in der Qualitätssicherung, bei der Wartungsplanung, in der Risikobewertung, zu einer Lebenszykluskostenanalyse, für Garantien und Gewährleistungen sowie als Hilfe zur Entscheidungsfindung für Kunden und zur kontinuierlichen Verbesserung.

Der Begriff SIL steht für "Safety Integrity Level" und bezieht sich auf eine Risikobewertung im Bereich der funktionalen Sicherheit. SIL ist ein Maß für die Zuverlässigkeit einer Sicherheitsfunktion in einem System. Die Skala reicht von SIL 1 (niedrigste Zuverlässigkeit) bis SIL 4 (höchste Zuverlässigkeit). Die Sicherheitsanforderungsstufe SIL dient als Bewertungsmethode für die Zuverlässigkeit eines Systems, wobei diese Bewertung stets im Kontext der bestehenden Gefährdungen erfolgt. Die Einstufung hängt von verschiedenen Faktoren ab, darunter die Wahrscheinlichkeit und die potenziellen Konsequenzen von Gefährdungen. Für die Bewertung werden meist spezifische Methoden und Normen, wie die Normenreihe IEC 61508, verwendet.

1. B10 Wert: Test, nach welcher Betriebsdauer 10% einer Gruppe von Produkten ausfallen/nicht mehr den erforderlichen Spezifikationen entsprechen

2. B10d = 2 * B10

3. MTTF = Summe der Betriebszeiten aller Geräte bis zum vollständigen Ausfall / Anzahl der untersuchten Geräte

4. MTTF_d-Wert: MTTF_d = B10d / (0,1*n)

5. PFH:

Für ein Subsystem: PFH = λ * 1h

Für ein gesamtes System: PFH_gesamt = ∑^N_i=1 PFH_i = PFH₁ + PFH₂ + ... + PFH_N

6. PFD = 0,5*T / (MTBF + 0,5*T)

7. MTTR = Gesamtausfallzeit / Gesamtanzahl der Ausfälle

8. MTBF = Gesamtberiebszeit / Gesamtanzahl der Ausfälle

9. SIL: Einstufung hängt von vielen verschiedenen Faktoren/Tests ab

Erklärung:

n : Anzahl der untersuchten Geräte

λ : Ausfallrate

T : Wartungsintervall/Zeiteinheit

*Bei 10d-Wert nur Rechnung wenn keine Kenntnis über Ausfallrate vorliegt