MTBF (Mean Time Between Failure) ist ein wichtiger Parameter für verschiedene Analysen:
- Zuverlässigkeits-/Verfügbarkeitsanalyse – Wahrscheinlichkeit eines Missionsfehlers oder eines Systemausfalls
- Sicherheit – Eintrittswahrscheinlichkeit eines Sicherheitsereignisses
- Ersatzteilbereitstellung – benötigte Ersatzteile zur Sicherstellung der Anlagenverfügbarkeit
- Garantie – Ausfallwahrscheinlichkeit vor Ablauf der Garantie
Für diese Analysen wird die mittlere Anzahl der Ausfälle verwendet.
Ausschreibungen für Versorgungs-, Verteidigungs-, Luft- und Raumfahrt-, Schienen- und Telekommunikationssysteme enthalten häufig eine MTBF-Anforderung, die der Konstrukteur erfüllen muss.
Zunächst ordnet der Designer die Ausfallraten den Subsystembaugruppen zu.
Wenn ein detaillierter Entwurf vorliegt, muss eine genauere MTBF-Berechnung durchgeführt werden, um die Einhaltung der Anforderung zu überprüfen.
Schließlich erfolgt während der Feldtests eine MTBF-Demonstration durch die Erfassung von Feldfehlerdaten.
So wird MTBF berechnet:
Wenn Sie Feldausfalldaten haben, dividieren Sie die Gesamtbetriebsstunden durch die Gesamtzahl der Ausfälle. Dies ist das Feld MTBF.
Du kannst auch Berechnen Sie die Feld-MTBF anhand bestimmter Konfidenzniveaus.
Hinweis: Diese MTBF gilt nur für ähnliche Betriebsbedingungen.
Wenn Sie keine Felddaten haben, müssen MTBF-Vorhersagemethoden verwendet werden.
MTBF wird normalerweise von unten nach oben in einem Produkt-/System-Aufschlüsselungsbaum berechnet.
Die Berechnungsschritte sind wie folgt:
- Berechnen Sie die MTBF der „Endprodukte“ am Ende des Aufschlüsselungsbaums.
- Verwenden Sie die MTBF der niedrigeren Ebene, um die MTBF auf der nächsthöheren Ebene zu berechnen.
- Wiederholen Sie den Vorgang, bis der gesamte Baum berechnet ist.
„Enditem“ MTBF kann aus verschiedenen Quellen bezogen werden:
- Statistische Analyse von Feldausfalldaten
- Standardvorhersagemethoden (MIL HDBK 217, Telcordia 3, SN29500, FIDES usw.)
- OEM-Datenblätter
- Fehlerdatenbanken wie NPRD und OREDA
Hinweis: Der MTBF-Wert der Ausrüstung stellt die erwartete Ausfallrate bei einem bestimmten Betriebsprofil und unter bestimmten Umgebungsbedingungen dar. Um den MTBF-Wert an unterschiedliche Bedingungen anzupassen, können Umrechnungsfaktoren erforderlich sein.
Vorhersagemethoden liefern in der Regel die „Endpunkt“-MTBF gemäß der folgenden MTBF-Formel:
MTBF=1/(λ0·ΠS·ΠD·ΠE·ΠT.)
| Parameter | Bedeutung |
| λ0 | Artikelbasis-Fehlerrate |
| ΠS | Belastungsfaktor, der beispielsweise das Verhältnis der tatsächlich an einen Widerstand angelegten Leistung zur Nennleistung des Widerstands berücksichtigt |
| ΠD | Auslastungsgrad |
| ΠE | Umgebungsfaktor, z. B. Boden / Mobil / Marine / Luft / Weltraum |
| ΠT. | Temperaturfaktor, üblicherweise in Form einer Arrhenius-Gleichung, der eine Aktivierungsenergie berücksichtigt |
Zusätzlich Π Zu den Faktoren, die in Vorhersagemethoden auftauchen, zählen die Herstellungs- und Prüfqualität, die Verpackung elektronischer Komponenten, die Luftfeuchtigkeit und mehr.
Die MTBF der höheren Ebene wird als Funktion der MTBF des Artikels der niedrigeren Ebene berechnet:
MTBFElternteil=1/∑ich(1/MTBFich)
Wo MTBFich ist die MTBF des iTh direktes Kind.
Die obige Gleichung berücksichtigt den Ausfall eines beliebigen untergeordneten Elements. Dies ist gut für:
- Worst-Case-Annahme
- Serielles Zuverlässigkeitsmodell
- Wartungsberechnungen
Wenn Sie Redundanzen berücksichtigen möchten, müssen Sie MTBCF (Mean Time Between Critical Failures) berechnen. Zuverlässigkeitsblockdiagramm (RBD) kann für die MTBCF-Analyse verwendet werden.
So berechnen Sie die MTBF – Beispiel:
Spezifische Basisausfallraten und -faktoren werden in den Prognosestandards definiert.
Es gibt zwei Methoden zur Berechnung der MTBF elektronischer Produkte gemäß MIL HDBK 217 F2:
- Anzahl der Teile – unter der Annahme des Standardwerts ΠS = ΠT. = ΠD= 1
- Teilespannung – Berücksichtigung von ΠS , ΠT. und ΠD
Die Anzahl der Teile kann mit der Online-Anwendung von BQR berechnet werden: BQR-Digital:
Die Anzahl der Teile kann mit berechnet werden Das ECAD-Pug-In von BQR und fiXtress-Desktop-Software:
So verbessern Sie die MTBF:
Wenn Sie die MTBF nach der Teilezählmethode berechnet haben, können Sie wahrscheinlich einen besseren MTBF-Wert erhalten, indem Sie nach der Teilespannungsmethode berechnen. Während dies die Eingabe der Bauteilspannungen erfordert, kann aus einer solchen Analyse ein tatsächlicher technischer Wert gewonnen werden. Beispiel: Eine überbeanspruchte Komponente weist eine sehr niedrige MTBF auf. Durch die Betrachtung einer Pareto-Ansicht der Fehlerverursacher können überbeanspruchte Komponenten identifiziert werden.
Noch besser: Führen Sie eine Komponenten-Derating-Analyse durch und nutzen Sie die Daten dann für die MTBF-Vorhersage.
BQRs fiXtress Pro Bietet eine einfache Plattform für die Durchführung von Komponenten-Derating und MTBF-Vorhersage.