Mean Time Between Failure (MTBF) erklärt – Bedeutung & Grenzen

Jeder MTBF-Berechnungsstandard hat seine eigenen Annahmen, die das Ergebnis erheblich beeinflussen können.
Zum Beispiel:

Der Vergleich von MTBF-Werten, die mit unterschiedlichen Standards berechnet wurden, ist wie der Vergleich von Äpfeln mit Birnen – die zugrunde liegenden Annahmen unterscheiden sich grundlegend.

Anbieter berechnen MTBF manchmal unter idealisierten Bedingungen, um höhere Werte zu präsentieren.
Zum Beispiel:

• Annahme, dass das Produkt in Umgebungen mit geringer Belastung und stabilen Temperaturen betrieben wird.
• Ignorieren realer Faktoren wie Stromstöße, mechanische Vibrationen oder Temperaturschwankungen.
• Verwenden von veralteten Komponenten (die weit unter ihren Maximalwerten gut funktionieren), die nicht typische Anwendungen widerspiegeln.

Wenn Anbieter A optimistischere Annahmen als Anbieter B trifft, wird sein MTBF-Wert auf dem Papier besser aussehen – selbst wenn das Produkt unter realen Bedingungen weniger zuverlässig ist.

Bei der Zuverlässigkeit eines Produkts geht es nicht nur um Zahlen, sondern auch um die Qualität der Bauteile und das Design:

• Ein Anbieter könnte die Kostenoptimierung priorisieren, was die Belastung der Bauteile erhöhen und die Zuverlässigkeit verringern könnte.
• Ein anderer könnte hochwertige Komponenten verwenden, was zu einer besseren langfristigen Leistung führen könnte—aber möglicherweise zu höheren Kosten.

MTBF-Berechnungen erfassen diese Nuancen oft nicht, was es schwierig macht, die tatsächliche Robustheit eines Produkts zu beurteilen.

Anbieter verlassen sich für die Berechnung von MTBF auf Datenbanken zur Ausfallrate. Die Genauigkeit dieser Datenbanken kann variieren:

• Einige Anbieter verwenden möglicherweise allgemeine Ausfallraten, die nicht die tatsächliche Bauteilleistung widerspiegeln.
• Andere könnten sich auf veraltete oder übermäßig optimistische Daten verlassen.

Wenn ein Lieferant bessere (oder schlechtere) Ausfallraten-Daten verwendet, könnten seine MTBF-Zahlen deutlich abweichen – selbst wenn die Produkte sonst ähnlich sind.

Überprüfen Sie immer, welcher Standard für die Berechnung verwendet wurde und welche Annahmen getroffen wurden (z. B. Betriebsbedingungen, Bauteilqualität). In den RECOM-Datenblättern sind die Berechnungsbedingungen für MTBF klar angegeben. Beispielsweise „nach MIL-HDBK-217F, GB, +25°C“, was bedeutet, dass als Standard das Militärhandbuch Nummer 217, Ausgabe F, mit den kontrollierten Umgebungsbedingungen von Ground Benign, und einer Umgebungstemperatur von 25°C verwendet wurde.

Vergleichen Sie nur MTBF-Kennwerte, die unter identischen Bedingungen mit demselben Standard berechnet wurden. Wenn ein Wettbewerber die gleichen Berechnungsannahmen verwendet, sind die MTBF-Berechnungen vergleichbar. Wird jedoch eine andere Temperatur oder Umgebungsbedingungen gewählt, können die Ergebnisse abweichen.

Das liegt daran, dass die MTBF-Berechnung die Basiszuverlässigkeit der Bauteile nutzt, multipliziert mit mehreren betrieblichen Einflussfaktoren, wie Umgebungseinflüssen (z. B. Temperatur, Schock, Vibration), Bauteilinteraktion (z. B. Querbeeinflussung oder gegenseitige Erwärmung) und Qualität (Bauteiltoleranzen, Qualitätskontrolle usw.). Eine der wichtigsten Variablen ist beispielsweise der Qualitätsfaktor. RECOM führt Lieferanten-Audits durch und unsere Produktionsstätten sind ISO-zertifiziert, was bedeutet, dass wir eine konsistente Bauteilleistung haben.

Bewerten Sie tatsächliche Leistungskennwerte wie Ausfallraten vor Ort, Garantierückläufe und Betriebsbereitschaft. MTBF ist ein prognostisches Werkzeug. Sollte die Ausfallrate einer Stromversorgung nach 2 Dienstjahren weniger als 1% betragen, dann ergibt sich die erforderliche MTBF (2 x 365 x 24)/ 1% = 1,75 Millionen Stunden.

Wenn also beispielsweise die Anwendung eine kompakte 5W AC/DC-Stromversorgung benötigt und die RAC05-K/277-Serie von RECOM zum Einsatz kommt (MTBF bei 25°C = 2,25 Millionen Stunden), kann der Konstrukteur zuversichtlich sein, dass die Feldausfälle aufgrund der Stromversorgung nach zwei Jahren aktiven Betriebs deutlich unter einem von hundert (tatsächlich näher an einem von 250 installierten Einheiten) liegen werden.

Ein Produkt mit niedrigerer MTBF könnte in Ihrem speziellen Anwendungsfall dennoch besser abschneiden, wenn es besser für Ihre Umgebung ausgelegt ist (z. B. extreme Temperaturen, Vibrationen). Zurück zum obigen Beispiel der RAC05-K/277: Die MTBF liegt bei +40°C bei 1,8 Millionen Stunden, so dass selbst bei erhöhten Umgebungstemperaturen nach zwei Jahren aktiven Betriebs mit einer Feldausfallrate von immer noch unter einem von hundert installierten Einheiten zu rechnen ist.

Dieser Teil erfüllt auch den Militärstandard und den Vibrationsstandard MIL-STD-202G, hat einen Betriebstemperaturbereich von -40°C bis +90°C und ist für die Überspannungskategorie OVCIII zertifiziert. Jede dieser zusätzlichen Spezifikationen unterstützt das Vertrauen in die MTBF-Zahl.