MTBF vs. MTTF: Worin liegt der Unterschied bei diesen Ausfallkennzahlen?

Wenn Ihr Team nach Möglichkeiten sucht, um unvermeidliche Systemausfälle einzuplanen und darauf zu reagieren, suchen Sie möglicherweise nach Ausfallkennzahlen wie MTBF (Mean Time Between Failures) und MTTF (Mean Time to Failure), die Ihnen bei der Berechnung und Steuerung von Ausfallzeiten helfen.

Diese Kennzahlen bieten eine unkomplizierte Möglichkeit, die Leistung und den ROI Ihrer internen Prozesse zu verfolgen. Sie liefern zudem wertvolle Einblicke in den Zustand Ihrer Anlagen und Instandhaltungsmaßnahmen.

Schauen wir uns MTBF und MTTF genauer an, um zu erfahren, wie Sie diese Kennzahlen berechnen und verbessern können, um ein intelligenteres Vorfallmanagement zu ermöglichen.

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Was ist die mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF)?

Die mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF) ist eine Zuverlässigkeitskennzahl, die zur Berechnung der Zeit verwendet wird, die ein Objekt (Maschine, Ausrüstungsteil usw.) benötigt, um auszufallen und repariert werden zu müssen.

MTBF wird von Herstellern häufig verwendet, um die Zuverlässigkeit ihrer Anlagen vorherzusagen und ihre Instandhaltungspläne im Hinblick auf die Reduzierung unerwarteter Ausfallzeiten zu erstellen.

Diese Kennzahl hilft Ingenieuren und Betriebsleitern zu verstehen, wie zuverlässig ihre Systeme sind, was wiederum die Planung präventiver Instandhaltungsmaßnahmen vor dem Auftreten kostspieliger Ausfälle ermöglicht. Sie ist nicht nur nützlich, um die Zuverlässigkeit eines Geräts zu bestimmen, sondern auch, um dessen Investitionswert zu bewerten.

Wie berechnet man die MTBF?

Hier ist eine einfache Formel zur Berechnung der MTBF:

MTBF = Gesamte Betriebszeit / Anzahl der Ausfälle

Die gesamte Betriebszeit bezieht sich natürlich auf die Zeitspanne, die Ihre Ausrüstung oder Ihr System betriebsbereit ist, bevor ein Ausfall auftritt, und schließt Ausfallzeiten für Reparaturen nicht ein.

Wenn Ihre Ausrüstung einen hohen MTBF-Wert aufweist, hat sie in ihrer Lebensdauer weniger Probleme, was weniger Ausfallzeiten und geringere Reparaturkosten bedeutet. Weist sie einen niedrigen MTBF-Wert auf, fällt Ihre Ausrüstung wahrscheinlich häufiger aus.

Wie lässt sich die MTBF verbessern?

Die Verbesserung der MTBF beginnt mit kleinen, konsequenten Schritten, die auf effektiven Prozessen basieren.

Um unerwartete Ausfälle durch verzögerte oder unsachgemäße Instandhaltung zu reduzieren, sollten Sie sicherstellen, dass jede Aufgabe stets termingerecht erledigt und entsprechend dokumentiert wird. Die Standardisierung Ihrer Abläufe (Reinigung, Anlagenprüfungen usw.) sorgt zudem für Konsistenz und erleichtert es den Mitarbeitern, Abweichungen von der Norm zu erkennen, bevor Ausfälle auftreten.

Wenn frühzeitige Warnsignale auftreten, wie etwa neue Geräusche oder Temperaturänderungen, sollten sich die Bediener dazu ermutigt fühlen, diese Probleme sofort zu melden, sobald sie sie bemerken. Eine frühzeitige Erkennung ist unerlässlich, um die mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF) zu erhöhen.

Erfassen Sie außerdem Ausfallbedaten? Wenn Sie Ausfälle nicht erfassen, fällt es Ihnen schwerer, Trends zu erkennen und Ihre Ressourcen dort einzusetzen, wo sie am dringendsten benötigt werden, was zu einer längeren Erkennungszeit für Probleme führen kann.

Eine Ursachenanalyse ist ein unverzichtbares Mittel, um dem Kern des Ausfalls auf den Grund zu gehen und solche Ausfälle in Zukunft zu verhindern. Die Einbindung Ihrer Bediener und Techniker in Ihre Analysen liefert praxisnahe Erkenntnisse, die sonst möglicherweise übersehen würden.

Weitere Anwendungsmöglichkeiten für die MTBF

Eine Berechnung der mittleren Betriebsdauer zwischen Ausfällen kann verwendet werden, um wichtige Leistungsindikatoren (KPIs) für die Instandhaltung festzulegen und allgemeinere operative Entscheidungen zu treffen.

Da die MTBF berechnet wird, um abzuschätzen, wann Ihr reparaturfähiges Anlagegut am wahrscheinlichsten ausfällt, können Sie Ihren Instandhaltungsplan im Voraus erstellen und entsprechende Budgets für Reparaturen oder Ersatzbeschaffungen einplanen.

Die MTBF kann Ihnen dabei helfen zu bestimmen, welche Anlagen im Instandhaltungsplan Priorität haben. Wenn ein geringer MTBF-Wert vorliegt, können (oder sollten) die Inspektionen und die Instandhaltung in kürzeren Abständen eingeplant werden. Die kontinuierliche Verfolgung Ihres MTBF-Werts gibt dem Betrieb eine messbare Möglichkeit an die Hand, den Fortschritt zu verfolgen.

Aus betriebswirtschaftlicher Sicht helfen MTBF-Daten zudem bei der Berechnung der Gesamtbetriebskosten und des Return on Investment (ROI). Mit anderen Worten: Wenn eine neue Maschine oder ein neues Ausrüstungsteil eine hohe MTBF aufweist, handelt es sich höchstwahrscheinlich um eine bessere Investition.

Eine MTBF-Berechnung kann Ihrem Team helfen, Qualitätssicherungsprobleme zu erkennen, indem sie Veränderungen der Ausfallraten verfolgt, die auf tiefer liegende Probleme beim Design, bei den Materialien oder bei den Produktionsprozessen hindeuten können. Plötzliche Abfälle können zudem auf ein Problem in der Fertigung hinweisen, das sofortige Aufmerksamkeit erfordert.

Einige Aspekte, die bei der MTBF zu berücksichtigen sind

Nicht alle Experten sind sich einig, dass die MTBF ein nützlicher Zuverlässigkeitsindikator ist, und einige weisen darauf hin, dass sie in bestimmten Kontexten zu irreführenden Ergebnissen führen kann. Hier sind die Gründe dafür:

Es herächte das Missverständnis, dass die MTBF angibt, wie lange ein Ausrüstungsteil vor einem Ausfall hält. Die MTBF basiert jedoch auf statistischen Durchschnitten und nicht auf Garantien, und sie geht davon aus, dass Ausfälle jederzeit mit gleicher Wahrscheinlichkeit auftreten können. Es ist wahrscheinlicher, dass ein Ausrüstungsteil bereits zu versagen beginnt, bevor es seinen MTBF-Wert erreicht. Dies verleitet Menschen zudem zu der Annahme, dass die MTBF die Mindestzeit darstellt, was unrealistische Erwartungen weckt.

Die MTBF verrät Ihnen auch nicht den Grund für diese Ausfälle, was ihre Aussagekraft einschränkt. In diesem Fall erfordern MTBFs stets Ursachenanalysen. Da Maschinenausfälle jedoch immer durch Betriebsbedingungen und nicht durch Zufall verursacht werden, bietet die MTBF von Natur aus keinen großen Nutzen für den Prozess der Behebung der Ausfallursache.

Ein weiterer zu bedenkender Punkt ist, dass Durchschnittswerte ohne das Gesamtbild irreführend sein können.

Nehmen wir beispielsweise an, Sie testen Elektrolüfter, um deren Ausfallhäufigkeit zu analysieren und die Instandhaltungsstrategien zu optimieren.

• In Szenario A testen Sie 20 Lüfter. Nach sechs Stunden fällt einer von ihnen aus.
• Gesamte Betriebszeit: 20 × 6 = 120 Stunden
• 1 Ausfall
• MTBF = 120 Stunden
• In Szenario B testen Sie einen Lüfter. Er läuft 120 Stunden lang, bevor er ausfällt.
• Gesamte Betriebszeit: 120 Stunden
• 1 Ausfall
• MTBF = 120 Stunden

Beide Szenarien liefern dieselbe MTBF, aber wie Sie sehen können, ist der Lüfter aus Szenario B wesentlich zuverlässiger als die 20 Lüfter aus Szenario A.

Wenn die MTBF als Ausfallkennzahl verwendet wird, sollte sie immer in einem bestimmten Kontext betrachtet werden.

Nun da wir die mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen behandelt haben, widmen wir uns unserer zweiten Ausfallkennzahl in diesem Beitrag: der MTTF (mittlere Betriebsdauer bis zum Ausfall).

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Was ist die mittlere Lebensdauer bis zum Ausfall (MTTF)?

Wie hoch ist die durchschnittliche Lebensdauer einer nicht reparierbaren Maschine, eines Geräts oder Materials? Oder mit anderen Worten: Wie viel Zeit benötigt ein nicht reparierbares Anbauteil, Bauteil oder eine Maschine, bis es bzw. sie ausfällt? Genau das berechnet die MTTF.

MTTF kann Ihrem Team helfen, den Austausch von Komponenten zu planen, um Ausfallzeiten zu minimieren und gleichzeitig das Produktdesign zu verbessern. Nicht alles an einer Fertigungslinie lässt sich reparieren (oder lohnt eine Reparatur), daher gilt MTTF für Bereiche wie:

• Nicht wiederaufladbare Batterien
• Lüftereinheiten
• Wlager und Buchsen
• Glühbirnen oder Kontrollleuchten
• Förderbänder (in einigen Fällen)
• Filter (Luft, Öl, Wasser usw.)
• Sicherungen und Schaltungsschutzkomponenten
• Temperatur- oder Drucksensoren

Wie berechnet man die MTTF?

Die Formel zur Berechnung der MTTF lautet wie folgt:

MTTF = Gesamtbetriebszeit aller Einheiten / Anzahl der Einheiten

Wenn sich also beispielsweise 10 Kühlgebläse in Ihrer Fertigung befinden, müssen Sie die Anzahl der Stunden, die sie vor ihrem Ausfall liefen, zusammenzählen, um Ihre Gesamtbetriebszeit zu ermitteln. Sie teilen diese Zahl dann durch die Gesamtzahl der Gebläse in der Fertigung, was in diesem Fall 10 ist. Die resultierende Zahl ist Ihre MTTF.

So verbessern Sie die MTTF

Um Ihre MTTF zu steigern, sollten Sie zunächst die Qualität Ihrer Komponenten betrachten. Teile, die in der Anschaffung wesentlich günstiger sind, sind wahrscheinlich von geringerer Qualität und verschleißen voraussichtlich schneller, was sich als Scheinersparnis erweist. Die Investition in hochwertige, nicht reparierbare Teile bietet einen besseren ROI.

Eine standardisierte vorbeugende Instandhaltung spielt eine wichtige Rolle bei der Verbesserung der MTTF. Berücksichtigen Sie Temperatur-, Vibrations-, Feuchtigkeits- und Staubanfälle. Die Standardisierung bestimmter Funktionen und Routinen – wie die Überprüfung von Geräten in regelmäßigen Abständen, das Schmieren von Teilen und das Entfernen von Staub von Komponenten – sollte jedes Mal auf dieselbe Weise erfolgen.

Auch die Leistungsüberwachung ist entscheidend. Das frühzeitige Erkennen von Problemen kann potenziell zu Kosteneinsparungen führen, wenn Sie nur kleine Teile anstelle größerer Komponenten ersetzen müssen.

Einige Aspekte, die Sie bei MTTF berücksichtigen sollten

Eine MTTF-Berechnung geht davon aus, dass Ausfälle gleichmäßig verteilt sind und eigenständig auftreten, was jedoch nicht immer zutrifft. Ähnlich wie bei der MTBF liefert Ihnen die MTTF nicht das vollständige Bild und berücksichtigt weder die Konsequenzen des Ausfalls noch dessen Schweregrad.

Es ist wichtig, Ihre Betriebsbedingungen zu berücksichtigen, da die MTTF stark von der Umgebung (Staub, Luftfeuchtigkeit, Temperatur und Vibrationen) beeinflusst wird. Dies bedeutet, dass Sie MTTF-Werte nur für Komponenten vergleichen sollten, die unter denselben Bedingungen betrieben werden.

Um genaue Daten zu erhalten, sollten Sie mindestens 20 Ausfallereignisse anstreben, um einen zuverlässigen Durchschnitt zu erzielen. Andernfalls kann eine kleine Stichprobengröße der Anzahl der Ausfälle irreführend, stark schwankend und unzuverlässig sein.

Hier ist eine kurze Zusammenfassungs-Checkliste, bevor Sie MTTF anwenden:

• Ist Ihr Betriebsmittel nicht reparierbar?
• Verfügen Sie über eine ausreichend große Stichprobengröße?
• Basieren Ihre Daten auf der tatsächlichen Laufzeit?
• Haben Sie Ausbauten ohne Ausfall ausgeschlossen oder korrekt berücksichtigt?

MTTF vs. MTBF: Unterschiede zwischen diesen beiden Ausfallkennzahlen

Was Sie messen	MTBF – Mean Time Between Failures (Mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen)	MTTF – Mean Time To Failure (Mittlere Betriebsdauer bis zum Ausfall)
Wann es anwendbar ist	Reparierbare Anlagen	Nicht reparierbare Komponenten
Was es misst	Ausfallhäufigkeit reparierbarer Anlagen	Die Lebensdauer einer Komponente vor ihrem vollständigen Ausfall
Beispiele	Pumpen, CNC-Maschinen, Kompressoren, Fertigungslinien	Leuchtmittel, Sensoren, Lager, Filter
Wofür es dient	Zur Identifizierung von Hochrisikogeräten und zur Verbesserung von Reparaturstrategien	Zur Unterstützung der Bestandsplanung und Sicherstellung der Verfügbarkeit kritischer Ersatzteile
Wo es sich in Ihre KPIs einfügt	Anlagenzuverlässigkeit, OEE sowie geplante im Vergleich zu ungeplanten Ausfallzeiten	Lebenszykluskostenplanung, Beschaffung und Qualitätssicherung

Die andere Kennzahl neben MTTF und MTBF: Mean Time to Repair (MTTR – Mittlere Instandsetzungszeit)

Nicht zu verwechseln mit Mean Time to Recovery, Mean Time to Respond oder Mean Time to Resolve (alles leicht unterschiedliche Kennzahlen), ist die Mean Time to Repair (MTTR) eine Instandhaltungskennzahl, die die durchschnittliche Zeit angibt, die für die Diagnose und das Reparieren fehlerhafter Anlagen benötigt wird. Sie misst im Wesentlichen, wie effizient ein Unternehmen bei der Behebung ungeplanter Maschinenausfälle ist.

Vom Ausfall bis zum Neustart werden bei der Berechnung der mittleren Instandsetzungszeit folgende Schritte berücksichtigt:

1. Der Techniker wird alarmiert
2. Das Problem wird diagnostiziert
3. Die Reparaturen werden durchgeführt
4. Die Anlage kühlt bei Bedarf ab
5. Die Anlage wird neu kalibriert und wieder zusammengebaut
6. Die Anlage wird ordnungsgemäß eingerichtet und vor dem Neustart getestet

So berechnen Sie die mittlere Reparaturzeit (MTTR)

Um die Zeit für die Reparatur Ihrer Anlagen oder Teile zu berechnen, teilen Sie die Anzahl der Stunden, die für ungeplante Instandhaltung aufgewendet wurden, durch die Gesamtzahl der Ausfälle. Diese Berechnung setzt voraus, dass der qualifizierteste Techniker die Instandhaltung durchführt und die Reparaturen in einer standardisierten Reihenfolge ablaufen.

MTTR = Gesamte Instandhaltungszeit / Anzahl der Reparaturen

Wenn Ihr Team beispielsweise 120 Stunden für die unplanmäßige Instandhaltung eines Gabelstaplers aufgewendet hat, der in den letzten 12 Monaten dreimal ausgefallen ist, beträgt der MTTR 40 Stunden.

Was bedeutet die MTTR-Berechnung für das Unternehmen?

Ein niedriger MTTR-Wert kann bedeuten, dass Ihre Anlage oder Komponente leicht zu reparieren ist und die Ausfallzeit minimal ist. Ein hoher MTTR-Wert bedeutet hingegen wahrscheinlich, dass Ihre Anlage den Betrieb stärker stört und sich spürbarer auf das Geschäft auswirkt.

MTTR bietet Einblicke darin, wie sich unplanmäßige Ausfallzeiten auf die Produktion, die Lieferpläne und die gesamten Betriebskosten auswirken können. Das Verständnis Ihres MTTR vermittelt Ihnen ein besseres Bild davon, wie schnell Ihr Team auf Ausfälle reagiert und wie bald der Betrieb wieder normal laufen kann. Das Streben nach einem niedrigen MTTR weist auf eine gut organisierte Instandhaltungsstrategie mit einer starken Kultur der Reaktionsfähigkeit und Problemlösung hin.

Vorteile der Verwendung dieser wichtigsten Ausfallmetriken im Incident-Management

MTBF und MTTF (sowie MTTR) ermöglichen es Ihnen, Ihre Daten zu nutzen, um den Status Ihrer Anlagen sowie Ihre Instandhaltungsstrategie und -prozesse im Laufe der Zeit zu verstehen.

Wenn Sie diese wichtigen Ausfallmetriken konsequent nutzen und verfolgen, können Sie Folgendes erwarten:

• Weniger unplanmäßige Ausfallzeiten durch Identifizierung von Anlagen und Komponenten, die häufiger ausfallen
• Intelligentere Ressourcenzuweisung durch Priorisierung Ihrer Aufmerksamkeit und Ihres Budgets dort, wo das Risiko am höchsten ist
• Zuverlässigere Anlagen und Komponenten durch Verstärkung der präventiven Instandhaltung auf Basis von Daten
• Eine bessere Investition durch Nachweis, welche Anlagen den besten ROI erzielen

Stärken Sie Ihre Störungsreaktion mit Ausfallmetriken

MTTF, MTTR und MTBF sind nur einige Beispiele für Metriken, die Herstellern helfen können, den Zustand ihrer Anlagen besser zu verstehen, ihre Instandhaltungspraktiken zu verbessern und in zuverlässigere Maschinen zu investieren.

Wussten Sie jedoch, dass Sie MTBF in MTTF umwandeln können und umgekehrt? Durch Umrechnungsmethoden können Sie mehr als eine Metrik nutzen, um Ihre Reaktionszeit zu verbessern. So geht's:

1. Wie man MTBF in MTTF umwandelt

Wenn Sie MTBF für ein reparierbares System verwenden, können Sie den MTTF ermitteln, indem Sie die durchschnittliche Reparaturzeit vom MTBF abziehen.

MTTF = MTBF – MTTR

Beispiel: Wenn Ihre Maschine einen MTBF-Wert von 100 Stunden und eine Reparaturzeit (MTTR) von fünf Stunden aufweist, beträgt der MTTF 95 Stunden.

2. So rechnen Sie MTTF in MTBF um

Wenn Sie hingegen über eine Komponente mit bekanntem MTTF-Wert verfügen und den MTBF eines Systems ermitteln möchten, das diese Komponente verwendet, einschließlich der Reparaturen, addieren Sie einfach die durchschnittliche Reparaturzeit.

MTBF = MTTF + MTTR

Beispiel: Wenn eine Pumpe einen MTTF-Wert von 3.000 Stunden und eine durchschnittliche Reparaturzeit (MTTR) von 10 Stunden hat, beträgt der MTBF 3.010 Stunden.

Die kombinierte Verwendung dieser Kennzahlen verschafft Ihnen einen klareren Überblick über die Zuverlässigkeit der Anlagen und deren Leistung im Hinblick auf die Instandhaltung. Darüber hinaus hilft die Beherrschung der Umrechnung zwischen diesen Werten Ihren Teams dabei, Ausfälle besser vorherzusagen, Ausfallzeiten zu reduzieren und die gesamte operative Effizienz zu steigern.

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Hauptunterschied zwischen MTTF und MTBF?

Der Hauptunterschied liegt in der Anwendung. MTBF wird für reparaturfähige Anlagen verwendet und misst die durchschnittliche Zeit zwischen Ausfällen. MTTF hingegen gilt für nicht reparaturfähige Anlagen und schätzt deren durchschnittliche Lebensdauer vor dem Ausfall.

Was bedeuten die Zuverlässigkeitskennzahlen MTBF und MTTF?

Die Zuverlässigkeitskennzahlen MTBF und MTTF geben an, wie lange eine Anlage voraussichtlich hält und wie oft sie ausfallen kann, sodass Teams ihre Instandhaltung effektiver planen können.

Welches sind die vier Arten von Instandhaltungsstrategien?

• Reaktiv– sofortige Instandsetzung von Anlagen nach einem Ausfall (Notfallreparaturen)
• Präventiv– planmäßige Instandhaltung zur Vermeidung von Ausfällen
• Prädiktiv– Nutzung von Daten zur Vorhersage von Ausfällen, bevor sie auftreten
• Zustandsbasiert– Überwachung des Anlagenzustands und Durchführung von Wartungsarbeiten bei Bedarf

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