MTBF in der Instandhaltung: Wie man sie berechnet, nutzt und die Zuverlässigkeit von Anlagen verbessert
Erfahren Sie, was MTBF bedeutet, wie man sie berechnet und wie Wartungsteams sie in einem EAM-System nutzen, um die Zuverlässigkeit zu verbessern.
Was Sie in diesem Artikel lernen werden:
Was MTBF bedeutet und wann Wartungsteams diesen Wert nutzen sollten
So berechnen Sie die MTBF anhand der Betriebszeit und der Ausfälle
Umgang mit geplanten Ausfallzeiten, vorbeugender Wartung und Sonderfällen
Ein Vergleich von MTBF mit MTTR, MTTF, MTBR und Verfügbarkeit
Wie Wartungsteams die MTBF in einem EAM-System nutzen können, um die Zuverlässigkeit der Anlagen zu verbessern.
Jedes Wartungsteam kennt das: diesen Moment, in dem etwas nicht nach Plan läuft. In solchen Momenten lautet die Frage nicht nur „Was ist kaputt gegangen?“, sondern „Warum passiert das immer wieder?“
Die MTBF, auch bekannt als „Mean Time Between Failures“ (mittlere Zeit zwischen Ausfällen), ist eine nützliche Kennzahl zur Erfassung wiederkehrender und ungeplanter Ausfälle, da sie die durchschnittliche Betriebszeit misst, die Geräte in der Regel zwischen zwei Ausfällen erreichen. Die MTBF ist von Bedeutung, da sie Ereignisverläufe in einen einzigen, umsetzbaren Indikator umwandelt, der Ihnen hilft, unzuverlässige Anlagen zu identifizieren, Zeitpläne für vorbeugende Wartungsmaßnahmen festzulegen und Verbesserungen im Laufe der Zeit zu messen.
Aus diesem Grund ist die MTBF eine zentrale Zuverlässigkeitskennzahl für Wartungsteams. In diesem Artikel wird erläutert, was die MTBF ist, wie sie berechnet wird und wie sie für einen zuverlässigeren Betrieb genutzt werden kann.
Was ist MTBF und wann sollte es verwendet werden?
Die MTBF ist die durchschnittliche Betriebszeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ausfällen einer reparierbaren Anlage. Sie wird herangezogen, wenn davon ausgegangen wird, dass eine Anlage nach einem Ausfall repariert und wieder in Betrieb genommen wird.
Die MTBF wird in Zeiteinheiten wie Stunden oder Tagen angegeben. Sie sollte nur dann herangezogen werden, wenn Ausfälle und Betriebszeiten zuverlässig erfasst werden können. Daher sollte die MTBF nicht für Einwegartikel oder nicht reparierbare Gegenstände verwendet werden. Für diese Vermögenswerte ist die MTTF (Mean Time to Failure, mittlere Zeit bis zum Ausfall) in der Regel die geeignetere Kennzahl.
Die MTBF ist besonders nützlich, wenn Wartungs- und Zuverlässigkeitsteams Anlagen vergleichen, die unter ähnlichen Bedingungen betrieben werden, oder wenn die Ergebnisse nach Anlagentyp, Auslastungsgrad, Standort oder Betriebskontext normiert werden. Eine niedrige MTBF kann auf eine geringe Zuverlässigkeit der Anlage hindeuten, aber auch auf eine intensivere Nutzung, rauere Betriebsbedingungen oder eine uneinheitliche Fehlermeldung zurückzuführen sein.
So berechnet man die MTBF
Die Formel zur Berechnung der MTBF lautet:
MTBF = Gesamtbetriebszeit ÷ Anzahl der Ausfälle
Zur Berechnung der MTBF benötigen Wartungsteams zwei Werte aus demselben Beobachtungszeitraum:
1. Gesamtbetriebszeit: Die Zeitspanne, in der die Anlage in Betrieb war oder betriebsbereit war.
2. Anzahl der Ausfälle: Die Anzahl der ungeplanten Ausfälle, die einen Wartungseinsatz erforderlich machten.
Wenn Wartungsteams die Betriebszeit direkt aus einer SPS, einem SCADA-System, einem Messgerät oder einem Gerätzähler erfassen, sollten sie diesen Betriebszeitwert verwenden. Wird die Betriebszeit nicht direkt erfasst, können die Teams die Betriebszeit schätzen, indem sie geplante Ausfallzeiten, ungeplante Ausfallzeiten und Stillstandszeiten von der geplanten Produktionszeit abziehen.
Geschätzte Betriebszeit = geplante Produktionszeit – geplante Ausfallzeit – ungeplante Ausfallzeit – Stillstandszeit.
Schritte zur Berechnung der MTBF in der Praxis:
1. Definieren Sie, was als Ausfall gilt (ungeplanter Stillstand, der einen Wartungseinsatz erfordert).
2. Wählen Sie den Betrachtungszeitraum aus (z. B. die letzten 12 Monate, seit Beginn).
3. Summieren Sie die Betriebszeit innerhalb des Zeitraums (ohne geplante Ausfallzeiten und Stillstandszeiten, es sei denn, Sie haben einen Grund, diese einzubeziehen).
4. Zählen Sie Fehlerereignisse innerhalb desselben Zeitfensters.
5. MTBF berechnen: Gesamtbetriebszeit ÷ Anzahl der Ausfälle.
6. Überprüfen Sie das Ergebnis, indem Sie nach falsch zugeordneten Arbeitsaufträgen oder fehlenden Laufzeitdaten suchen.
Beispiel für die Anwendung der MTBF-Formel:
Nehmen wir an, Anlage A hatte über einen Zeitraum von 12 Monaten 5.000 geplante Betriebsstunden. In diesem Zeitraum kam es jedoch zu 50 Stunden geplanter Ausfallzeit und 50 Stunden ungeplanter Ausfallzeit.
Um die Betriebszeit zu schätzen, ziehen Sie die geplanten und ungeplanten Ausfallzeiten von der geplanten Produktionszeit ab:
5.000 – 50 – 50 = 4.900 Betriebsstunden
Wenn für die Anlage im selben Zeitraum 4 ungeplante Ausfälle verzeichnet wurden, lautet die MTBF-Berechnung wie folgt:
MTBF = 4.900 ÷ 4 = 1.225 Stunden
Das bedeutet, dass Anlage A in diesem 12-Monats-Zeitraum zwischen den Ausfällen durchschnittlich 1.225 Betriebsstunden im Einsatz war.
Sonderfälle und Anmerkungen:
Wenn für eine Anlage während des Beobachtungszeitraums keine Ausfälle verzeichnet wurden, kann die MTBF nicht als endliche Zahl berechnet werden, da die Anzahl der Ausfälle null beträgt. In diesem Fall sollten die Wartungsteams „keine Ausfälle während X Betriebsstunden beobachtet“ melden oder den Beobachtungszeitraum verlängern.
Fehlt in einem Störungsdatensatz ein Zeitstempel für den Start, das Ende oder den Neustart, sollten die Wartungsteams eine einheitliche Regel zur Datenqualität anwenden. So können sie beispielsweise den nächstgelegenen verifizierten Zeitstempel verwenden, mehrdeutige Ereignisse aus der Berechnung ausschließen oder diese zur Überprüfung kennzeichnen.
Die MTBF sollte zudem jedes Mal unter Verwendung derselben Ausfalldefinition, desselben Zeitfensters und derselben Laufzeitquelle berechnet werden. Andernfalls könnten Schwankungen der MTBF eher auf Unterschiede in der Berichterstattung als auf eine tatsächliche Verbesserung der Zuverlässigkeit zurückzuführen sein.
Wie sich geplante Ausfallzeiten und vorbeugende Wartung auf die MTBF auswirken
Wartungsteams sollten bei der Berechnung der MTBF geplante Ausfallzeiten aus der Betriebszeit herausrechnen. Da die MTBF die Zeit zwischen Ausfällen misst, sollten geplante Ausfallzeiten die Zuverlässigkeitskennzahl nicht verringern.
Vorbeugende Instandhaltung (PM) sollte ebenfalls als nicht ausfallbedingte Maßnahme betrachtet werden. Durch PM ausgelöste Stillstände sollten nicht als Ausfälle gezählt werden, wenn die Arbeiten geplant sind und ohne ein ungeplantes Ausfallereignis durchgeführt werden.
MTBF im Vergleich zu MTTR, MTTF, MTBR und Verfügbarkeit
Die MTBF ist zwar ein Zuverlässigkeitskennwert, doch Wartungsteams sollten sie zusammen mit anderen Wartungs-KPIs betrachten, um die Leistung der Anlagen besser einschätzen zu können.
Das Wichtigste auf einen Blick:
MTBR und MTBF können sich in der Praxis überschneiden. Die MTBF erfasst die Zeit zwischen Ausfällen, während die MTBR die Zeit zwischen Reparaturen erfasst.
Instandhaltungsteams sollten prüfen, wie ihre Organisation Reparaturvorgänge definiert. Wenn Reparaturen geplante Arbeiten, vorbeugende Instandhaltung oder Reparaturen ohne Vorfallbezug umfassen, sollte die MTBR nicht als dieselbe Kennzahl wie die MTBF behandelt werden.
Wie Wartungsteams die MTBF in einem EAM-System nutzen, um die Zuverlässigkeit zu verbessern
Wartungsteams nutzen die MTBF, um unzuverlässige Anlagen zu identifizieren, Maßnahmen zur Verbesserung der Zuverlässigkeit zu priorisieren und zu messen, ob durch Änderungen in der Wartung die Ausfallhäufigkeit im Laufe der Zeit sinkt.
Bei einer EAM-Software (Enterprise Asset Management) funktioniert die MTBF-Erfassung am besten, wenn die Betriebszeiten der Anlagen, Ausfallereignisse und die Historie der Arbeitsaufträge miteinander verknüpft sind. Teams können diese Daten nutzen, um:
Grundlegende Zuverlässigkeit: Berechnen Sie die MTBF für alle kritischen Anlagen über denselben Zeitraum.
Priorisierung von Anlagen: Konzentrieren Sie sich auf Anlagen mit geringer MTBF, hoher Kritikalität, hohem Sicherheitsrisiko, erheblichen Auswirkungen auf die Produktion oder hohen Reparaturkosten.
Wiederkehrende Fehlermuster erkennen: Gruppieren Sie Fehler nach Fehlercode, Komponente, Standort, Schicht, Betriebszustand oder Anlagentyp.
Folgearbeiten auslösen: RCA-Aufgaben, Inspektionsaufträge oder Zuverlässigkeitsprüfungen erstellen, wenn die MTBF unter den Zielwert fällt.
Wartungspläne optimieren: Die Häufigkeit der vorbeugenden Wartung anpassen, auf zustandsorientierte Wartung umstellen, die Qualität der Ersatzteile verbessern, Reparaturverfahren aktualisieren, Techniker schulen oder Maßnahmen gegen chronische Ausfallursachen ergreifen.
Messergebnisse: Verfolgen Sie die MTBF in gleitenden Zeitfenstern, um festzustellen, ob Maßnahmen zur Verbesserung der Zuverlässigkeit zu einer Leistungssteigerung führen
Verbesserung der MTBF durch Wartungsmaßnahmen
Sobald Anlagen mit niedriger MTBF identifiziert wurden, können Wartungsteams verschiedene Maßnahmen ergreifen, um wiederkehrende Ausfälle zu reduzieren und die Zuverlässigkeit zu verbessern. Dazu gehören beispielsweise die Anpassung der Häufigkeit von vorbeugenden Wartungsmaßnahmen, die Umstellung auf zustandsorientierte Wartung, die Verbesserung der Ersatzteilqualität, die Aktualisierung von Reparaturverfahren, die Schulung von Technikern oder konstruktive Änderungen bei chronischen Ausfallarten.
Um eine genaue MTBF-Berichterstattung zu ermöglichen, sollte ein EAM-System einheitliche Anlagendaten erfassen, darunter Betriebsstundenzähler, Kritikalität, Fehlerkennzeichen, Fehlercodes, Beginn und Ende von Ausfallzeiten, betroffene Komponenten sowie Reparaturzusammenfassungen. Die Betriebsstundendaten können aus Eingaben von Technikern, Messgeräten, SPSen, SCADA-Systemen, Historien oder IoT-Sensoren stammen.
Beispiel für eine EAM-Alarmregel:
Status: Die MTBF der Anlage lag in den letzten 90 Tagen unter dem Zielwert, und die Kritikalität der Anlage ist hoch.
Maßnahme: Eine Zuverlässigkeitsprüfungerstellen , diese dem Zuverlässigkeitsbeauftragten zuweisen und aktuelle Arbeitsaufträge zu Ausfällen beifügen.
Dadurch wird die MTBF nicht mehr nur eine Kennzahl für die Berichterstattung, sondern zu einem praktischen Arbeitsablauf zur Verbesserung der Zuverlässigkeit von Anlagen.
Einsatz der MTBF zur Verbesserung der Zuverlässigkeit von Anlagen
MTBF wandelt Ereignis- und Laufzeitdaten in eine aussagekräftige Zuverlässigkeitskennzahl um, anhand derer Wartungsteams fundiertere Entscheidungen treffen können. Bei konsistenter Berechnung und in Verbindung mit MTTR und Verfügbarkeit vermittelt sie den Verantwortlichen im Wartungsbereich ein klares Bild davon, welche Anlagen ausfallen, wie oft Ausfälle auftreten und worauf sich die Maßnahmen zur Verbesserung der Zuverlässigkeit konzentrieren sollten.
Mit dem richtigen EAM-System können Wartungsteams Betriebsdaten erfassen, Störungen klassifizieren, die MTBF-Berichterstattung automatisieren und Trends zur Zuverlässigkeit in konkrete Maßnahmen umsetzen.
Erfahren Sie, wie TAG Mobi EAM Wartungsteams dabei unterstützt, die MTBF zu überwachen, die Zuverlässigkeit der Anlagen zu verbessern und fundiertere Wartungsentscheidungen zu treffen.
Häufig gestellte Fragen
Wie berechnet man die MTBF?
Berechnen Sie die MTBF, indem Sie die Gesamtbetriebszeit durch die Anzahl der Ausfälle innerhalb des Beobachtungszeitraums dividieren. Befolgen Sie dazu die folgenden Schritte: Legen Sie die Ausfalldefinitionen fest, summieren Sie die Betriebsstunden (ohne geplante Ausfallzeiten), zählen Sie die Ausfälle und berechnen Sie das Verhältnis. Überprüfen Sie die Ergebnisse anhand einer Stichprobe von Arbeitsauftragsdatensätzen und verwenden Sie gleitende Zeitfenster, wenn Ausfälle selten auftreten.
Wofür steht die Abkürzung MTBF?
MTBF steht für „Mean Time Between Failures“ (mittlere Zeit zwischen Ausfällen). Dabei handelt es sich um die durchschnittliche Zeit, die eine Anlage zwischen ungeplanten Ausfällen in Betrieb ist, und wird in Zeiteinheiten wie Stunden oder Tagen angegeben.
Was versteht man unter MTBF-Wartung?
Unter MTBF-Wartung versteht man die Nutzung der MTBF als Wartungs-KPI zur Steuerung der Wartungsplanung, der Priorisierung und der Maßnahmen zur Verbesserung der Zuverlässigkeit. Teams nutzen die MTBF, um unzuverlässige Anlagen zu identifizieren, Ursachenanalysen anzustoßen und die Auswirkungen von Änderungen in der Wartung auf die Ausfallhäufigkeit zu messen.
