05/2016. Mean Time between Failures (MTBF)

Ähnliche Dokumente
Mean Time Between Failures (MTBF)

Support Packages für TIA Portal V14

IP-Adresse und PROFINET- Gerätename ändern




Auslesen der Audit-Trail Datei über ein Comfort Panel

Support Packages für TIA Portal V15 und V15.1. Dezember 2018 Ergänzte Ausgabe

Link-Status der PROFINETSchnittstelle auslesen

Set 13 - Nutzdaten protokollieren mittels RFID Aufgabe

Set 6 - Qualitätssicherung durch Wägen, Steuern und Protokollieren Aufgabe




SIMATIC ET 200SP Produktinformation für Makros für 2-fach BaseUnit Produktinformation

iemens.com/cs/ww/de/view/


App Demo- Zugang

WinCC OA Partner Programm

Wie realisieren Sie eine MODBUS-RTU- Kommunikation?


SIMATIC. Prozessleitsystem PCS 7 SIMATIC Management Console Liesmich V9.0 Update 1 (online) Security-Hinweise 1. Übersicht 2



Report der Bedieneingriffe / Process Operation Report. SIMATIC PCS 7, SIMATIC Information Server 2014


Betriebsartenwahl in Verbindung mit funktionaler Sicherheit. Safety Integrated. Siemens Industry Online Support




Ermittlung einer geeigneten Hardware für den Process Historian 2014 mit dem Tool PH-HWAdvisor




Kommunikation zwischen SIMATIC WinCC Industrial Data Bridge und SIMATIC S7


Spezifikation von Kommunikationssystemen


Automatische Visualisierung der Beispielbausteine in WinCC Professional

Automatische Visualisierung der Beispielbausteine in WinCC Advanced

COMOS. Lifecycle Walkinside Installation. Security-Hinweise 1. Softwarevoraussetzungen 2. Vollständig neue Installation 3. Upgrade-Installation 4

SINAMICS G/S: Warn- und Fehlermeldungen in WinCC TIA Portal-Projekt einbinden

Datenbank-Berichtsvorlage für den IS auf Datenbasis des Process Historian. WinCC, PCS 7, Information Server, Process Historian



Remote-Zugriff mit "RealVNC" auf WinCC- bzw. PCS 7-Anlagen

Übergeordnetes sicheres Abschalten der Spannungsversorgung nicht funktional sicherer Standardbaugruppen. Verschaltungsbeispiele FAQ 07/2015

Wie greifen Sie mit WinCC Runtime Advanced über ein Skript auf eine SQL- Datenbank zu?

4h. Zuverlässigkeit und Lebensdauer

Managed Industrial Ethernet Switches SCALANCE X-200 siemens.de/x-200

Wie können Sie die Verbindung vom Bediengerät zur Steuerung über die Geräte-Einstellungen wechseln?



Projektierung erleichtern mit WinCC im TIA Portal


Ursache für die Warnung A08526 PROFINET: Keine zyklische Verbindung mit schnell blinkender BF-LED

Berechnung der Zykluszeit


SINAMICS S120 an einer SIMATIC S über ein Technologieobjekt betreiben

Service & Support. Support Packages für STEP 7 V12. STEP 7 Basic V12, STEP 7 Professional V12. HSP Download Februar Answers for industry.

Verstärken Sie Ihre Netzwerk sicherheit mit Industrial Security Appliances SCALANCE S siemens.de/scalance-s

Betrieb mehrer Motoren (Mehrmotoren Betrieb)


Drahtlos vernetzt mit SCALANCE W! Industrial Wireless LAN. Industrial Wireless Communication. Ausgabe 09/2017. Broschüre. siemens.

Migration in das TIA Portal

Mathematische Funktionen mit SIMATIC HMI Panels

Mathematische Betrachtung, MTBF-Berechnung SGS CTS CQE LW&SS Dr. Maksim Gladkov System Reliability


SIMATIC. Prozessleitsystem PCS 7 VT-Liesmich V9.0 (Online) Security-Hinweise 1. Übersicht 2. Installationshinweise 3. Benutzungshinweise 4.


ifeatures industrielle Zusatzfunktionen für drahtlose Anwendungen Industrial Wireless LAN Industrial Wireless Communication Ausgabe 09/2017 Broschüre

Life Cycle elektrischer Komponenten

Modulare Systemlösungen für alle Applikationen siemens.de/kunststoff

Diagnose des Betriebszustandes eines S7-1500R/H- Systems mit einem Funktionsbaustein. S7-1500R/H / Diagnosebaustein

FAQ 12/2015. PROFINET IO- Kommunikation.

Eigene Bausteinsymbole erstellen mit SIMATIC PCS 7

HSP SINAMICS Firmware V4.7.9 Installation unter Verwendung des Virenscanners Kaspersky Anti-Virus

Shared Device mit F-CPU S und SINAMICS

Welche Rahmenfarben werden für SIMATIC Bediengeräte und SIMATIC IPCs verwendet?


Schnelleinstieg zum Projektieren eines HMI-Bildbausteins

Fernzugriff auf SIMATIC HMI Comfort Panels

Professional Services for Industrial Networks siemens.de/industrial-networks-services

Startfunktion der Sicherheitsschaltgeräte SIRIUS 3SK1

HART-Module konfigurieren und parametrieren

Fernzugriff auf SIMATIC HMI Comfort Panels

SIMATIC NET. Industrial Remote Communication Remote Networks VRRPv3 projektieren. Vorwort. Einleitung. VRRPv3 konfigurieren


Flash Speicher in der Industrie



Modbus/TCP- Kommunikation über IE CP

Betrieb und Instandhaltung von Energieanlagen


Vorteile der integrierten Zwischenkreisdrossel

SIMATIC. Prozessleitsystem PCS 7 SIMATIC Management Console - Liesmich (Online) Security-Hinweise 1. Übersicht 2

Sicheres Schalten der Schütze Baugröße S6 bis S12

FAQ 05/2016. Wie konfigurieren Sie den Hörmelder in SIMATIC PCS 7?

SINUTRAIN Maschinenkonfiguration anpassen

Transkript:

05/2016 Mean Time between Failures (MTBF) https://support.industry.siemens.com/cs/ww/de/view/16818490

Dieser Beitrag stammt aus dem Siemens Industry Online Support. Es gelten die dort genannten Nutzungsbedingungen (www.siemens.com/nutzungsbedingungen). Securityhinweise Siemens bietet Produkte und Lösungen mit Industrial Security-Funktionen an, die den sicheren Betrieb von Anlagen, Systemen, Maschinen und Netzwerken unterstützen. Um Anlagen, Systeme, Maschinen und Netzwerke gegen Cyber-Bedrohungen zu sichern, ist es erforderlich, ein ganzheitliches Industrial Security-Konzept zu implementieren (und kontinuierlich aufrechtzuerhalten), das dem aktuellen Stand der Technik entspricht. Die Produkte und Lösungen von Siemens formen nur einen Bestandteil eines solchen Konzepts. Der Kunde ist dafür verantwortlich, unbefugten Zugriff auf seine Anlagen, Systeme, Maschinen und Netzwerke zu verhindern. Systeme, Maschinen und Komponenten sollten nur mit dem Unternehmensnetzwerk oder dem Internet verbunden werden, wenn und soweit dies notwendig ist und entsprechende Schutzmaßnahmen (z.b. Nutzung von Firewalls und Netzwerksegmentierung) ergriffen wurden. Zusätzlich sollten die Empfehlungen von Siemens zu entsprechenden Schutzmaßnahmen beachtet werden. Weiterführende Informationen über Industrial Security finden Sie unter http://www.siemens.com/industrialsecurity. Die Produkte und Lösungen von Siemens werden ständig weiterentwickelt, um sie noch sicherer zu machen. Siemens empfiehlt ausdrücklich, Aktualisierungen durchzuführen, sobald die entsprechenden Updates zur Verfügung stehen und immer nur die aktuellen Produktversionen zu verwenden. Die Verwendung veralteter oder nicht mehr unterstützter Versionen kann das Risiko von Cyber-Bedrohungen erhöhen. Um stets über Produkt-Updates informiert zu sein, abonnieren Sie den Siemens Industrial Security RSS Feed unter http://www.siemens.com/industrialsecurity. Inhaltsverzeichnis... 3 1.1 Allgemeines... 3 1.2 Ausfallrate und Ausfallwahrscheinlichkeit... 4 Beitrags-ID: 16818490, V1.2, 05/2016 2

1.1 Allgemeines Was steht hier? Die Mean Time Between Failure (MTBF) ist ein statistischer Mittelwert für den störungsfreien Betrieb eines elektronischen Gerätes. Durch die Angabe dieses statistischen Wertes in Jahren, wird dieser oft fälschlicher Weise als Lebensdauer (bzw. Gebrauchsdauer) der Komponente interpretiert. Im Folgenden wird daher gezeigt, was unter Lebensdauer und MTBF zu verstehen ist wie mit Hilfe der MTBF die Ausfallwahrscheinlichkeit ermittelt werden kann. Was wird unter Lebensdauer (bzw. Gebrauchsdauer) verstanden? Die Lebensdauer (bzw. Gebrauchsdauer) ist die Zeit, für die ein Gerät oder eine Baugruppe konstruktiv ausgelegt ist. Es handelt sich also um die Zeit bis zum Beginn der Verschleißphase, durch ein physikalisches Gesetz oder durch Alterung aufgrund chemischer Reaktionen. Bei Geräten mit elektromechanischen Teilen (Relais) wird die Lebensdauer im Wesentlichen von der Anzahl Schaltspiele und der angeschlossenen Last bestimmt. Was wird unter MTBF verstanden? Die MTBF gilt nicht für eine einzelne Komponente, sondern stellt einen statistischen Mittelwert für die durchschnittliche Zeit, zwischen zwei Zufallsausfällen, während der normalen Gebrauchsdauer, dar. Die MTBF bezieht sich immer auf die Phase mit konstanter Ausfallrate (d. h. ohne Früh- und Spätausfälle) und ist nur dort gültig (siehe Bild "Badewannenkurve"). Je höher die MTBF, desto seltener fällt die entsprechende Komponente aus bzw. desto zuverlässiger ist sie. Unter Zuverlässigkeit versteht man gemäß DIN 40041 die Beschaffenheit einer Funktionseinheit bzgl. ihrer Fähigkeit, während oder nach vorgegebenen Zeitspannen bei festgelegten Betriebsbedingungen die Zuverlässigkeitsanforderungen zu erfüllen. Es ist zu beachten, dass zusätzlich zum MTBF-Wert die zugrunde gelegten Umgebungs- und Funktionsbedingungen (insbesondere die Temperatur), die Ausfallkriterien sowie die Geltungsdauer des Wertes angegeben und betrachtet werden müssen. Wird ein Gerät außerhalb seiner Spezifikation betrieben (z.b. bei stark erhöhtet Umgebungstemperatur oder ist es massiven EMV-Belastungen ausgesetzt), so gelten die MTBF-Werte nicht mehr und es kann zu gehäuften Ausfällen kommen. Beitrags-ID: 16818490, V1.2, 05/2016 3

1.2 Ausfallrate und Ausfallwahrscheinlichkeit Badewannenkurve Der Kehrwert der MTBF, die ein Maß für die Zuverlässigkeit einer Komponente darstellt, ist die Ausfallrate λ. Das Auftragen der statistischen Ausfallrate λ über der Zeit t führt zu der nachfolgend gezeigten Badewannenfunktion (Badewannenkurve): Ausfallrate Ausfallraten haben die Dimension 1/Zeiteinheit. Für einzelne Bauelemente wird auch oft der Begriff FIT (failures in time) verwendet. Dieser beschreibt eine Ausfallrate, bezogen auf eine entsprechende Zeitbasis: 1 FIT = 10-9 h -1. Die MTBF wird ermittelt durch die Addition der FIT-Werte der einzelnen Bauelemente. Die Phase der Frühausfälle wird zum größten Teil durch fehlerhafte Komponenten geprägt, die während der Herstellung erkannt werden und dem Anwender letztendlich nicht zur Verfügung stehen. Die Phase der Spätausfälle wird vorwiegend durch den Verschleiß der Komponenten bestimmt. Die Phase mit konstanter Ausfallrate stellt die Nutzungszeit der Komponente dar. In dieser Zeit kann von einem definierten (konstanten) Ausfall der Komponenten ausgegangen werden. Beitrags-ID: 16818490, V1.2, 05/2016 4

Ausfallwahrscheinlichkeit Um die Ausfallwahrscheinlichkeit von elektronischen und elektrotechnischen Komponenten zu bestimmen, lässt sich die Exponentialverteilung anwenden. Dort gilt: F(t) = 1 - e (-λt) Dabei ist F(t) die Ausfallwahrscheinlichkeit λ die Ausfallrate in 1/Zeiteinheit (z. B. 1/h) t die betrachtete Lebensdauer (z. B. h) Dieser Zusammenhang gilt nur für die Phase mit konstanter Ausfallrate der Badewannenkurve, also für λ = konstant! Unter dieser Voraussetzung gilt für die MTBF folgende Beziehung: MTBF = 1 / λ oder λ = 1 / MTBF Ersetzt man nun die Ausfallrate λ in F(t) ergibt sich: F(t) = 1 - e (-t/mtbf) Somit lässt sich mit der vom Hersteller angegebenen MTBF auf einfache Weise, unter der Annahme einer konstanten Ausfallrate, die Ausfallwahrscheinlichkeit von Komponenten errechnen. Beispiel Nach einem Jahr Liefereinsatz befinden sich 20.000 Komponenten mit einer MTBF von 60 Jahren im Feld. Wie hoch ist die Ausfallwahrscheinlichkeit der Komponenten? Mit F(t) = 1 - e (-1/60) mit t=1a und MTBF=60a ergibt sich: F(t) = 0,0165, d. h. die Ausfallwahrscheinlichkeit der Komponenten beträgt 1,65%. Bei den angenommenen 20.000 Komponenten heißt das: Statistisch gesehen dürfen 330 Komponenten innerhalb eines Jahres ausfallen. Die Praxis hat allerdings gezeigt, dass insbesondere bei elektronischen Komponenten, die tatsächlichen Ausfälle wesentlich geringer sind. Beitrags-ID: 16818490, V1.2, 05/2016 5