Ausfallraten sind ein wichtiger Aspekt im Engineering. Sie werden verwendet, um die Zuverlässigkeit eines Systems oder einer Komponente in einem System zu bestimmen. Um eine Ausfallrate zu berechnen, müssen Sie das System oder die Komponente beobachten und die Zeit bis zum Ausfall aufzeichnen. Wie bei jeder Statistik gilt: Je mehr Daten Sie haben, desto genauer wird die Berechnung der Ausfallrate. Wenn Sie beispielsweise die Ausfallrate eines bestimmten USB-Kabeltyps berechnet haben, ist Ihr Die Berechnung wäre genauer, wenn Sie 1.000 Kabel über ein Jahr testen würden, anstatt ein Kabel über ein Jahr zu testen ein paar Tage.
Berechnung konstanter Ausfallraten
Um Ausfallraten zu messen, benötigen Sie eine Stichprobe identischer Komponenten oder Systeme, die im Laufe der Zeit beobachtet werden können. Angenommen, Sie hätten fünf Glühbirnen an einen automatischen Stromkreis angeschlossen, die Sie dann 1.000 Stunden lang einmal pro Stunde ein- und ausschalten könnten, wodurch Sie die folgenden Daten erhalten:
- Glühbirne 1 war nach 422 Stunden durchgebrannt.
- Glühbirne 2 nach 744 Stunden durchgebrannt
- Glühbirne 3 nach 803 Stunden durchgebrannt
- Glühbirne 4 nach 678 Stunden durchgebrannt
- Glühbirne 5 leuchtete 1000 Stunden lang
Dies gibt Ihnen 4 Ausfälle über insgesamt 3.647 Stunden.
Um die Ausfallrate zu berechnen, teilen Sie die Anzahl der Ausfälle durch die Gesamtzahl der Stunden, z. B. 4/3.647 = 0,0011 Ausfälle pro Stunde.
In diesem Beispiel ist die Ausfallrate pro Stunde so gering, dass sie fast unbedeutend ist. Die Multiplikation der Zahl mit 1.000 würde es für jemanden, der darüber nachdenkt, eine Glühbirne zu kaufen, aussagekräftiger machen, was 1,1 Ausfällen pro 1.000 Stunden entsprechen würde. Da ein Jahr 8.760 Stunden hat, können Sie 3.647 durch 8.760 teilen, um 0,41 Ausfälle pro Jahr oder etwa 2 Ausfälle alle fünf Jahre zu erhalten.
Berechnung der MTBF
Eine andere Möglichkeit, Fehlerraten auszudrücken, ist die Verwendung der Mean Time Between Failures. MTBF wird normalerweise in hochwertigen Systemen verwendet, bei denen Ausfälle voraussichtlich selten sind und minimiert werden müssen, wie das Leitsystem in einem Verkehrsflugzeug oder die Airbags in einem Pkw. Die Kenntnis der MTBF ermöglicht es Herstellern zu empfehlen, wie oft Komponenten inspiziert, gewartet und ausgetauscht werden sollten.
Um die MTBF zu berechnen, teilen Sie die Anzahl der Stunden durch die Anzahl der Ausfälle. Bei den fünf getesteten Glühbirnen mit einer Ausfallrate von 4 pro 3.647 ermitteln Sie die MTF zu 3.647/4 = 909. Die MTBF beträgt somit 909 Stunden.
Verschlechterung von Systemen im Laufe der Zeit
In den meisten realen Szenarien steigt die Wahrscheinlichkeit eines Ausfalls im Laufe der Zeit, da Komponenten ausfallen und Teile verschleißen. Die Bremsanlage eines Autos zum Beispiel fällt im ersten Jahr des Besitzes weniger wahrscheinlich aus als nach fünf Jahren ohne Wartung. Dadurch ist es für Ingenieure in der Regel erforderlich, Komponenten über längere Zeiträume zu testen und die Ausfallraten für unterschiedliche Intervalle zu berechnen.