Mttf and mttfd what is the difference

Wer sich mit der Verfügbarkeit und Sicherheit von Maschinen und Anlagen beschäftigt, stößt schnell auf die beiden Kennzahlen MTTF und MTTFd. Beide beschreiben die Zuverlässigkeit von Komponenten, unterscheiden sich aber in ihrer Betrachtungsweise grundlegend – und gerade bei sicherheitsrelevanten Funktionen ist die korrekte Unterscheidung Pflicht. In diesem Artikel erklären wir beide Größen, zeigen die Unterschiede auf und ordnen sie in die Praxis des Maschinenbaus ein.

MTTF: Die mittlere Zeit bis zum Ausfall

MTTF steht für „Mean Time To Failure" und bezeichnet die durchschnittliche Betriebsdauer bis zum Ausfall einer Komponente. Die Kennzahl wird vor allem bei nicht reparierbaren Bauteilen verwendet – also bei Elementen wie Sensoren, Schützen, Ventilen oder Netzteilen, die nach dem Ausfall ausgetauscht statt instand gesetzt werden. Die Werte werden statistisch aus Prüfreihen, Felddaten oder anerkannten Zuverlässigkeitsdatenbanken ermittelt und typischerweise in Stunden angegeben.

Wichtig zu wissen: Die MTTF macht keine Aussage über die Art des Ausfalls. Ob eine Komponente auf sichere Weise versagt – etwa so, dass der Fehler erkennbar bleibt – oder ob sie gefährlich ausfällt, bleibt bei dieser Betrachtung außen vor.

MTTFd: Der Blick auf gefährliche Ausfälle

MTTFd bedeutet „Mean Time To Dangerous Failure" und beschreibt die mittlere Zeit bis zu einem gefährlichen Ausfall. Die Kennzahl stammt aus der Funktionssicherheit und ist vor allem durch die Norm ISO 13849-1 für sicherheitsbezogene Teile von Steuerungen (SRP/CS) etabliert. Als gefährlich gilt ein Ausfall dann, wenn er die Ausführung einer Sicherheitsfunktion verhindert – etwa wenn ein Positionswechsel nicht mehr erkannt wird oder ein Ventil nicht mehr schließt.

Da nur eine Teilmenge aller Ausfälle in die Betrachtung eingeht, ist der MTTFd-Wert einer Komponente stets gleich groß oder größer als deren MTTF-Wert. Beide Zahlen dürfen also nicht verwechselt werden, auch wenn sie in Datenblättern manchmal nah beieinanderliegen.

Der Unterschied im Detail

Die wichtigsten Unterschiede auf einen Blick

  • MTTF betrachtet sämtliche Ausfälle einer Komponente – unabhängig von deren Auswirkung.
  • MTTFd berücksichtigt ausschließlich gefährliche Ausfälle, die eine Sicherheitsfunktion beeinträchtigen.
  • MTTF dient als allgemeine Zuverlässigkeitskennzahl für Bauteile und Systeme.
  • MTTFd ist der normative Parameter zur Bewertung von Sicherheitsfunktionen nach ISO 13849-1.
  • Aus dem MTTFd eines Kanals – zusammen mit Kategorie und Diagnostic Coverage – wird das erreichbare Performance Level (PL) abgeleitet.

Ein Bauteil kann also häufig ausfallen, ohne dass die Sicherheit gefährdet ist, wenn die Ausfälle überwiegend sicher sind. Umgekehrt kann eine Komponente mit hoher allgemeiner Zuverlässigkeit trotzdem ein vergleichsweise niedriges MTTFd aufweisen, wenn ihre Ausfälle überwiegend gefährlicher Natur wären.

Praxisrelevanz im Maschinenbau

Für Hersteller und Betreiber von Maschinen ist die MTTFd der zentrale Wert, wenn es um die Beurteilung von Sicherheitsfunktionen wie Not-Halt, Schutztür-Überwachung oder Zweihandschaltung geht. Jedes sicherheitsbezogene Bauelement im Signalpfad trägt mit seinem MTTFd zum Gesamtwert des Kanals bei. Bei elektromechanischen Komponenten wird häufig der Wert B10 angegeben – die Anzahl der Schaltspiele, nach denen zehn Prozent der Bauteile ausgefallen sind. Unter Berücksichtigung der tatsächlichen Schaltfrequenz lässt sich daraus der MTTFd-Wert berechnen.

Für die praktische Arbeit gilt es, einige Punkte zu beachten:

  1. MTTFd-Werte bevorzugt aus Herstellerangaben oder anerkannten Datenquellen entnehmen.
  2. Die tatsächliche Schalt- und Betriebsfrequenz bei der Umrechnung von B10-Werten realistisch ansetzen.
  3. Den Kanalwert der Sicherheitsfunktion ermitteln und prüfen, ob das geforderte Performance Level erreicht wird.
  4. Beachten, dass der MTTFd-Wert pro Kanal normseitig auf einen Höchstwert begrenzt ist – ein höherer Wert bringt keine weitere Anhebung des PL.
  5. Die MTTF parallel für die Instandhaltungsplanung nutzen, etwa zur Festlegung von Austauschintervallen.

Fazit: Die richtige Perspektive entscheidet

Die MTTF beantwortet die Frage, wie lange ein Bauteil im Durchschnitt funktioniert, die MTTFd hingegen, wie lange es im Schnitt dauert, bis ein gefährlicher Ausfall eintritt. Für die Auslegung sicherheitsbezogener Steuer

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