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Produktlebensdauer bei Festo · PDF fileMTBF Mean Time Between Failure beschreibt die Zeit zwischen zwei Ausfällen bei reparablen Produk-ten und konstanter Ausfallrate. MTTF + MTTR

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  • Produktlebensdauer bei Festo

  • 2

    Inhaltsverzeichnis

    Lebensdauerkennwerte S. 4

    Versuchs bedinungen S. 8

    B10 -Wert S. 12

    MTTF-Wert S. 14

    Nominelle Lebensdauer S. 16

    Sicherheitstechnik S. 18

    Total Productive Maintenance S. 20

    Weierfhrende Literatur S. 22

  • 3

    Survivaltraining fr Produkte von Festo Qualitt fr ein langes ArbeitslebenFesto unterzieht alle Produkt-reihen, die das Haus verlassen, umfassenden Funktions- und Lebensdauertests.Diese Tests laufen sowohl in der Entwicklungsphase als auch in den meisten Phasen des Pro-duktlebenszyklus.Dadurch knnen wir unsere Produkte stetig optimieren fr lngere Lebensdauer, mehr Wirtschaftlichkeit und hhere Zuverlsigkeit.

    Die Lebensdauerkennwerte aus den Tests sind ein zentraler Punkt fr die prventive Instandhaltung und die Bewertung von Sicher-heitsfunktionen. Und sie bestti-gen ein offenes Geheimnis: Produkte von Festo sind der Mastab fr Qualitt.

    Wir berlassen nichts dem Zufall.Wir testen fr ein langes Leben.Wir lernen permanent aus den Prfergebnissen.

    Qualitt beweist sich dort, wo das richtige Produkt am richtigen Platz ist. Dafr erhalten Sie kom-petente Fach- und Branchenbera-tung durch mehr als 1000 Ver-triebsingenieure und Projektbe-rater von Festo.

    Im Dialog mit Ihnen als Kunden erreichen unsere Experten, dass die Eigenschaften unserer Pro-dukte und Lsungen exakt auf die jeweiligen Branchen zuge-schnitten sind.

    Damit eines sicher ist: Erstklassige Qualitt fr mehr Rentabilitt und Zuver lsigkeit kommt von Festo.

  • 4

    Lebensdauerkenn-werte

    Versuchs-bedinungen

    B10 -Wert MTTF-Wert Nominelle Lebensdauer

    Sicherheits technik

    1

    = 1

    =1

    =

    =1

    Ermittlung nach Parts Count VerfahrenEN/IEC 61709 bzw. SN 29500

    Ausfallverhalten elektronischer Komponenten

    MTTF

    Frhausflle: Zufalls-ausflle:(Stabiler Zustand)

    Lebensdauer t

    Kurvenverlauf bei elektronischen Bauteilen

    Ausf

    allra

    te

    Verschiedene Kennwerte und ihr ZusammenhangDie Lebensdauer eines Produktes ist fr fast alle Branchen von Bedeutung. Die Angaben der Lebensdauer jedoch sind techno-logiebezogen. Bei Produkten mit mechanischem Verschlei wer-den diese in Form von Schaltzyk-len oder Laufl eistung, bei elekt-ronischen Produkten in Form von Betriebsstunden oder Jahren angegeben.Bei Festo kommen alle Arten von Lebensdauerangaben vor, gleich, ob sich diese auf mechanische und pneumatische Komponenten oder die Lebensdauer von elekt-ronischen Bauteilen beziehen.

    1) nach DIN EN 13849-12) Bei den MTBF-Werten gibt es eine Abhngigkeit von verschiedenen Faktoren,

    die Festo nicht beeinfl ussen kann. Dazu gehrt beispielweise die Art des Ein-baus. Deshalb kann Festo diesen Wert nicht angeben.

    Elektronische Produkte: aus mathematischen BerechnungenW

    irts

    chaf

    tlic

    hkei

    tSi

    cher

    heit

    Bestimmung der Kennwerte

    Elektronische Komponenten

    Berechnungen:Werte zeitabhngig

    Umrechnung nach EN 62061

    Ermitlung aus Bauteil-datenbanken

    MTTF

    +

    MTTR=MTBF2)

    MTTFd

    1) = 10

    0,1

    1) =

    100,1

    Total Productive Maintenance

    = 1

  • 5

    Weibull

    Verschleiausflle:

    = const.

    const.

    Kurvenverlauf bei pneumatischen Bauteilen

    Mechanische Produkte: aus Langzeit untersuchungen

    Elektronische Produkte: aus mathematischen Berechnungen

    Bestimmung der Kennwerte

    Mechanische Komponenten

    Lebensdauerversuche:Werte verschlei-abhngig

    Mindestens 7 Prfl inge

    B10d

    Mittlere Lebensdauer

    B10

    1) = 10

    0,1

    1) =

    100,1

    W

    irts

    chaf

    tlic

    hkei

    tSi

    cher

    heit

    be

    rleb

    ensw

    ahrs

    chei

    nlic

    hkei

    t F(t

    ) [%

    ]

    Ausf

    allw

    ahrs

    chei

    nlic

    hkei

    t F(t

    ) [%

    ]

    Ausfallverhalten mechanischer Komponenten

    Lebensdauer [Mio. Schaltspiele]

    1

    9897

    95

    90

    99,9

    99,8

    99,5

    99

    80

    7060

    40

    2010

    99,7

    Lebensdauergerade

    T-Wert

    2,5 3 4 5 6 7 8 9 101 15 20 25

    1

    23

    5

    0,1

    0,20,3

    0,5

    10

    20

    3040

    60

    8090

    99 > 1

    x

    x x

    xx x

    x

    B10 -Wert

  • 6

    MTTFMean Time To Failure ist der sta-tistische Wert der mittleren Zeit bis zum Ausfall mit einer Wahr-scheinlichkeit von 63 %. Dieser Wert kann fr elektronische Pro-dukte meist auf Basis der Bau-teildaten (konstante Ausfallrate) errechnet werden. Die Angabe erfolgt blicherweise in Jahren.

    MTTFdMean Time To Failure dangrous ist die mittlere Zeit bis zu einem gefahrbringenden Ausfall. Mit der oben genannten Beschrei-bung des gefhrlichen Ausfalls wird angenommen:MTTFd = 2 x MTTF

    MTTRMean Time To Repair ist die mitt-lere Zeit zur Wiederherstellung nach einem Ausfall eines Sys-tems.

    MTBFMean Time Between Failure beschreibt die Zeit zwischen zwei Ausfllen bei reparablen Produk-ten und konstanter Ausfallrate.MTTF + MTTR = MTBF

    (t)/AusfallrateDie Ausfallrate (t) ist ein Ma fr das Risiko eines Teiles zum Zeitpunkt t. Unter der Vorauszet-zung, dass es bis zu diesem Zeit-punkt funktioniert.

    Elektronische Produkte

    Lebensdauerkenn-werte

    Versuchs-bedinungen

    B10 -Wert MTTF-Wert Nominelle Lebensdauer

    Sicherheits technik Total Productive Maintenance

    Elektronische Produkte: aus mathematischen Berechnungen

    Wir

    tsch

    aftl

    ichk

    eit

    Sich

    erhe

    it

    Bestimmung der Kennwerte

    Elektronische

    Komponenten

    Berechnungen:Werte zeitabhngig

    Umrechnung nach EN 62061

    Ermitlung aus Bauteil-datenbanken

    MTTF

    +

    MTTR=MTBF2)

    MTTFd

    1) = 10

    0,1

    1) =

    100,1

  • 7

    Mechanische Produkte

    Die mittlere LebensdauerDiese wird fr alle Gren und Varianten einer Baureihe angege-ben und ist ein spezifi scher Wert von Festo. Grundlage fr die Ermittlung der mittleren Lebens-dauer sind smtliche Langzeitun-tersuchungen.

    B10 -WertStatistischer Erwartungswert der Anzahl von Zyklen, bei dem 10 % der Bauteile, die fr den Versuch defi nierten Grenzwerte (Schalt-zeit, Leckage Schaltdruck ) unter defi nierten Bedingungen berschritten haben. Im Umkehr-schluss ist dies auch die Wahr-scheinlichkeit, dass 9o % der Prfl inge die angegebene Lebensdauer B10 erreichen.

    B10dNach ISO 13849-1 beschreibt der B10d -Wert die mittlere Anzahl von Zyklen, bis 10 % der Bauteile gefhrlich ausgefallen sind. Lie-gen keine weiteren Kenntnisse ber die Ausfallarten vor, so empfi ehlt der Normensetzer fol-gende Annahme: B10d = 2 x B10Festo gibt derzeit blicherweise B10 -Werte an.

    b-Wert/FormparameterParameter der Weibull-Vertei-lung. Der b-Wert beschreibt die Art der Ausflle. Es kann zwschen Frhausfllen (b < 1), Zufallsaus-fllen (b = 1; entspricht Exponen-tialverteilung) und Verschlei-ausfllen (b > 1) unterschieden werden.

    T-Wert/Charakteristische LebensdauerDie charakteristische Lebens-dauer T ist die Zeit, bis zu der 63 % der Prfl inge ausgefallen sind.

    WeibullDie Weibullanalyse ist die klassi-sche Zuverlssigkeitsanalyse fr Produkte mit mechanischem Ver-schlei (keine konstante Ausfall-rate).Aus dem Weibull-Netz lassen sich Lebensdauerkennwerte mit den zugehrigen Ausfallwahrschein-lichkeiten wie z.B. die charakte-ristische Lebensdauer T, der B10 -Wert sowie die Steigung der Lebensdauergeraden (Formpara-meter b) ablesen.

    Mechanische Produkte: aus Langzeit untersuchungen

    Elektronische Produkte: aus mathematischen Berechnungen

    Bestimmung der Kennwerte

    Mechanische

    Komponenten

    Lebensdauerversuche:Werte verschlei-abhngig

    Mindestens 7 Prfl inge

    B10d

    Mittlere Lebensdauer

    B10

    1) = 10

    0,1

    1) =

    100,1

    Wir

    tsch

    aftl

    ichk

    eit

    Sich

    erhe

    it

  • 8

    Auf Herz und Nieren geprft!

    Lange Lebensdauer und Sicher-heit gehen Hand in Hand Um hohe Sicherheit, Produktivi-tt und Qualitt bieten zu knnen, unterzieht Festo alle Produkte bereits in der Entwick-lungsphase ausgiebigen Tests. Ab diesem Zeitpunkt gewinnt Festo Erkenntnisse, die fr die stndige Optimierung der Pro-duktfunktionen notwendig sind. Dadurch gewinnen die Produkte von Festo ein Plus an Sicherheit, Qualitt und Wirtschaftlichkeit.

    Elektronische Kennwerte werden mathematisch berechnet oder aus Datenbanken entnommen. Zur Ermittlung der Kennwerte von

    mechanischen und pneumati-schen Komponenten nutzt Festo zwei Arten von Langzeituntersu-chungen:

    Funktionsdauerversuche Lebensdauerversuche

    Aus Lebensdauerversuchen las-sen sich die statistische Angaben ber die Lebensdauer der getes-teten Produkte ermitteln. Beim Funktionsdauerversuch wird berprft, ob das Produkt nach einer defi nierten Anzahl von Schaltspielen bzw. nach einer bestimmten Laufl eistung noch funktionsfhig ist.

    Lebensdauerkenn-werte

    Versuchs-bedinungen

    B10 -Wert MTTF-Wert Nominelle Lebensdauer

    Sicherheits technik Total Productive Maintenance

  • 9

    Langzeituntersuchungen bei Festo

    Lebensdauerversuch

    Mindestens 7 Prfl inge

    Abbruch, wenn 5 der 7 Prfl inge aus-gefallen sind

    Statistische Auswertungen

    Lebensdauerversuch (LDV)Lebensdauerversuche werden nach ISO 19973 mit mindestens sieben baugleichen Prfl ingen unter gleichen Bedingungen durchgefhrt. Normalerweise fi n-den diese Versuche standardi-siert bei 23 C und 6 bar Druck statt. Der LDV ist dan

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