- Failure In Time
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Die Ausfallrate λ technischer Komponenten wird oft mit Failure in Time (Abk.: FIT) angegeben, insbesondere elektronischer Bauteile. Die Einheit FIT gibt dabei die Anzahl der Ausfälle an, die in 109 Stunden auftreten: 1 FIT ist 1 Ausfall pro 109 Stunden beziehungsweise 1 Ausfall pro 114.000 Jahre.
Bauteile mit einem hohen FIT-Wert fallen statistisch gesehen häufiger aus als solche mit einem niedrigen Wert.
Mit der Ausfallrate λ einzelner Bauteile lässt sich die Ausfallwahrscheinlichkeit komplexer Geräte bereits in der Konstruktions- oder Planungsphase berechnen. Hierbei geht man, falls keine Redundanzen vorliegen, davon aus, dass der Ausfall eines beliebigen Einzelteils zum Versagen des ganzen Geräts führt. Aus der Summe der Ausfallraten der Einzelteile ergibt sich somit die des ganzen Geräts. Wie alle statistischen Kenngrößen kann eine FIT-Berechnung keine Aussage über Fehler eines bestimmten Einzelgeräts liefern, sondern immer nur Anhaltspunkte für eine größere Serie.
Typische Ausfallraten für bedrahtete elektronische Bauteile sind mit der Verwendung des Begriffs FIT als Einheit der Ausfallrate:
Bauelement λ[FIT] Lötstelle 1 Widerstand 1,5 Silizium-Diode 3 Silizium-Transistor 5 Keramikkondensator 6 Folienkondensator 10 IC-Sockel (je Kontakt) 10 Steckkontakt 10 Aluminium-Elektrolytkondensator 10 bis 50 (Baugrößenabhängig) Tantal-Elektrolytkondensator 40 Silizium-Leistungsdiode 50 Silizium-Leistungstransistor 60 Integrierte Schaltung (SSI) 100 Integrierte Schaltung (MSI/LSI) 200 Netztrafo, Relais 200 Potentiometer 200 Oberflächenmontierte Bauteile (SMD) haben teilweise wesentlich günstigere Werte. Diese Werte sind nur als Anhaltspunkte zu nehmen, da sie je nach Literaturquelle und Bauteil durchaus um den Faktor 10 unterschiedlich angegeben werden. Außerdem sind die Werte sehr stark von der Temperatur abhängig, eine Temperaturerhöhung um 25 °C verzehnfacht die Ausfallrate (Gesetz von Arrhenius). Ferner ist die Umgebung zu berücksichtigen (Feuchtigkeit, Höhe, Strahlung, Erschütterungen, usw.).
Die MTTF, also die wahrscheinliche Zeitdauer, bis ein Fehler an einem Bauteil eintritt, ist der Kehrwert der Ausfallrate.
Kein Rückschluss auf Lebensdauer
Die Ausfallrate nimmt zum Ende der Bauteillebensdauer stark zu, bis die Ausfallwahrscheinlichkeit schließlich 1 ist. Die Lebensdauer eines Bauteils kann sehr viel geringer sein, als man aus der angegebenen Ausfallwahrscheinlichkeit schließen könnte. Ein Raketenmotor hat z.B. eine sehr niedrige Ausfallwahrscheinlichkeit (kleiner FIT Wert), aber eine Lebensdauer von nur wenigen Minuten.
Normen
Die bekannteste und älteste Zusammenfassung von Ausfallwahrscheinlichkeiten ist das US-Handbuch MIL-STD-217. Dieses rechnet jedoch mit FpmH (Failures per million hours), also der Ausfallwahrscheinlichkeit nach einer Million Betriebsstunden. Der Wert ist durch Multiplikation mit 103 in FIT umzurechnen.
Eine weitere eingeführte Ausfallwahrscheinlichkeitsquelle ist die Siemens-Norm SN 29500, die es ermöglicht, für die gebräuchlichsten elektronischen und elektromechanischen Bauteile FIT-Werte anhand von bekannten Belastungsdaten zu errechnen. Diese Werks-Norm besitzt keinen offiziellen internationalen Status. Dennoch wird sie weltweit bevorzugt zur Berechnung der Kennzahlen sicherheitstechnischer Geräte sowie zur Ermittlung von Zuverlässigkeitsprognosen (Reliability Prognosis) herangezogen. Die damit gewonnenen Ausfallraten sind allesamt konservativer Natur, d.h. das Bauteil wird unabhängig von Hersteller und dessen Produktionsverfahren beurteilt, das Ergebnis befindet sich also auf der „sicheren Seite“ und muss nicht zwangsläufig die physikalische Wirklichkeit widerspiegeln. Weitere Beispiele für Ausfallraten finden sich in der Anwendungsnorm EN ISO 13849-1, die als Nachfolger zur EN 954 diese im Jahre 2006 vollständig ersetzte, sowie in der Anwendungsnorm EN 62061 zur funktionalen Sicherheit von Maschinen und Anlagen.
Weniger verbreitet ist die ursprünglich französische Norm RDF 2000 (IEC TR 62380), die auch reale Betriebszustände, wie beispielsweise Temperatureinflüsse oder Ein-/Ausschaltvorgänge berücksichtigt.
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