Was ist MTTFd und wie wird es in ISO 13849-1 verwendet?
Date: 14/09/2026
MTTFd (Mean Time to Dangerous Failure, mittlere Zeit bis zu einem gefährlichen Ausfall) ist eine Zuverlässigkeitskennzahl in der funktionalen Sicherheit von Maschinen. Sie beschreibt die erwartete mittlere Zeit bis zu einem gefährlichen Ausfall einer Komponente oder eines Systems unter definierten Annahmen. Bei Berechnungen nach ISO 13849-1 ist MTTFd einer der Parameter, mit denen nachgewiesen wird, dass ein sicherheitsbezogenes Steuerungssystem den erforderlichen Performance Level erreichen kann.
Für Maschinenkonstrukteure ist entscheidend, dass MTTFd für sich allein kein Sicherheitsniveau darstellt. Es ist ein Zuverlässigkeitsparameter, der zusammen mit der Systemarchitektur und den Diagnosemaßnahmen der Sicherheitsfunktion betrachtet werden muss.
Was bedeutet MTTFd?
MTTFd steht für Mean Time to Dangerous Failure, also die mittlere Zeit bis zu einem gefährlichen Ausfall. Die Kennzahl schätzt die mittlere Zeit bis zum Auftreten eines gefährlichen Ausfalls - also eines Ausfalls, der zu einem gefährlichen Zustand beitragen kann.
Wenn ein Joystick beispielsweise einen MTTFd von 40 Jahren aufweist, bedeutet dies, dass unter den angegebenen Annahmen die mittlere Zeit bis zu einem gefährlichen Ausfall auf 40 Jahre geschätzt wird. Der Wert beschreibt den Zuverlässigkeitsbeitrag der Komponente innerhalb einer sicherheitsbezogenen Anwendung; er bedeutet nicht, dass jeder einzelne Joystick genau 40 Jahre lang funktioniert.
💡 Gut zu wissen: Je höher der MTTFd, desto geringer ist die mittlere Wahrscheinlichkeit eines gefährlichen Ausfalls, sofern für den Vergleich dieselben Annahmen und Anwendungsbedingungen verwendet werden.
Welche Rolle spielt MTTFd in ISO 13849-1?
Der Prozess beginnt mit der Risikobeurteilung. Für jede Sicherheitsfunktion ermittelt der OEM/Maschinenkonstrukteur den erforderlichen Performance Level (PLr), indem die Schwere der Verletzung (S), die Häufigkeit und/oder Dauer der Exposition (F) sowie die Möglichkeit zur Vermeidung oder Begrenzung des Schadens (P) bewertet werden.
Eine ausführliche Erläuterung dieses ersten Schritts finden Sie in der APEM-FAQ: Performance Level (PLr) nach ISO 13849-1 bestimmen.
Nachdem der PLr festgelegt wurde, legt der OEM/Maschinenkonstrukteur die sicherheitsbezogenen Teile der Steuerung so aus, dass diese Anforderung erfüllt wird. Mehrere Auslegungswege können zum gleichen Performance Level führen. Die Berechnung kombiniert jedoch typischerweise die Systemarchitektur, die Bauteilzuverlässigkeit über die MTTFd und den durchschnittlichen Diagnosedeckungsgrad (DCavg). Je nach Architektur müssen auch Fehler mit gemeinsamer Ursache (CCF) berücksichtigt werden.
Wie trägt MTTFd zum Performance Level bei?
MTTFd beschreibt die Zuverlässigkeit der Komponenten oder Kanäle, aus denen eine Sicherheitsfunktion besteht. Bei der Berechnung des Performance Levels wird MTTFd mit anderen Auslegungsparametern kombiniert und nicht isoliert bewertet.
Kategorie / Architektur - Aufbau des sicherheitsbezogenen Steuerungssystems und Art der Fehlertoleranz.
MTTFd - mittlere Zuverlässigkeit der Komponenten oder Kanäle in Bezug auf gefährliche Ausfälle.
DCavg - durchschnittlicher Diagnosedeckungsgrad; er gibt an, wie wirksam gefährliche Ausfälle erkannt werden.
CCF, sofern zutreffend - Maßnahmen gegen Fehler gemeinsamer Ursache in mehrkanaligen Architekturen.
Sicherheitsfunktionen mit höherem Risiko erfordern daher in der Regel eine geeignete Kombination aus Architektur, Zuverlässigkeit und Diagnosemaßnahmen, um den erforderlichen PL zu erreichen.
Wie werden MTTFd-Werte klassifiziert?
Für Berechnungen nach ISO 13849-1 werden MTTFd-Werte üblicherweise in drei Zuverlässigkeitsbereiche eingeteilt:
Bezeichnung | MTTFd-Bereich |
Niedrig | 3 Jahre ≤ MTTFd < 10 Jahre |
Mittel | 10 Jahre ≤ MTTFd < 30 Jahre |
Hoch | 30 Jahre ≤ MTTFd < 100 Jahre |
Bedeutet ein hoher MTTFd-Wert automatisch einen hohen Performance Level?
Nein. Ein hoher MTTFd-Wert verbessert den Zuverlässigkeitsbeitrag einer Komponente oder eines Kanals, der erreichte Performance Level hängt jedoch von der vollständigen Sicherheitsfunktion ab. Architektur und Diagnosedeckungsgrad müssen weiterhin zum angestrebten PLr passen.
👉 Kernaussage: MTTFd ist ein Zuverlässigkeitsparameter auf Komponenten- oder Kanalebene. Der Performance Level ist ein Ergebnis auf Systemebene für die vollständige Sicherheitsfunktion.
Was ist B10d und wie wird es in MTTFd umgerechnet?
Bei elektromechanischen Komponenten wie Schaltern wird die Zuverlässigkeit häufig als B10d-Wert und nicht direkt als MTTFd angegeben. B10d bezeichnet die Anzahl von Betätigungszyklen, bei der bei 10% einer Population von Komponenten ein gefährlicher Ausfall zu erwarten ist.
Da diese Komponenten zyklisch betrieben werden, hängt ihr MTTFd davon ab, wie häufig sie betätigt werden. Deshalb wird B10d anhand der Anzahl der Betätigungszyklen pro Jahr in MTTFd umgerechnet:
MTTFd = B10d / (0.1 × nₒₚ)
nₒₚ = Anzahl der Betätigungszyklen pro Jahr
Weitere Einzelheiten zu dieser Kennzahl finden Sie unter B10d: Definition, Berechnung und Anwendungen.
Warum ist das Missionsprofil wichtig?
Das Missionsprofil definiert die Nutzungsannahmen, die erforderlich sind, um einen Zuverlässigkeitswert in der vorgesehenen Anwendung zu interpretieren. Bei einer elektromechanischen Komponente wirkt sich die Anzahl der Zyklen pro Jahr direkt auf den aus B10d berechneten MTTFd aus.
Daher kann derselbe Schalter in zwei Anwendungen mit unterschiedlichen Betätigungshäufigkeiten zu unterschiedlichen MTTFd-Werten führen. Der B10d-Wert beschreibt das gefährliche Ausfallverhalten der Komponente in Zyklen; das Missionsprofil überführt diese zyklusbasierte Information in einen zeitbasierten MTTFd-Wert für die Anwendung.
💡 Gut zu wissen: Wenn ein OEM/Maschinenkonstrukteur für ein elektromechanisches Produkt kein Missionsprofil bereitstellen kann, kann APEM den B10d-Wert zur Verfügung stellen, damit der OEM/Maschinenkonstrukteur die Berechnung durchführen kann, sobald die Anwendungsannahmen bekannt sind.
Welche Zuverlässigkeitsdaten kann APEM bereitstellen?
APEM stellt Zuverlässigkeitsinformationen bereit, um OEMs/Maschinenkonstrukteure bei ihren Berechnungen zur funktionalen Sicherheit zu unterstützen. Die Art der Daten hängt von der Produkttechnologie und davon ab, ob die erforderlichen Annahmen zum Missionsprofil verfügbar sind.
Produkttyp | Typische APEM-Zuverlässigkeitsdaten | Warum |
Elektronische Produkte | MTTFd kann angegeben werden, wenn die relevanten Annahmen definiert sind | Ein zeitbasierter Zuverlässigkeitswert kann auf Grundlage eines definierten Missionsprofils berechnet werden. |
Elektromechanische Produkte | B10d wird in der Regel bereitgestellt | MTTFd hängt von der Betätigungshäufigkeit und dem Missionsprofil des Kunden ab; daher ist ein zyklusbasierter Wert direkter übertragbar. |
Bei elektronischen Produkten kann ein spezifisches Missionsprofil weiterhin eine separate Berechnung erfordern. Bei elektromechanischen Produkten ermöglicht die Bereitstellung des tatsächlichen Missionsprofils der Anwendung die Umrechnung des B10d-Werts in einen relevanten MTTFd-Wert.
Mehr Informationen: Funktionale Sicherheit in HMI-Systemen.
👉 Rolle von APEM: APEM stellt Zuverlässigkeitsdaten auf Komponentenebene und technische Informationen für die Sicherheitsanalyse bereit. Der OEM/Maschinenkonstrukteur bleibt verantwortlich für die Definition der Sicherheitsfunktion, ihres PLr, der Systemarchitektur und die abschließende Verifizierung des erreichten Performance Levels.
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