DIN EN 13306 Instandhaltungskonzepte (reaktiv, präventiv, prädiktiv / Predictive Maintenance), Berechnung von MTBF, MTTR und Verfügbarkeit A.
📖 Fachtheorie & KMK-Prüfungswissen
1. Grundbegriffe der Instandhaltung nach DIN EN 13306
Die Instandhaltung gliedert sich in vier Kernbereiche:
- Wartung: Maßnahmen zur Verzögerung des Abnutzungsvorrats (z. B. Reinigen von Lüftern, Schmieren von Lagern, Tauschen von Wärmeleitpaste).
- Inspektion: Feststellung und Beurteilung des Ist-Zustandes (z. B. Messen von Festplatten-SMART-Werten, Oszilloskop-Messungen).
- Instandsetzung (Reparatur): Wiederherstellung der Funktionsfähigkeit nach einem Ausfall.
- Verbesserung: Steigerung der Zuverlässigkeit ohne Funktionsänderung.
2. Instandhaltungsstrategien
| Strategie | Zeitpunkt der Maßnahme | Vorteile | Nachteile |
|---|
| Reaktiv (Schadensabhängig) | Erst nach Eintritt eines Defekts (Run-to-Failure). | Volle Ausnutzung der Lebensdauer. | Ungeplante Stillstandszeiten, Folgeschäden. |
| Präventiv (Vorbeugend) | Nach festem Zeit- oder Betriebsstundenintervall (z. B. HDD-Tausch alle 3 Jahre). | Planbare Wartungsfenster. | Verfrühte Entsorgung intakter Teile, hohe Kosten. |
| Prädiktiv (Zustandsorientiert) | Kontinuierliche Überwachung (Condition Monitoring) per KI/Sensoren (Vibrationsanalyse). | Wartung genau dann, wenn sich ein Defekt anbahnt. | Hohe Investitionen in Sensorik und Analyse. |
3. Zuverlässigkeitskennzahlen
- MTBF (Mean Time Between Failures): Mittlere Betriebsdauer zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ausfällen.
- MTTR (Mean Time To Repair): Mittlere Reparatur- und Wiederherstellungsdauer nach einem Ausfall.
- Verfügbarkeit $A$ (Availability):
$$A = \frac{\text{MTBF}}{\text{MTBF} + \text{MTTR}} \cdot 100 \%$$
✍️ Authentische IHK-Prüfungsaufgaben mit Erwartungshorizont
Berechnung von MTBF, MTTR und Systemverfügbarkeit
10 Punkte
Ein hochverfügbarer Datenbankcluster läuft im 24/7-Betrieb (8.760 Stunden pro Jahr). Im vergangenen Jahr kam es zu 4 ungeplanten Serverausfällen mit folgenden Stillstandszeiten:
- Ausfall 1: 45 Minuten
- Ausfall 2: 75 Minuten
- Ausfall 3: 30 Minuten
- Ausfall 4: 90 Minuten
1. Berechnen Sie die gesamte Ausfallzeit und die MTTR in Minuten.
2. Berechnen Sie die MTBF in Stunden.
3. Berechnen Sie die tatsächliche Jahresverfügbarkeit des Clusters in Prozent auf drei Nachkommastellen genau.
💡 Didaktischer Erwartungshorizont & Punkteverteilung (nach KMK-Kriterien)
1. Ausfallzeit & MTTR:
- Gesamte Ausfallzeit = 45 + 75 + 30 + 90 = 240 Minuten (4,0 Stunden).
- MTTR = 240 Minuten / 4 Ausfälle = 60 Minuten (1,0 Stunde). (3 Pkt.)
2. MTBF-Berechnung:
- Gesamte Betriebsdauer (ohne Stillstand) = 8.760 h - 4 h = 8.756 Stunden.
- MTBF = 8.756 Stunden / 4 Ausfälle = 2.189 Stunden. (3 Pkt.)
3. Jahresverfügbarkeit A:
- A = (Betriebszeit / Gesamtzeit) * 100 %
- A = (8.756 h / 8.760 h) * 100 % = 99,954 %.
(Oder: A = MTBF / (MTBF + MTTR) = 2.189 / 2.190 = 99,954 %). (4 Pkt.)