3.6.1 Ausfallarten

Zunächst soll betrachtet werden, aus welchen Gründen es zu Ausfällen von Systemen kommen kann. Dieses Wissen ermöglicht eine möglichst realistische Modellierung von Systemausfällen.
 

Frühausfälle (early failures)

Frühausfälle treten sehr bald nach der Inbetriebnahme auf und sind auf Herstellungs- oder auch Materialfehler zurückzuführen. Werden solche Fehler während der Produktion bzw. bei abschließenden Qualitätstests nicht entdeckt, so können bei den ersten Belastungen des Systems im Betrieb Ausfälle auftreten. Dadurch ergibt sich zu Beginn eine höhere Ausfallrate, die im Laufe der Zeit wieder zurückgeht.
Frühausfälle können durch „Einfahren des Systems“ oder „Einbrennen“ reduziert werden. Dazu werden die einzelnen Einheiten vor Inbetriebnahme vorgealtert, d.h. die Einheiten werden unter den späteren Betriebsbedingungen eingesetzt, womit die anfänglich hohen Ausfälle vorweggenommen werden. Diese „Voralterung“ kann auch mit überhöhten Betriebstemperaturen durchgeführt werden, um die Alterungszeit zu verkürzen („Burn-In“).

Zufallsausfälle (random failures)

Zufallsausfälle können während der gesamten Betriebsdauer jederzeit auftreten. Das Kennzeichen der Zufallsausfälle ist eine konstante Ausfallrate. Eine Möglichkeit der Verursachung von Zufallsausfällen ist eine Überschreitung von Belastungsgrenzen und eine daraus resultierende Überbeanspruchung des Gerätes.
Obwohl Zufallsausfälle nicht völlig ausgeschaltet werden können, so können sie durch erhöhte Zuverlässigkeit deutlich reduziert werden.

Verschleißausfälle (wearout Failures)

Die Ursache von Verschleißausfällen liegt in der Alterung von Komponenten, also an Veränderungen, die sich mit fortlaufender Einsatzdauer einstellen. Darunter fallen Ermüdungserscheinungen, Oberflächenveränderungen sowie chemische und strukturelle Veränderungen von Materialien. Verstärkt werden diese Effekte besonders dann, wenn keine oder nur unzureichende Wartung durchgeführt wird. Diese Ausfälle hängen also in großem Maß von den Umgebungsbedingungen ab und bewirken ein Ansteigen der Ausfallrate gegen Ende der Lebenszeit. Ab diesem Zeitpunkt sollten auch noch funktionierende Einheiten ausgewechselt werden, um Ausfällen vorzubeugen.