Den B10- und B10d-Wert berechnen

In diesem Artikel soll beschrieben werden, um was es sich beim B10-Wert und dem B10d-Wert handelt und wie man diesen berechnen bzw. ermitteln kann.

Was ist der B10-Wert

Der B10-Wert gibt die nominelle Lebensdauer an bei 90% Überlebenswahrscheinlichkeit an. Das heißt, es handelt sich um die mittlere Zahl von Schaltspielen bzw. Schaltzyklen einer betrachteten Einheit, nach der mit maximal 10% Ausfällen zu rechnen ist. Somit ist dieser Wert ein statistischer Erwartungswert, der auf Basis von Lebensdauerversuchen mit einer entsprechenden Anzahl an Prüflingen ermittelt wurde.
Der B10-Wert gilt dabei nur unter definierten Bedingungen. Als Ausfall bezeichnet man ein Überschreiten von definierten Grenzwerten (Schaltzeit, Leckage Schaltdruck …). Es gilt jedoch zu beachten, dass ein Bauteil auch vor dem Erreichen des B10-Wertes ausfallen kann. Die angegebene Überlebenswahrscheinlichkeit stellt somit keine Garantie des Herstellers dar.

Was ist der B10d-Wert

Der B10d-Wert stellt eine ähnliche Größe dar. Er gibt nach ISO 13849-1 die Zahl der Schaltspielen bzw. Schaltzyklen an, nach welcher es bei 10% der betrachteten Einheiten zu gefährlichen Ausfällen kommt. Der Zusatz „d“ steht dabei für „dangerous“. Der Wert ist für die Erstellung einer Risiko- und Gefährdungsanalyse relevant und damit auch für die Bewertung der Sicherheit einer Maschine bzw. Anlage.

Es gilt zu beachten, dass man für ein einzelnes Bauteil keinen B10d-Wert berechnen kann. Dies liegt darin begründet, dass die Tatsache, ob es sich um einen gefährlichen Ausfall handelt, immer abhängig von der jeweiligen Anwendung ist. Das heißt, je nachdem wie und wo die entsprechende Komponente in einer Anwendung (Anlage, Maschine) eingesetzt wird, kann sie einen gefährlichen Ausfall verursachen, oder auch nicht.

Den B10d-Wert berechnen

Wenn keine Kenntnisse über die Anzahl von gefährlichen Ausfällen vorliegen, empfiehl die ISO 13849-1 folgende Berechnung für den B10d-Wert:

Das bedeutet, dass angenommen wird, dass jeder zweite Ausfall ein gefährlicher Ausfall ist.

Den B10-Wert kann man indes nicht berechnen, da dieser (wie bereits beschrieben) ein statistischer Wert ist, der durch Lebensdauerversuche ermittelt wird.

Wozu benötigt man den B10-Wert?

Der B10-Wert kann zum einen für die Bestimmung der vorbeugenden Wartung von Anlagen (TPM = Total Productive Maintenance) verwendet werden. Eine andere wichtige Anwendung des B10-Werts stellt die Bewertung der Sicherheit eine Anlage dar, da man mit Hilfe des B10-Werts den B10d-Werts berechnen kann und somit auch den MTTFd-Wert.

MTTF_d :  Mean Time To Failure (Mittlere Zeit bis zum gefahrbringenden Ausfall)
n_op  :  Schaltspiele pro Jahr

Wozu benötigt man den B10d-Wert?

Der B10d-Wert wird für alle Produkte benötigt, die in sicherheitsbezogenen Teilen einer Steuerung eingesetzt werden und mechanisch verschleißbehaftet sind. Voraussetzung ist zudem, dass die jeweilige Komponente zur Ausführung einer Sicherheitsfunktion notwendig ist (z.B. Ventile). Davon ausgeschlossen sind Verschraubungen, Schläuche, Winkel, Halterungen etc.. Auch Antriebe erfüllen in der Regel keine Sicherheitsfunktion.

Mit Hilfe des B10d-Wertes kann man den MTTFd-Wert berechnen (siehe Berechnungs-Formel oben).

Auch die Betriebszeit einer elektronischen Komponente bis zu einem gefährlichen Ausfall (T10d-Wert) kann mit mittels des B10d-Wertes berechnen:

 

T_10d :  Betriebszeit einer elektronischen Komponente bis zu einem gefährlichen Ausfall von 10% der Komponenten
n_op  :  Schaltspiele pro Jahr

Woher bekommt man einen B10d-Wert?

Da es häufig Probleme mit der Verfügbarkeit von B10d-Werte gibt, werden in der DIN EN ISO 13849-1 einige typische Werte aufgelistet. Die hier aufgeführten B10d-Werte für pneumatische und hydraulische Komponenten sind allerdings relativ konservativ abgeschätzt und sollten daher nur verwendet werden, falls keine genaueren Daten zur Verfügung stehen.