Versagensraten

Versagensraten bezeichnet die Häufigkeit, mit der Systeme, Bauteile oder Komponenten in einem definierten Zeitraum ausfallen. Sie werden oft als Ausfallrate oder Hazard Rate bezeichnet und geben die Wahrscheinlichkeit an, dass ein Bauteil innerhalb eines kurzen Zeitintervalls versagt, vorausgesetzt, es war bis zum Beginn des Intervalls funktionsfähig. In der Zuverlässigkeitsanalyse wird die Versagensrate häufig als Funktion der Lebensdauer beschrieben, lambda(t), also die bedingte Ausfallwahrscheinlichkeit pro Zeiteinheit.

Die Versagensrate lässt sich mit der Verteilung der Ausfallzeiten in Zusammenhang setzen. Formal wird sie als Hazard-Rate lambda(t) definiert und hängt mit der Wahrscheinlichkeitsdichte f(t) der Ausfallzeit und der Überlebensfunktion S(t) zusammen durch lambda(t) = f(t) / S(t). Unterschiedliche Verläufe der Hazard-Rate charakterisieren verschiedene Phasen der Lebensdauer: eine Frühausfallphase mit fallender Rate, eine Phase konstanter Ausfallrate (oft bei vielen elektronischen Bauteilen) und eine Verschleiß- oder Alterungsphase mit steigender Rate.

Messung und Analyse erfolgen üblicherweise mit Lebensdauerdaten aus Tests oder Betrieb, oft unter Berücksichtigung zensierter Daten. Gängige Methoden sind die Weibull-Analyse, die Hazard-Funktion und nonparametrische Ansätze wie die Kaplan-Meier-Schätzung. Diese Werkzeuge ermöglichen Schätzungen der Versagensraten, Prognosen der Zuverlässigkeit und die Planung von Wartungsmaßnahmen.

Anwendungen finden sich in der Zuverlässigkeitstechnik, Qualitätskontrolle, Wartungsplanung (predictive oder preventive maintenance) und Risikoanalysen. Herausforderungen sind unvollständige Daten, wechselnde Betriebsbedingungen und die Interpretation der Parameter in praxisnahen Modellen.