MTBF und MTTR: Instandhaltungskennzahlen mit Formeln

Was MTBF und MTTR messen

MTBF (Mean Time Between Failures, mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen) ist die durchschnittliche Betriebszeit zwischen einem Ausfall einer reparierbaren Anlage und dem nächsten; MTTR (mittlere Instandsetzungsdauer) ist die durchschnittliche Zeit, bis die Anlage nach einem Ausfall wieder funktioniert. Zusammen beschreiben sie Zuverlässigkeit und Instandhaltbarkeit, und aus ihnen ergibt sich die Verfügbarkeit. Sie sind wichtig, weil sie aus einem Stapel von Arbeitsaufträgen belastbare Grundlagen für Personal-, Ersatzteil- und Ersatzentscheidungen machen.

Beide sind Durchschnittswerte über einen Zeitraum und einen Bestand, daher ist die erste Aufgabe, festzulegen, welcher Zeitraum, welche Anlagen und welche Ausfälle zählen. Eine Kennzahl, deren Definition sich jedes Quartal ändert, ist schlechter als keine, weil sie zu Entscheidungen verleitet, die auf Effekten der Formel statt auf Veränderungen an den Anlagen beruhen.

Drei Fehler verzerren diese Werte mehr als alle anderen. Wer vorbeugende Wartungseinsätze als Ausfälle zählt, lässt die MTBF schlechter aussehen, als sie ist. Wer über sehr wenige Ausfälle mittelt, lässt eine einzige schlechte Nacht das Ergebnis kippen: Eine Anlage mit zwei Ausfällen im Jahr kann durch ein einziges Ereignis eine halbierte oder verdoppelte MTBF zeigen, nennen Sie daher neben jeder MTBF die Zahl der Ausfälle. Und wer verschiedene Anlagentypen in einem Durchschnitt mischt, versteckt die Problemanlage; rechnen Sie zuerst je Anlage oder je Modell und verdichten Sie dann.

Wo Instandhaltungskennzahlen genormt sind

In Europa ist die Referenz DIN EN 15341 (EN 15341:2019+A1:2022), Instandhaltung – Wesentliche Leistungskennzahlen für die Instandhaltung. Sie listet Kennzahlen für die Instandhaltungsfunktion und gibt Hinweise zur Auswahl eines geeigneten Sets, um Effektivität, Effizienz und Nachhaltigkeit der Instandhaltung bestehender physischer Anlagen zu bewerten und zu verbessern, von Industrieanlagen und Infrastruktur bis zu Liegenschaften, Hochbauten und Verkehrssystemen. Ihr Vokabular stützt sich auf DIN EN 13306:2017, Instandhaltung – Begriffe der Instandhaltung.

Beide Texte werden von den nationalen Normungsorganisationen verkauft, daher gibt dieser Leitfaden sie sinngemäß wieder, statt sie zu zitieren. Ein terminologischer Punkt ist wichtig: Im Zuverlässigkeitsvokabular von IEC und EN steht MTTR für die mittlere Zeit bis zur Wiederherstellung, die länger sein kann als die reine Reparaturzeit, die viele Systeme messen. Der Sprachgebrauch in der Praxis ist uneinheitlich, daher sollte jeder Bericht angeben, welche der beiden er zeigt.

MTBF: Formel und Rechenbeispiel

MTBF = gesamte Betriebszeit im Zeitraum / Anzahl der Ausfälle im Zeitraum. Zählen Sie nur Ausfälle, die die Anlage stillgelegt oder beeinträchtigt haben und korrektive Arbeit erforderten; vorbeugende Wartungseinsätze und kosmetische Arbeiten sind keine Ausfälle.

Rechenbeispiel: Die Kältemaschine CH-02 läuft durchgehend, das Jahr hat also 8.760 Stunden. Sie ist viermal ausgefallen, und die vier Ausfälle dauerten 6, 10, 4 und 12 Stunden, insgesamt 32 Stunden. Die Betriebszeit beträgt 8.760 - 32 = 8.728 Stunden, also MTBF = 8.728 / 4 = 2.182 Stunden, etwa 91 Tage.

Bei einem Bestand baugleicher Geräte wird die Zeit zusammengefasst. Vierzig Infusionspumpen über 365 Tage ergeben 40 x 365 = 14.600 Gerätetage; hat der Bestand 10 Ausfälle verzeichnet, beträgt die MTBF des Bestands 14.600 / 10 = 1.460 Gerätetage. Der Vergleich dieses Werts zwischen zwei Pumpenmodellen ähnlichen Alters ist ein fairer Zuverlässigkeitstest; der Vergleich zweier einzelner Pumpen ist es selten.

Für Teile, die ersetzt statt repariert werden, etwa Lampen oder verschlossene Akkus, ist die übliche Kennzahl die mittlere Betriebsdauer bis zum Ausfall (MTTF): die durchschnittliche Lebensdauer bis zu dem einen Ausfall, der die Nutzung des Teils beendet.

MTTR: Reparaturzeit oder Wiederherstellungszeit

MTTR = gesamte Zeit bis zur Wiederherstellung (oder bis zur Reparatur) / Anzahl der Ausfälle. Die Wahl von Start- und Endpunkt verändert das Ergebnis stärker als jede andere Entscheidung im Instandhaltungsberichtswesen.

Nehmen Sie den 6-stündigen Ausfall der Kältemaschine: Der Alarm ging um 02:00 Uhr los, der Techniker traf um 03:30 Uhr ein, Diagnose und Reparatur liefen von 03:30 bis 07:00 Uhr, Wiederanlauf und Test von 07:00 bis 08:00 Uhr. Die Wiederherstellungszeit beträgt 6 Stunden, vom Ausfall bis zur wiederhergestellten Funktion. Die aktive Reparaturzeit beträgt 3,5 Stunden. Hätten die vier Ausfälle Reparaturzeiten von 3,5, 7, 2,5 und 9 Stunden gehabt, läge die reparaturbasierte MTTR bei 22 / 4 = 5,5 Stunden, die wiederherstellungsbasierte MTTR dagegen bei 32 / 4 = 8 Stunden.

Beide sind nützlich. Die Wiederherstellungszeit ist das, was die Nutzer der Anlage spüren und wovon die Verfügbarkeit abhängt; die Reparaturzeit zeigt, wie effizient die Techniker arbeiten, sobald sie begonnen haben. Die Lücke dazwischen, hier im Durchschnitt 2,5 Stunden, ist Wartezeit: auf einen Techniker, auf eine Freigabe, auf Ersatzteile oder auf einen Test, und sie lässt sich oft am günstigsten verringern.

Verfügbarkeit: MTBF und MTTR zusammenführen

Verfügbarkeit = MTBF / (MTBF + MTTR), mit der Wiederherstellungszeit gerechnet. Für die Kältemaschine gilt: Verfügbarkeit = 2.182 / (2.182 + 8) = 2.182 / 2.190 = 99,63 Prozent. Dasselbe Ergebnis ergibt sich direkt aus den Stunden: 8.728 Betriebsstunden von 8.760 = 99,63 Prozent, eine nützliche Kontrolle, ob die Eingangsdaten stimmig sind.

Verfügbarkeitsprozente verbergen die Größenordnung. Bei 99,63 Prozent stand die Kältemaschine 32 Stunden im Jahr still; bei einer OP-Raumlufttechnikanlage kann das abgesagte OP-Programme bedeuten, bei einem Aufzug im Verwaltungsgebäude spielt es womöglich kaum eine Rolle. Legen Sie Ziele nach Kritikalität fest und drücken Sie sie in Stunden ebenso wie in Prozent aus, damit ein Ziel von 99,5 Prozent für eine rund um die Uhr betriebene Anlage als höchstens etwa 44 Stunden Ausfall im Jahr gelesen wird (0,5 Prozent von 8.760 Stunden = 43,8 Stunden).

Kalenderzeit oder Betriebszeit

Viele Instandhaltungssysteme vereinfachen die MTBF auf Kalenderzeit: Tage im Zeitraum geteilt durch die Anzahl der korrektiven Arbeitsaufträge. Für die Kältemaschine ergibt das 365 / 4 = 91,25 Tage, nahe an den 2.182 Stunden (90,9 Tage) der Betriebszeitmethode, weil die Kältemaschine durchgehend läuft.

Bei Anlagen im Teilzeitbetrieb gehen die beiden Methoden auseinander. Ein ambulanter Röntgenraum mit 2.500 Nutzungsstunden im Jahr und 5 Ausfällen hat eine betriebszeitbasierte MTBF von 2.500 / 5 = 500 Stunden, aber eine Kalender-MTBF von 365 / 5 = 73 Tagen. Keine ist falsch; sie beantworten verschiedene Fragen. Die Kalender-MTBF eignet sich für die Planung und für Vergleiche zwischen ähnlichen Anlagen mit ähnlicher Belastung; die betriebszeitbasierte MTBF, die Betriebsstundenzählerstände erfordert, eignet sich für die Zuverlässigkeitstechnik und für Vergleiche über unterschiedliche Lastzyklen hinweg.

Welche Methode Sie auch wählen, wenden Sie sie auf jede Anlage im Vergleich an und behalten Sie sie von Jahr zu Jahr bei. Ein Methodenwechsel sollte mit dem Datum seines Inkrafttretens dokumentiert werden, damit ein Sprung im Verlauf nicht mit einer Veränderung an den Anlagen verwechselt wird.

PPM-Compliance und das Verhältnis von geplanter zu ungeplanter Arbeit

Die PPM-Compliance zeigt, ob der vorbeugende Wartungsplan umgesetzt wird. Eine verbreitete Konvention in der Praxis zählt die vorbeugenden Arbeitsaufträge, die innerhalb ihres geplanten Zeitfensters abgeschlossen wurden, als Anteil der im Zeitraum geplanten; das ist keine Formel aus EN 15341. Einfachere Systeme teilen die abgeschlossenen Arbeitsaufträge durch die angelegten. Beide können stark voneinander abweichen: Ein Plan mit 12 Arbeitsaufträgen, von denen 11 abgeschlossen, aber nur 8 termingerecht erledigt wurden, erreicht 91,7 Prozent bei der Erledigung und 66,7 Prozent bei der Termintreue. Kennzeichnen Sie immer, welche der beiden ein Bericht zeigt.

Das Verhältnis von geplanter zu ungeplanter Arbeit zeigt, wohin die Zeit fließt. Haben Techniker in einem Quartal 3.000 Stunden erfasst, davon 1.950 für vorbeugende und 1.050 für korrektive Arbeit, beträgt der Anteil geplanter Arbeit 1.950 / 3.000 = 65 Prozent. Ein steigender Anteil geplanter Arbeit bei gleichzeitig steigender MTBF ist das deutlichste Zeichen, dass ein Instandhaltungsprogramm wirkt.

Rückstand, Kosten und Ausfallzeit

Fünf weitere Kennzahlen vervollständigen ein Grundset. Jede braucht nur Daten, die ein Arbeitsauftragssystem bereits enthält, sofern Schätzungen und Kosten erfasst werden.

• Rückstand in Wochen = geschätzte Stunden offener Arbeit / wöchentliche produktive Kapazität. Bei 640 offenen Stunden und 5 Technikern mit je 32 produktiven Stunden (160 Stunden pro Woche) beträgt der Rückstand 640 / 160 = 4,0 Wochen.
• Instandhaltungskosten als Anteil am Wiederbeschaffungswert = jährliche Instandhaltungskosten / Wiederbeschaffungswert. Bei 180.000 Euro Ausgaben für Anlagen mit einem Wiederbeschaffungswert von 6.000.000 Euro beträgt das Verhältnis 3,0 Prozent.
• Ausfallzeit in Prozent = Stunden außer Betrieb / Stunden im Zeitraum. Ein Gerät, das in einem Monat mit 720 Stunden 36 Stunden außer Betrieb war, hat eine Ausfallzeit von 5,0 Prozent.
• Wiederholungsausfälle = Anlagen mit mehr als einer vereinbarten Anzahl korrektiver Arbeitsaufträge in 90 Tagen, aufgelistet nach Anlage und Fehlercode.
• Kosten je Arbeitsauftrag nach Typ = gesamte Personal-, Material- und Fremdleistungskosten / Anzahl der Arbeitsaufträge, getrennt nach vorbeugend und korrektiv.

Datenqualität: worauf die Kennzahlen beruhen

Jede der oben genannten Kennzahlen ist nur so gut wie die Arbeitsaufträge dahinter. Diese Regeln sind wichtiger als die Wahl des Dashboards.

• Erfassen Sie Ausfall- oder Meldezeitpunkt, Arbeitsbeginn, Arbeitsende und Wiederinbetriebnahme getrennt
• Ordnen Sie jedem Arbeitsauftrag den richtigen Typ zu: korrektiv, vorbeugend, Kalibrierung, Installation oder Abnahme
• Verknüpfen Sie jeden Arbeitsauftrag mit genau einer Anlage, nie mit einem Raum oder einer Freitextbeschreibung
• Verwenden Sie codierte Felder für Fehler, Ursache und Maßnahme, damit sich Wiederholungsausfälle zählen lassen
• Schließen Sie Arbeitsaufträge ab, wenn die Arbeit erledigt ist, nicht gesammelt zum Monatsende
• Erfassen Sie geschätzte Stunden für offene Arbeit, damit sich der Rückstand berechnen lässt
• Erfassen Sie Personal-, Material- und Fremdleistungskosten an jedem Arbeitsauftrag
• Lesen Sie monatlich die Betriebsstundenzähler der Anlagen ab, bei denen die betriebszeitbasierte MTBF zählt

Kennzahlensets für Krankenhäuser und Kommunen

Medizintechnik und technischer Dienst eines Krankenhauses berichten üblicherweise die IPM-Erledigungsquote (mit Termintreue-Sicht für Hochrisikogeräte), die Auffindungsquote der Geräte, die Ausfallzeit kritischer Geräte, MTBF und Wiederholungsausfälle je Modell, die Reaktionszeit auf Anforderungen der Stationen und die Instandhaltungskosten je Abteilung. Die WHO schlägt als Orientierung, nicht als gesetzlichen Schwellenwert, ein Ziel für die IPM-Erledigung von über 90 Prozent vor, für Geräte höchster Priorität über 95 Prozent.

Eine Kommune berichtet über einen breiteren und älteren Anlagenbestand: Straßen, Wasser, Gebäude und Fuhrpark. ISO 55000:2024 definiert Asset Management als koordinierte Tätigkeit einer Organisation, um Wert aus Anlagen zu realisieren, wobei in der Regel Kosten, Risiken, Chancen und Leistung gegeneinander abgewogen werden. In Ontario verlangte O. Reg. 588/17, dass jeder kommunale Asset-Management-Plan bis zum 1. Juli 2025 vorgeschlagene Leistungsniveaus, Lebenszyklusmaßnahmen und eine Finanzstrategie enthält. Ein kommunales Kennzahlenset ergänzt daher Zustandsnoten, den Rückstand in Geld ebenso wie in Wochen, das Verhältnis von geplanter zu ungeplanter Arbeit und die Kosten je Leistungseinheit, neben der Verfügbarkeit kritischer Anlagen wie Pumpwerken.

MTBF, MTTR und PPM-Compliance in Skyline Nexus ERP

Skyline Nexus ERP berechnet seine Instandhaltungskennzahlen aus den Arbeitsaufträgen im CMMS und legt die Formeln offen. MTTR ist der Durchschnitt aus Abschlusszeit minus Startzeit in Stunden über abgeschlossene Arbeitsaufträge vom Typ Korrektiv, also eine Kennzahl der Reparaturzeit. MTBF ist die Anzahl der Tage im Zeitraum geteilt durch die Anzahl der abgeschlossenen Arbeitsaufträge vom Typ Korrektiv an der Anlage, also die Kalendermethode. PPM-Compliance ist die Zahl der abgeschlossenen Arbeitsaufträge geteilt durch alle aus dem jeweiligen Plan angelegten Arbeitsaufträge, eine Erledigungsquote und keine Termintreue-Kennzahl.

Jeder Arbeitsauftrag in Skyline Nexus ERP enthält Typ, Zeitstempel für Beginn und Abschluss, Ausfallstunden, Personal-, Material- und Fremdleistungskosten sowie codierte Felder für Fehler, Ursache, Schaden und Tätigkeit, die in die Berichte Fehler-Pareto, Ausfallzeitanalyse, Anlagenleistung, Wartungskosten und Abteilungskosten einfließen, mit PDF- und Excel-Export für Ihre eigenen Berechnungen zu Termintreue oder Verfügbarkeit. Starten Sie den kostenlosen Monat oder buchen Sie eine Demo und vergleichen Sie die Berichte mit einem Quartal Ihrer eigenen Arbeitsaufträge.