Lernfeld 11 · Prüfung Teil 2

Redundanz, Verfügbarkeit und Optimierung

Verfügbarkeit mit MTBF und MTTR, Reihen- und Parallelschaltung, Redundanzverfahren, Single Point of Failure und Optimierung.

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Darum geht es

Die Verfügbarkeit gibt an, welchen Anteil der Zeit ein System funktioniert. Sie ergibt sich aus der mittleren Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF) und der mittleren Reparaturdauer (MTTR). Die MTBF verbessert man durch Qualität und gute Betriebsbedingungen, die MTTR durch schnelle Diagnose, Ersatzteile, Sicherungen und Dokumentation.

Hängen Komponenten in Reihe, müssen alle funktionieren, und die Verfügbarkeiten werden multipliziert; das Ergebnis ist schlechter als das schwächste Glied. Arbeiten Komponenten redundant, fällt die Anordnung nur aus, wenn alle gleichzeitig ausfallen. Das gilt nur, wenn die Ausfälle unabhängig sind; ein gemeinsames Netzteil oder ein gemeinsamer Kabelweg macht den Vorteil zunichte.

Redundanzverfahren unterscheiden sich in der Umschaltzeit: Spanning Tree braucht Sekunden, MRP im Ring etwa 200 ms, parallele Redundanz überträgt doppelt und schaltet gar nicht um. Ein Single Point of Failure ist eine Komponente, deren Ausfall allein das System stoppt. Optimierung beginnt mit Messen: Auslastung, Antwortzeiten und Fehler zeigen, wo Segmentierung, Priorisierung oder schnellere Uplinks helfen.

Das solltest du dir merken

Verfügbarkeit gleich MTBF durch MTBF plus MTTR.
In Reihe multiplizieren, parallel über die Ausfallwahrscheinlichkeiten rechnen.
Redundanz nur bei unabhängigen Ausfällen wirksam.
99,9 % Verfügbarkeit sind 8,76 Stunden Ausfall im Jahr.

Formeln

Verfügbarkeit: $A = \frac{MTBF}{MTBF + MTTR}$
Reihenschaltung: $A_{ges} = A_{1} \cdot A_{2} \cdot A_{3}$
Zwei redundante Komponenten: $A_{ges} = 1 - (1 - A)^{2}$

Typische Fehler in der Prüfung

Bei der Reihenschaltung die Verfügbarkeiten addiert oder gemittelt.
Bei Redundanz die Verfügbarkeiten multipliziert.
Prozent und Dezimalzahl in der Formel gemischt.

Tipps aus der Werkstatt

Verfügbarkeit in Reihe multiplizieren (wird schlechter als das schwächste Glied), parallel über die Ausfallwahrscheinlichkeit: 1 − (1 − A)². 99,9 % im Jahr sind übrigens 8,76 Stunden Ausfall.

Sitzt das Thema? Teste dich mit echten Prüfungsfragen.

15 Aufgaben zu „Redundanz, Verfügbarkeit und Optimierung“, falsche Antworten kommen in der Runde noch einmal.

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Grundlage: KMK-Rahmenlehrplan Elektroniker/-in für Informations- und Systemtechnik, Lernfeld 11. Eigene Erklärung, keine Originalaufgaben der Prüfungsausschüsse.