什么是MTBF？
MTBF（Mean Time Between Failures，平均故障間隔時(shí)間）是指在正常工作狀態(tài)下，設(shè)備從一次故障到下一次故障之間的平均時(shí)間。這個(gè)指標(biāo)通常用來評(píng)估設(shè)備的可靠性，單位為小時(shí)。MTBF主要用于可修復(fù)設(shè)備，是制定維修計(jì)劃的重要參考工具之一。理解MTBF對(duì)設(shè)備的可靠性和可用性有著重要影響。
可靠性與可用性
可靠性指的是設(shè)備在給定條件和預(yù)定時(shí)間內(nèi)，能夠無故障地執(zhí)行其預(yù)期功能的能力。例如，飛機(jī)的主要任務(wù)是安全地完成飛行任務(wù)并將乘客安全送達(dá)目的地，而不會(huì)發(fā)生嚴(yán)重的故障。因此，飛機(jī)的可靠性意味著它能在不出現(xiàn)故障的情況下順利完成任務(wù)。
可用性則是指設(shè)備在需要使用時(shí)能夠正常工作的概率。簡單來說，就是設(shè)備在任何時(shí)候都能執(zhí)行其預(yù)定功能的能力。可用性取決于設(shè)備的可靠性以及故障后恢復(fù)的速度。如果一個(gè)設(shè)備非常可靠但修復(fù)時(shí)間很長，那么它的可用性可能會(huì)受到影響。
MTBF與可靠性
MTBF是衡量系統(tǒng)可靠性的基本指標(biāo)。一般來說，MTBF值越高，表示該設(shè)備的可靠性越好。可靠性可以通過以下公式來表達(dá)：
可靠性時(shí)間可靠性=e^?(時(shí)間/MTBF)
其中，e^是自然對(duì)數(shù)的底數(shù)（約等于 2.71828），“時(shí)間”是在給定時(shí)間段內(nèi)，“MTBF”是平均故障間隔時(shí)間。
MTBF的變體
除了標(biāo)準(zhǔn)的MTBF之外，還有幾種類似的指標(biāo)，它們用于更具體的情況：
MTBSA（平均系統(tǒng)停機(jī)時(shí)間）：指系統(tǒng)停機(jī)的平均時(shí)間，包括所有類型的停機(jī)時(shí)間。
MTBCF（平均關(guān)鍵故障時(shí)間）：專門用于衡量關(guān)鍵故障（即導(dǎo)致系統(tǒng)無法正常工作的故障）的平均時(shí)間。
MTBUR（平均非計(jì)劃停機(jī)時(shí)間）：指非計(jì)劃停機(jī)的平均時(shí)間，通常是由于突發(fā)故障引起的。
這些變體有助于更精確地描述系統(tǒng)的性能和可靠性，特別是在區(qū)分不同類型的故障時(shí)。
MTBF的計(jì)算方式
MTBF的計(jì)算方法是將設(shè)備的總運(yùn)行時(shí)間（正常運(yùn)行時(shí)間）除以該期間內(nèi)發(fā)生的故障次數(shù)。
MTBF= 總運(yùn)行時(shí)間 / 故障次數(shù)
假設(shè)你有一個(gè)倉庫，里面有40個(gè)小部件，每個(gè)部件經(jīng)過400小時(shí)的測(cè)試。所有測(cè)試時(shí)間總和為16,000小時(shí)（40 x 400 = 16,000）。在這次測(cè)試中，共有20次小部件發(fā)生故障。
計(jì)算總運(yùn)行時(shí)間：所有部件的總運(yùn)行時(shí)間 = 16,000小時(shí)
確定故障次數(shù)：故障次數(shù) = 20次
計(jì)算MTBF：MTBF=總運(yùn)行時(shí)間?故障次數(shù)，即：16000小時(shí)?20次=800小時(shí)
這意味著在這一組部件中，平均每800小時(shí)會(huì)發(fā)生一次故障。MTBF并不是預(yù)測(cè)單個(gè)部件的行為，而是預(yù)測(cè)一組部件的行為。
MTBF計(jì)算中的“時(shí)間”并不總是指實(shí)際的時(shí)鐘時(shí)間；它也可能是系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)行的時(shí)間。例如，你可能有一臺(tái)機(jī)器每天運(yùn)行8小時(shí)，它的使用壽命可能是全天24小時(shí)運(yùn)行的同一臺(tái)機(jī)器的三倍。盡管如此，兩臺(tái)機(jī)器的MTBF仍然是相同的，因?yàn)樗鼈兊目傔\(yùn)行時(shí)間是相等的。
再來看一個(gè)MTBF計(jì)算的例子。假設(shè)你有一臺(tái)瓶裝機(jī)，設(shè)計(jì)為每天運(yùn)行12小時(shí)，這臺(tái)瓶裝機(jī)在正常運(yùn)行10天后發(fā)生故障。在這個(gè)例子中，MTBF為120小時(shí)。
MTBF= (12小時(shí)/天 x 10天) / 1次故障 = 120小時(shí)
如果故障次數(shù)增加且故障發(fā)生時(shí)間跨度較長，那么計(jì)算MTBF就需要更多步驟。例如，假設(shè)這臺(tái)瓶裝機(jī)每天運(yùn)行12小時(shí)，10天內(nèi)發(fā)生了兩次故障。第一次故障發(fā)生在運(yùn)行20小時(shí)后，修復(fù)時(shí)間為2小時(shí)；第二次故障發(fā)生在運(yùn)行60小時(shí)后，修復(fù)時(shí)間為3小時(shí)。為了計(jì)算MTBF，我們需要先計(jì)算總的正常運(yùn)行時(shí)間。
總的正常運(yùn)行時(shí)間為：20小時(shí)（第一次故障前的運(yùn)行時(shí)間） + 18小時(shí)（第一次故障修復(fù)后的運(yùn)行時(shí)間） + 57小時(shí)（第二次故障修復(fù)后的運(yùn)行時(shí)間）。
因此，MTBF的計(jì)算如下：MTBF = (20小時(shí) + 38小時(shí) + 57小時(shí)) / 2次故障 = 57.5小時(shí) / 2次故障 = 57.5小時(shí)。
MTBF潛在問題？
在使用MTBF進(jìn)行可靠性分析時(shí)，了解潛在的問題非常重要。MTBF的計(jì)算結(jié)果可能會(huì)因“故障”和“運(yùn)行時(shí)間”的定義不同而有所差異，并且還取決于你是計(jì)算單個(gè)設(shè)備的MTBF還是整個(gè)過程的MTBF。
1、MTBF假設(shè)故障率恒定
MTBF的基本假設(shè)之一是設(shè)備的故障率在整個(gè)運(yùn)行時(shí)間內(nèi)是恒定的。然而，實(shí)際情況往往并非如此。設(shè)備的故障率可能隨時(shí)間變化，表現(xiàn)出不同的階段：
早期故障期（嬰兒死亡期）：設(shè)備在剛剛投入使用時(shí)，可能會(huì)因?yàn)樵O(shè)計(jì)缺陷或制造缺陷出現(xiàn)較高的故障率。
偶然故障期：設(shè)備經(jīng)過早期故障期后，進(jìn)入相對(duì)穩(wěn)定的故障率階段。
耗損故障期：設(shè)備使用一段時(shí)間后，由于部件老化、磨損等原因，故障率開始上升。
建議：
使用更為復(fù)雜的可靠性模型，如浴缸曲線（Bathtub Curve），來更準(zhǔn)確地描述設(shè)備的故障率變化。
定期進(jìn)行設(shè)備維護(hù)和檢查，以減少早期故障期的影響。
2、操作時(shí)間的定義不同
操作時(shí)間的定義會(huì)影響MTBF的計(jì)算結(jié)果。不同的定義可能導(dǎo)致顯著的差異：
設(shè)備運(yùn)行時(shí)間：是指設(shè)備實(shí)際處于工作狀態(tài)的時(shí)間。
停機(jī)時(shí)間：包括設(shè)備未處于工作狀態(tài)的時(shí)間，例如設(shè)備維護(hù)、待機(jī)、等待原材料等。
建議：
明確操作時(shí)間的定義，并確保一致性和透明性。在計(jì)算MTBF時(shí)，只包括設(shè)備在正常工作負(fù)荷下的運(yùn)行時(shí)間。例如，對(duì)于車輛，只計(jì)算車輛在加速并在高速下運(yùn)行的時(shí)間，而不包括在紅燈下停駐的時(shí)間。
3、選擇監(jiān)測(cè)的設(shè)備（壞演員）
在計(jì)算MTBF時(shí)，選擇監(jiān)測(cè)的設(shè)備會(huì)影響結(jié)果。特別是“壞演員”（關(guān)鍵設(shè)備）的影響：
單個(gè)設(shè)備：針對(duì)單個(gè)設(shè)備進(jìn)行MTBF計(jì)算，可以更準(zhǔn)確地反映該設(shè)備的可靠性。
整個(gè)過程：針對(duì)整個(gè)生產(chǎn)過程進(jìn)行MTBF計(jì)算，可以反映整個(gè)系統(tǒng)的可靠性，但受制于“壞演員”的影響。
建議：
如果目的是評(píng)估單個(gè)設(shè)備的可靠性，應(yīng)單獨(dú)測(cè)試該設(shè)備。
如果目的是評(píng)估整個(gè)生產(chǎn)過程的可靠性，則應(yīng)包括所有關(guān)鍵設(shè)備，并標(biāo)記出“壞演員”。這有助于識(shí)別影響整個(gè)系統(tǒng)可靠性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
如何提高M(jìn)TBF？
提高M(jìn)TBF（平均故障間隔時(shí)間）是提高設(shè)備可靠性和降低維護(hù)成本的重要手段。以下是一些具體的方法和策略，可以幫助你實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)：
改進(jìn)預(yù)防性維護(hù)流程
預(yù)防性維護(hù)是提高M(jìn)TBF的關(guān)鍵。通過定期檢查和維護(hù)，可以在故障發(fā)生之前發(fā)現(xiàn)問題并及時(shí)處理。
具體步驟：
制定詳細(xì)的維護(hù)計(jì)劃：根據(jù)設(shè)備類型和制造商的建議，制定詳細(xì)的維護(hù)計(jì)劃。包括定期檢查、潤滑、更換易損件等。
培訓(xùn)維護(hù)人員：確保維護(hù)人員接受充分的培訓(xùn)，了解如何正確執(zhí)行維護(hù)任務(wù)。提供詳細(xì)的操作手冊(cè)和檢查清單。
監(jiān)控維護(hù)效果：定期評(píng)估預(yù)防性維護(hù)的效果，確保維護(hù)計(jì)劃的有效性。如果發(fā)現(xiàn)某些維護(hù)措施未能達(dá)到預(yù)期效果，應(yīng)及時(shí)調(diào)整計(jì)劃。
進(jìn)行根本原因分析
找出故障的根本原因可以幫助你采取有效的預(yù)防措施，避免同樣的故障再次發(fā)生。
具體步驟：
記錄故障信息：每次設(shè)備出現(xiàn)故障時(shí)，詳細(xì)記錄故障時(shí)間、故障類型、故障現(xiàn)象等信息。
進(jìn)行根本原因分析：使用工具如魚骨圖、5 Why分析法等，找出導(dǎo)致故障的根本原因。
采取糾正措施：根據(jù)根本原因分析的結(jié)果，采取相應(yīng)的糾正措施。例如，更換質(zhì)量較差的部件、優(yōu)化操作流程等。
建立基于狀態(tài)的維護(hù)
基于狀態(tài)的維護(hù)是一種通過實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備狀態(tài)來預(yù)測(cè)和預(yù)防故障的方法。
具體步驟：
安裝傳感器和監(jiān)控系統(tǒng)：在關(guān)鍵設(shè)備上安裝傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。
設(shè)置警報(bào)閾值：根據(jù)歷史數(shù)據(jù)和專家經(jīng)驗(yàn)，設(shè)置合理的警報(bào)閾值。當(dāng)設(shè)備參數(shù)超出閾值時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)。
及時(shí)響應(yīng)：當(dāng)收到警報(bào)時(shí)，及時(shí)安排維修人員進(jìn)行檢查和處理，避免故障發(fā)生。
實(shí)施全面生產(chǎn)維護(hù)計(jì)劃（TPM）
TPM是一種綜合性的設(shè)備管理方法，旨在提高設(shè)備的整體效率和使用壽命。
具體步驟：
全員參與：鼓勵(lì)所有員工參與設(shè)備管理和維護(hù)工作，形成全員參與的維護(hù)文化。
持續(xù)改進(jìn)：通過持續(xù)改進(jìn)活動(dòng)，不斷提高設(shè)備的性能和可靠性。
定期評(píng)估：定期評(píng)估TPM的實(shí)施效果，根據(jù)評(píng)估結(jié)果調(diào)整和優(yōu)化維護(hù)計(jì)劃。
部分內(nèi)容引用自——《工程師和他的朋友們》
