MTBF:Uma Visão Geral Completa

MTBF é um cálculo usado para prever o tempo entre as falhas de uma máquina. Abaixo, discutiremos o cálculo de MTBF, armadilhas de MTBF que você deve conhecer e como melhorar seu MTBF.

O que é MTBF?

O tempo médio entre falhas (MTBF) é uma previsão do tempo entre as falhas inatas de uma máquina durante o horário normal de operação. Ou seja, o MTBF é uma métrica de manutenção, representada em horas, que mostra por quanto tempo um equipamento opera sem interrupção. É importante observar que o MTBF é usado apenas para itens reparáveis ​​e como uma ferramenta para ajudar a planejar a inevitabilidade do reparo de equipamentos importantes.

Antes de calcular o MTBF, você precisa entender como ele afeta a confiabilidade e a disponibilidade. Ter alta confiabilidade e disponibilidade geralmente andam juntas, mas os termos não são intercambiáveis. Confiabilidade é a capacidade de um ativo ou componente de desempenhar suas funções exigidas sob certas condições por um período de tempo predeterminado. Dito de outra forma, é a probabilidade de que uma peça da máquina faça o que deve ser feito sem falhas. Pense em um avião; sua missão é completar um vôo com segurança e levar os passageiros ao seu destino sem falhas catastróficas.

Disponibilidade é o momento em que um ativo ou componente está operacional e acessível quando é necessário para uso. Em outras palavras, é a probabilidade de que uma peça de máquina esteja em um estado para executar sua função pretendida a qualquer momento. A disponibilidade é determinada pela confiabilidade de um sistema e seu tempo de recuperação quando ocorre uma falha. A disponibilidade é geralmente considerada em conjunto com a confiabilidade porque, uma vez que ocorre uma falha, a variável crítica muda para colocar o ativo em funcionamento o mais rápido possível.

O MTBF é uma medida básica da confiabilidade de um sistema; quanto maior o MTBF, maior a confiabilidade de um produto. Esta relação é ilustrada na equação: Confiabilidade =e- (tempo / MTBF) .

Existem algumas variações de MTBF que você pode encontrar. Eles são o tempo médio entre abortos do sistema (MTBSA), o tempo médio entre as falhas críticas (MTBCF) e o tempo médio entre a remoção não programada (MTBUR). Você provavelmente verá essas variações ao diferenciar entre falhas críticas e não críticas.

Cálculo de MTBF

O MTBF é calculado pegando o tempo total de execução de um ativo (tempo de atividade) e dividindo-o pelo número de avarias ocorridas no mesmo período de tempo.

MTBF =Tempo de atividade total / # de avarias

Dividido, o cálculo do MTBF pode ter a seguinte aparência:

• Encontre o tempo de atividade total: Imagine que você tenha um warehouse cheio de widgets, e 40 deles foram testados por 400 horas cada. O total de horas gastas no teste é igual a 16.000 horas (40 x 400 =16.000).
• Descubra o número de falhas: Identifique o número de falhas em todo o número de widgets testados. Para este exemplo, considere que houve 20 falhas de widget.
• Calcule MTBF: Agora que sabemos que o teste foi realizado por 16.000 horas com 20 falhas de widget, podemos calcular o MTBF: 16.000 horas / 20 falhas =800 horas .

Então, o que isso nos diz? Neste exemplo, o MTBF não está sugerindo que cada widget deve durar 800 horas. Ele está dizendo que, se você executar um grupo de widgets, o tempo médio entre as falhas dentro do grupo testado é de 800 horas. Em outras palavras, o MTBF não se destina a prever o comportamento de um único componente; ele prevê o comportamento de um grupo de componentes.

É importante compreender que, ao definir "hora", pode nem sempre significar a hora do relógio; pode ser o momento em que o sistema está realmente sendo usado. Por exemplo, você pode ter uma máquina que funcionou oito horas por dia que pode durar três vezes mais do que a mesma máquina funcionando 24 horas por dia. O MTBF para ambas as máquinas é o mesmo porque ambas suportaram o mesmo número de horas de operação.

Vejamos outro exemplo do cálculo do MTBF. Digamos que você tenha uma máquina de engarrafamento projetada para operar 12 horas por dia. A máquina de engarrafamento quebra após operar normalmente por 10 dias. O MTBF neste exemplo é de 120 horas.

MTBF =(12 horas por dia x 10 dias) / 1 repartição =120 horas

O cálculo do MTBF requer mais etapas quando você tem períodos mais longos com ocorrências crescentes de falhas. Por exemplo, digamos que a máquina de engarrafamento que opera 12 horas por dia falhe duas vezes em 10 dias. A primeira falha ocorreu 20 horas após o horário de início e levou duas horas para ser reparada. A segunda falha aconteceu 60 horas a partir do horário de início e levou três horas para ser reparada. O cálculo do tempo de atividade total para a equação MTBF requer a adição de 20 (período de tempo de atividade inicial), 18 (início do primeiro período de inatividade menos o final do primeiro período de inatividade) e 57 horas (início do segundo período de inatividade menos o fim do período de inatividade).

Portanto, agora o cálculo do MTBF se parece com isto: MTBF =(20 horas + 38 horas + 57 horas) / 2 avarias ou 57,5 ​​horas / 2 avarias =57,5 ​​horas .

MTBF mal-entendido

Um dos maiores equívocos sobre o MTBF é que ele é a mesma coisa que o número de horas de operação antes da falha ou "vida útil". Se obtiver um número MTBF extremamente alto (não incomum), você pode pensar que não há como o sistema operar por tanto tempo sem uma falha. A razão para números de MTBF altos é porque eles se baseiam principalmente na taxa de falha do ativo quando esse ativo ainda está em sua vida "normal" ou "útil", presumindo que ele falhará nessa taxa para sempre. É por esta razão que não deve haver correlação entre a vida útil e o MTBF. Você pode ter um equipamento com MTBF muito alto, mas com baixa expectativa de vida útil.

Um bom exemplo disso é apresentado por Wendy Torell e Victor Avelar em seu white paper Tempo médio entre falhas:padrões de explicação usando seres humanos. Digamos que você tenha 500.000 jovens de 25 anos em uma amostra da população. No período de um ano, são coletados dados sobre falhas (mortes) para essa população. A vida operacional da população é de 500.000 x 1 ano =500.000 pessoas / ano. Ao longo do ano, 625 pessoas falharam (morreram). Isso traz a taxa de falhas para 625 falhas / 500.000 pessoas / ano =0,125% / ano. Portanto, nosso MTBF é 1 / 0,00125 =800 anos.

Isso nos mostra que, embora humanos de 25 anos tenham altos valores de MTBF, sua expectativa de vida (taxa de serviço) é muito mais curta e não se correlaciona.

Os humanos, como as máquinas, não exibem uma taxa de falha constante. Conforme os humanos envelhecem, mais falhas ocorrem (nossos corpos se desgastam). Sendo esse o caso, a única maneira de calcular o MTBF para que se correlacione com a vida útil seria esperar que toda a população de 25 anos chegue ao fim da vida; então, a expectativa de vida média pode ser calculada. Isso coloca esse número em cerca de 75-80 anos.

Então, o MTBF para 25 anos é de 80 ou 800? Torell e Avelar explicam que tudo se resume a suposições. Nesse caso, o MTBF de 80 anos reflete com mais precisão a vida útil do produto (humanos). Quando se trata de coisas como rastrear produtos de máquinas, você tem muito mais variáveis, a maior das quais é o tempo.

Como melhorar o MTBF

Os impactos da falha da máquina podem ser significativos. Isso leva à perda de produção e aumento do tempo gasto em manutenção. Encontrar a causa raiz das falhas é a melhor maneira de localizar, mitigar ou até mesmo prevenir ocorrências futuras, ao mesmo tempo em que aumenta seu MTBF no processo. Existem algumas maneiras de aumentar o MTBF.

• Melhore os processos de manutenção preventiva: Um plano de manutenção preventiva bem elaborado pode melhorar muito o seu MTBF. Sempre que você pode ser proativo em vez de reativo quando se trata de manutenção, isso lhe dá a chance de interromper as falhas antes que elas aconteçam. Um plano de manutenção preventiva mal executado pode, na verdade, ter o efeito oposto no MTBF. Um treinamento ruim, a falta de manuais e listas de verificação mal elaborados podem levar a avarias rápidas.
• Conduza uma análise de causa raiz: Descobrir por que algo falhou fornece a você a chave para evitar que essa falha aconteça no futuro ou, pelo menos, aconteça com a mesma frequência. Assim como a manutenção preventiva, a análise da causa raiz pode aumentar indiretamente o MTBF ao apresentar uma solução de longo prazo. Por exemplo, se você notar que uma peça falha com frequência, verifique se pode substituí-la por uma peça de qualidade superior.
• Estabeleça a manutenção baseada na condição: Se você tiver a capacidade de implementar um sistema de alerta antecipado para detectar problemas no equipamento antes que eles levem à falha, você pode potencialmente aumentar o MTBF e reduzir o tempo de inatividade. Embora nem sempre seja fácil estabelecer um plano de manutenção baseado em condições, você pode começar implementando um plano de manutenção produtiva total.

Problemas potenciais com MTBF

É importante saber os problemas potenciais que podem surgir de um cálculo de MTBF ao usá-lo para análise de confiabilidade. O MTBF pode variar dependendo de como você define certas coisas como "falha" e "tempo de operação", bem como se você mede peças individuais do equipamento ou um processo inteiro.

• MTBF assume uma taxa de falha constante: Parte da sua equação MTBF está chegando ao número de falhas. O problema com isso aparece quando há coisas fora de seu controle que resultam em falhas, como tempestades causando falta de energia, curtos-circuitos devido a inundações, etc. Isso às vezes são chamados de "atos de Deus" e podem deixar o definição de falha aberta à interpretação. Uma falha é apenas um colapso? É uma falha sempre que a produção é interrompida, independentemente da causa? Você deve incluir todos os tipos de falha ao calcular o MTBF, obtendo um valor de MTBF mais baixo? Ou você deve deixar de fora certas categorias de interrupções, resultando em um valor de MTBF mais alto? Certifique-se de saber quais falhas estão incluídas ao calcular o MTBF e por que essas falhas foram escolhidas.
• Definições diferentes de tempo de operação: Quando você considera um ativo em sua fábrica em operação? Dada a noção de que as peças ou componentes são degradados pelo estresse que suportam durante a operação, quanto maior o estresse, maior o impacto da vida útil da peça. Um ótimo exemplo disso é um carro parado em um semáforo vermelho. Quando parado em um sinal vermelho, a caixa de câmbio e o sistema de transmissão do carro não estão sendo usados, então o motor está funcionando com o mínimo de estresse e sofrendo pouco desgaste. Se você fosse calcular o MTBF do carro em marcha lenta, incluiria seus tempos de inatividade interrompidos no semáforo vermelho ou apenas os tempos em que ele está acelerando e operando em altas taxas de velocidade?
  Na mesma linha, você deve considerar o tempo de operação do seu equipamento como sempre que o equipamento for ligado ou apenas quando estiver operando sob cargas de trabalho normais? Se você escolher usar o anterior para o cálculo do MTBF, o valor do MTBF seria maior, mas esse valor não seria representativo do maquinário funcionando continuamente sob cargas de trabalho normais e quase nunca ocioso. É por isso que é importante definir o tempo de operação para todos os ativos que você pretende usar com MTBF.
  
• Escolha do equipamento a ser monitorado (malfeitores): Você também deve determinar se deseja medir todo o processo ou as peças individuais do equipamento dentro desse processo. Uma coisa a ser observada aqui é que um processo inteiro sofre sempre que um ativo crítico falha. Esses ativos críticos são chamados de "atores mal-intencionados" e devem ser sinalizados como causadores de perda no MTBF.
  Aqueles que optam por medir um processo inteiro para um cálculo de MTBF geralmente descobrem que não podem atingir um valor de MTBF alto devido a "agentes mal-intencionados". Recomenda-se testar cada peça do equipamento para eliminar esse problema.
  

Se você considerar esses problemas potenciais com antecedência, o MTBF ainda pode ser uma ferramenta útil ao avaliar a confiabilidade de seus ativos.