Střední doba mezi poruchami: výpočet a využití MTBF

Domov » Zdroje » Střední doba mezi poruchami: výpočet a využití MTBF

Odhadovaný čas čtení: 11 minut

Střední doba mezi poruchami (MTBF) je průměrná doba provozu připadající na jednu poruchu opravitelného zařízení. U výrobního stroje ji vypočítáte vydělením celkové doby jeho provozu počtem poruch zaznamenaných za stejné sledované období:

MTBF = celková doba provozu ÷ počet poruch

Stroj, který za 160 hodin provozu zaznamenal čtyři poruchy, má zjištěnou hodnotu MTBF 40 hodin provozu. To neznamená, že se porouchá každých 40 hodin ani že servisní zásah těsně před dosažením 40 hodin zabrání další poruše.

Podstatné je, co vám průběh poruch napovídá o tom, co prověřit a změnit. Jakmile se údržba s výrobou dohodnou na zásahu, je třeba dobu nedostupnosti stroje promítnout i do plánu zakázek. SkyPlanner APS propojuje tuto změnu kapacity s dotčenými operacemi a termíny dodání, takže nemusíte ručně slaďovat seznam údržby se samostatnými frontami práce na jednotlivých strojích.

Ujasněte si, co výpočtem MTBF skutečně měříte

Samotné dělení je snadné. Větší pozornost vyžaduje zajistit, aby doba provozu i počet poruch vycházely ze stejného vymezení. Než sestavíte přehled, dohodněte se s lidmi, kteří data zaznamenávají, na čtyřech věcech.

Vymezte sledované zařízení

Začněte konkrétním strojem nebo jasně vymezeným systémem. Obráběcí centrum, jeho vřeteno a celá obrobna představují tři různé rozsahy sledování.

Pokud sledujete celý stroj, je porucha vřetena, která mu brání vykonávat požadovanou práci, poruchou stroje. Výměna vřetena a opětovné uvedení stroje do provozu neznamená, že se ze stroje stává neopravitelný prvek.

MTBF lze sledovat i za celou linku, její poruchu ale definujte jako ztrátu požadované funkce linky. Pokud sečtete všechna alarmová hlášení jednotlivých součástí, můžete jedno přerušení chodu linky započítat vícekrát.

Definujte poruchu, ne pouhé zastavení

Určete požadovanou funkci a událost, která se považuje za její ztrátu. Za poruchu lze považovat i závadu, kvůli níž stroj nesplňuje požadované provozní podmínky, přestože se zcela nevypnul.

Plánovaný servis, běžné přetypování, nepřítomnost obsluhy ani čekání na materiál nejsou automaticky poruchami zařízení. Tyto ztráty dál evidujte, ale do počtu poruch je nezahrnujte.

Dohodněte se, jak zacházet s krátkodobými závadami a opakovanými resety. Několik alarmových záznamů během jedné dosud neodstraněné poruchy by se nemělo počítat jako několik nezávislých poruch. Nová porucha po skutečném obnovení funkce je novou událostí. Uchovávejte původní podrobné záznamy, abyste mohli opakující se závady prošetřit, místo aby z přehledu zmizely kvůli nastavenému prahu pro vykazování.

Zvolte způsob měření provozního zatížení

V tomto průvodci používáme MTBF podle skutečné doby provozu: započítáváme hodiny, kdy je sledované zařízení v rámci vymezeného rozsahu skutečně v provozu. Doba oprav ani jiná doba mimo provoz do čitatele nevstupují. Výsledkem není průměrný kalendářní interval mezi okamžiky vzniku dvou po sobě jdoucích poruch.

Uveďte, co zahrnuje signál, podle kterého dobu provozu měříte. Počítadlo hodin zapnutého stroje, signál probíhajícího cyklu a kalendář směn s obsluhou mohou dát různé součty. Pokud provozní zatížení vašeho zařízení lépe vystihuje počet cyklů nebo spuštění než hodiny chodu, sledujte tento údaj vedle doby provozu. Nepředpokládejte, že jsou tyto veličiny zaměnitelné.

Dodržujte stejné sledované období

Pro dobu provozu i poruchy používejte stejný začátek a konec vykazovaného období. Poruchy započítávejte podle okamžiku jejich vzniku v tomto období. Opravu dokončenou tento měsíc nepočítejte jako novou poruchu, pokud porucha vznikla už minulý měsíc.

Zahrňte veškerou skutečnou dobu provozu ve sledovaném období, včetně chodu, který do konce období neskončil poruchou. Měříte provozní zatížení zaznamenané za dané období, nevybíráte pouze ukončené úseky provozu, na jejichž konci došlo k poruše. Do celkové doby odstávek za období započítejte jen hodiny nedostupnosti, které do něj spadají. Pokud porucha přesahuje hranici období, uchovejte zvlášť úplný záznam události včetně obnovení funkce.

U každé poruchy uchovávejte ID stroje, čas vzniku, čas obnovení funkce, pozorovaný příznak nebo způsob poruchy a příslušné provozní podmínky. Díky těmto podrobnostem lze výsledný průměr vysvětlit.

Jak vypočítat MTBF: příklad z výroby

Představte si jedno opravitelné obráběcí centrum sledované za období zahrnující 200 hodin s přítomnou obsluhou. Jeho časové záznamy dávají následující bilanci. Jednotlivé kategorie se nepřekrývají a čtyři zaznamenané poruchy jsou samostatnými poruchami zařízení podle dohodnuté definice.

Kategorie času	Hodiny za období	Zohlednění ve výpočtu
Plánovaná údržba	12	Není dobou provozu; nejde o poruchu
Běžné seřízení a přetypování	8	Není dobou provozu; nejde o poruchu
Čekání na materiál, během něhož stroj není v chodu	10	Není dobou provozu; nejde o poruchu zařízení
Nedostupnost kvůli čtyřem poruchám zařízení	10	Není dobou provozu; uchovat pro analýzu odstávek
Skutečná doba provozu	160	Čitatel ve výpočtu MTBF
Celková doba s přítomnou obsluhou	200	Kontrolní součet, nikoli čitatel

Výpočet je následující:

160 hodin provozu ÷ 4 poruchy = 40 hodin provozu na jednu poruchu

Pokud vycházíte z celkové doby s přítomnou obsluhou, nejprve odečtěte všechny doby, kdy stroj nebyl v provozu: 200 − 12 − 8 − 10 − 10 = 160 hodin. Pokud váš zdroj již uvádí 160 hodin skutečného provozu, použijte tuto hodnotu přímo. Opětovným odečtením odstávek byste MTBF podhodnotili.

Příklad také ukazuje, proč samotný kalendář směn nestačí. Vydělením 200 hodin s přítomnou obsluhou čtyřmi poruchami byste získali 50 hodin na poruchu, tento výsledek by ale zahrnoval i dobu, kdy stroj nebyl v provozu.

Výsledek uvádějte včetně kontextu: „Stroj MC-01, vykazované období, 160 hodin provozu, čtyři poruchy, zjištěná hodnota MTBF 40 hodin.“ Při porovnávání s jiným obdobím jsou čitatel a počet poruch stejně důležité jako samotná výsledná hodnota.

Jak nezkreslit výsledek při nulovém počtu poruch nebo u více strojů

Co když nedošlo k žádné poruše?

Nedělte nulou ani neuvádějte nekonečnou hodnotu MTBF jako důkaz dokonalé spolehlivosti. Napište „během 160 hodin provozu nebyla zaznamenána žádná porucha“ a ve svém přehledu použijte skutečnou dobu provozu.

Je to užitečné zjištění, nemá však stejnou vypovídací hodnotu jako několik let bezporuchového provozu. Ke stanovení dolní meze intervalu spolehlivosti je zapotřebí statistický model a zvolená hladina spolehlivosti. Pro běžné vyhodnocení výroby je poctivější uvést nulový počet poruch a dobu provozu než si vymýšlet bodový odhad.

Co když máte data z více strojů?

U skupiny srovnatelných strojů, jejichž společné hodnocení je opodstatněné, použijte součet dob provozu všech strojů ÷ celkový počet poruch. Nedělte délku jednoho společného kalendářního období počtem poruch všech strojů ani nepočítejte nevážený průměr jejich jednotlivých hodnot MTBF.

Představte si například dva srovnatelné stroje se stejnými pravidly evidence. U jednoho je zaznamenáno 160 hodin a čtyři poruchy, u druhého 240 hodin a dvě poruchy. Souhrnný výsledek je 400 ÷ 6, tedy přibližně 66,7 hodiny provozu na poruchu. Nejde o prostý průměr hodnot 40 a 120, který by činil 80.

Uchovávejte také výsledky jednotlivých strojů. Souhrnná hodnota může skrýt stroj, který způsobuje nejvíce problémů ve výrobě. Rozdílná konstrukce, stáří nebo způsob využití zařízení mohou být důvodem k rozdělení do samostatných skupin namísto jediného ukazatele spolehlivosti za celý závod.

Než zvolíte opatření, vyhodnoťte význam MTBF

Vyšší zjištěná hodnota MTBF znamená méně započítaných poruch na hodinu provozu v rámci stanoveného rozsahu sledování. Zda jde o zlepšení, závisí na tom, co dalšího se změnilo.

Porovnávejte srovnatelné

Porovnávejte období se stejnou definicí poruchy, stejným způsobem měření doby provozu a stejným vymezením sledovaného zařízení. Poté prověřte, jakou práci stroj vykonával. Pokud vyráběl méně náročný sortiment při jiném zatížení, nemusí to dokazovat, že změna údržby zabrala.

Spolu s trendem uvádějte i skutečnou dobu provozu a počet poruch. Jediné krátké období s jednou poruchou může průměr výrazně posunout. Delší sledování pomáhá, ale sloučení několika let s různými provozními podmínkami může zakrýt nedávné zhoršení. Posuzujte proto i vývoj v poslední době a podmínky, které za ním stojí, nejen souhrnný průměr.

Univerzální „dobrá hodnota MTBF“ pro všechny výrobní stroje neexistuje. Smysluplný cíl vychází ze srovnatelných historických údajů, požadovaného provozního zatížení a následků poruchy. Vysoká hodnota u stroje, který lze snadno nahradit jiným, může mít pro včasnost dodávek menší význam než častá přerušení provozu jediného stroje schopného provést kritickou operaci.

Průměr není odpočet do další poruchy

MTBF 40 hodin neurčuje čas příští poruchy ani zbývající životnost stroje. Poruchy mohou nastat krátce po sobě a některé úseky provozu mohou být mnohem delší než průměr.

Samotné MTBF také nestačí ke stanovení intervalu preventivní údržby. Vhodný zásah závisí na mechanismu vzniku poruchy, zjištěném stavu zařízení, pokynech k zařízení a následcích poruchy. Například opotřebení související se stářím a občasné znečištění vyžadují odlišné šetření. Celkový průměr vám neřekne, o který z těchto problémů jde.

Při zhoršení výsledku dohledávejte konkrétní poruchy a ptejte se přesněji: který typ poruchy se opakuje, za jakých podmínek a jaká změna by jej řešila? Po zásahu pak za srovnatelných provozních podmínek sledujte, zda se problém vrací.

Četnost poruch posuzujte spolu se ztraceným časem

MTBF neříká, jak dlouho po poruše nelze vyrábět. Dva stroje se stejným MTBF mohou mít na plnění zakázek velmi odlišný dopad, pokud se jeden rychle vrátí do provozu a druhý čeká na specialistu nebo náhradní díl.

Vedle průměru sledujte celkovou dobu odstávek způsobených poruchami i jednotlivá delší přerušení. Prověřte také dopad na navazující operace. Krátké přerušení těsně před jediným dostupným časovým oknem pro kritickou operaci může dodávku ovlivnit více než delší odstávka, po níž zbývá dost času zpoždění dohnat.

Rozdíly mezi MTBF, MTTR a MTTF

Tyto ukazatele odpovídají na různé otázky. Vždy jasně uvádějte, jaký celek sledujete a jak definujete měřený čas. Nejde o vzájemně zaměnitelná hodnocení.

Ukazatel	Na jakou otázku odpovídá	Praktické rozlišení
MTBF: střední doba mezi poruchami	Kolik skutečné doby provozu připadalo u opravitelného zařízení na jednu poruchu?	Stroj se po opravě vrací do provozu.
MTTR: střední doba opravy nebo obnovení provozu	Jak dlouho v průměru trvá oprava nebo obnovení provozu podle zvolené definice?	Uveďte, zda měřená doba zahrnuje čekání, diagnostiku, zkoušky a opětovné spuštění. Jednotlivé přehledy ji vymezují různě.
MTTF: střední doba do poruchy	Jak dlouho vydrží neopravitelná položka do poruchy?	Vztahuje se na položku, která se místo opravy vyměňuje, nikoli automaticky na celý stroj, jehož je součástí.

Pro plánování výroby je důležitá celá doba nedostupnosti, i když výkaz opravy započítává jen samotnou práci na zařízení. Výměna součásti může být rychlá, stroj ale může zůstat nedostupný mnohem déle, než tým součást zajistí a dokončí kontroly nutné k obnovení výroby.

Toto rozlišení pomáhá předejít časté chybě při plánování: považovat průměrnou dobu opravy za záruku, že každá budoucí porucha bude v této době odstraněna.

Promítněte zjištění o spolehlivosti do rozhodování o výrobě se SkyPlanner

Předpokládejme, že na základě šetření údržba dohodne na příští středu tříhodinový zásah na obráběcím centru. Jde o zvolené okno údržby vycházející z technického rozhodnutí, nikoli o datum poruchy předpovězené z MTBF 40 hodin.

Tato dohoda mění kapacitu dostupnou pro zákaznické zakázky. Pokud zůstane pouze v kalendáři údržby, může plán výroby dál přidělovat práci stroji, který nebude k dispozici. Plánovač pak na konflikt narazí až při snaze dodržet dodávky daného týdne.

Ve SkyPlanner zadejte dohodnutý časový úsek jako výjimku pracoviště. Výjimka nastaví výrobní zdroj jako nedostupný po danou dobu. Arcturus, umělá inteligence pro plánování, pak může přepočítat rozvržení operací, které lze plánovat, podle změněné kapacity. Vychází přitom z nastavených pracovišť, směn, dob trvání operací, závislostí, priorit a uzamčení. Výsledné pořadí zobrazuje Ganttův diagram.

U středečního zásahu prověřte, zda po čekajících obráběcích operacích stále zbývá čas na navazující kontrolu a montáž. Pokud operaci převezme jiný způsobilý výrobní zdroj, zkontrolujte i zakázky, které jsou na něm již naplánované. Volné časové okno má hodnotu pouze tehdy, pokud na daném zdroji lze operaci skutečně provést a zbývající výrobní postup se stále vejde do plánu.

Proto je SkyPlanner užitečným dalším krokem, když opatření ke zvýšení spolehlivosti změní dostupnost stroje. Technická a obchodní rozhodnutí zůstávají na vás; Arcturus zajistí výpočet plánu se všemi návaznostmi. Úpravy pořadí operací zaberou méně času a výroba i obchod získají společný podklad pro zbývající rozhodnutí o dodávkách.

Pokud se dohodnutý termín údržby změní, aktualizujte i její časové okno. Přepočítejte plán a prověřte dotčené závazky, místo abyste do další směny přenášeli neaktuální předpoklad o dostupnosti stroje.

Zjistěte, jak dostupnost jednoho stroje ovlivňuje vaše dodávky

Smysluplné vyhodnocení MTBF nekončí jen číslem, ale jasnější představou o dalším postupu. Vymezte podklady, prošetřete důležité poruchy a dohodnutou změnu kapacity promítněte do plánu, podle kterého výroba skutečně pracuje.

Zvolte SkyPlanner, když potřebujete tuto změnu sladit napříč zákaznickými zakázkami, aniž byste ručně upravovali pořadí operací na všech navazujících strojích. SkyPlanner se prostřednictvím svého otevřeného REST API propojí s jakýmkoli systémem ERP nebo MES. Lepší plánování tak může vycházet z vašich stávajících údajů o zakázkách a výrobě.

Domluvte si ukázku SkyPlanner na příkladu jednoho stroje, dohodnuté doby jeho nedostupnosti a zakázek, které jím procházejí. Nechte si ukázat, které operace se přesunou, co se stane s navazující výrobou a u kterých slíbených termínů dodání je třeba rozhodnout o dalším postupu. Pokud se chcete nejprve porozhlédnout sami, vyzkoušejte SkyPlanner s ukázkovými daty a zjistěte, jak změna kapacity promění plán.