평균 고장 간격(MTBF): 계산 방법과 활용법

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평균 고장 간격(MTBF)은 수리 가능한 설비의 고장 1회당 평균 가동 시간입니다. 생산 설비의 경우, 관측 기간 동안의 총가동 시간을 같은 기간에 기록된 설비 고장 횟수로 나누어 계산합니다.

MTBF = 총가동 시간 ÷ 고장 횟수

160시간 가동하는 동안 고장이 네 번 발생한 설비의 관측 MTBF는 가동 시간 기준 40시간입니다. 그렇다고 40시간마다 고장이 난다거나, 가동 40시간이 되기 직전에 정비하면 다음 고장을 막을 수 있다는 뜻은 아닙니다.

중요한 것은 고장 양상을 보고 무엇을 조사하고 바꿔야 하는지 판단하는 일입니다. 보전 부서와 생산 부서가 정비 조치에 합의했다면, 설비를 사용할 수 없는 시간도 주문별 생산 일정에 반영해야 합니다. SkyPlanner APS는 보전 목록과 설비별 작업 대기열을 따로 대조할 필요 없이, 생산 능력 변동을 그로 인해 영향을 받는 작업 및 납기와 연결합니다.

MTBF로 무엇을 측정할지 먼저 정하세요

나눗셈 자체는 간단합니다. 하지만 가동 시간과 고장 횟수를 일관된 기준으로 집계하려면 주의가 필요합니다. 보고서를 추출하기 전에 데이터를 기록하는 담당자들과 다음 네 가지를 합의하세요.

측정 대상 설비의 범위 정하기

특정 설비 한 대 또는 범위가 명확한 시스템부터 시작하세요. 머시닝센터 한 대, 그 설비의 주축, 기계가공 부서 전체는 각각 측정 범위가 다릅니다.

설비 전체를 측정한다면, 주축 고장으로 설비가 요구되는 작업을 수행하지 못할 때 이를 설비 고장으로 집계합니다. 주축 부품을 교체해 설비를 다시 가동했다고 해서 그 설비가 수리 불가능한 품목으로 바뀌는 것은 아닙니다.

라인 단위로도 측정할 수 있지만, 이때 라인 고장은 라인이 요구되는 기능을 수행하지 못하는 상태로 정의해야 합니다. 모든 부품의 알람을 합산하면 라인 중단 한 건을 여러 건으로 중복 집계할 수 있습니다.

단순 정지와 고장 구분하기

설비에 요구되는 기능과 그 기능을 상실했다고 판단할 사건을 명확히 정하세요. 설비의 전원이 완전히 꺼지지 않았더라도, 결함으로 인해 요구되는 운전 조건을 충족하지 못한다면 고장에 해당할 수 있습니다.

계획 정비, 정상적인 제품 간 작업 전환, 작업자 부재, 자재 대기를 무조건 설비 고장으로 볼 수는 없습니다. 이러한 손실도 파악할 수 있도록 기록하되, 고장 횟수와는 분리하세요.

짧게 발생하는 이상과 반복적인 리셋을 어떻게 처리할지 정하세요. 해결되지 않은 고장 한 건에서 여러 알람이 발생했다고 해서 각각을 독립된 고장으로 집계해서는 안 됩니다. 실제로 복구된 뒤 다시 발생한 고장은 새로운 사건입니다. 집계 기준 때문에 반복 고장이 보고에서 사라지지 않도록 원래의 상세 기록을 남겨 조사에 활용하세요.

가동 시간의 집계 기준 정하기

이 가이드에서는 가동 시간 기준 MTBF를 사용합니다. 정해진 측정 범위 안에서 설비가 실제로 가동한 시간을 기준으로 합니다. 수리 시간과 그 밖의 비가동 시간은 분자에 포함하지 않습니다. 따라서 계산 결과는 한 고장 발생 시점부터 다음 고장 발생 시점까지의 달력상 평균 경과 시간이 아닙니다.

가동 신호가 어떤 상태를 포함하는지 명시하세요. 전원 투입 시간계, 사이클 가동 신호, 인력이 배치된 교대근무 일정 중 무엇을 사용하느냐에 따라 합계가 달라질 수 있습니다. 설비의 사용량을 가동 시간보다 사이클 수나 기동 횟수로 나타내는 것이 더 적합하다면, 이 지표들을 가동 시간과 서로 바꿔 쓸 수 있다고 가정하지 말고 가동 시간과 함께 추적하세요.

관측 기간을 일관되게 적용하기

가동 시간과 고장 발생 건수에는 보고 기간의 시작과 종료 시점을 동일하게 적용하세요. 고장은 해당 기간 안에 발생했는지를 기준으로 집계합니다. 지난달에 발생한 고장의 수리가 이번 달에 끝났다고 해서 이번 달의 새 고장으로 집계해서는 안 됩니다.

보고 마감 시점까지 고장이 발생하지 않은 가동 구간도 포함해, 해당 기간의 실제 가동 시간을 모두 집계하세요. 측정하는 것은 그 기간에 관측된 가동 시간이지, 고장으로 끝난 가동 구간만 골라낸 시간이 아닙니다. 해당 기간의 총정지 시간을 계산할 때는 그 기간 안에서 설비를 사용할 수 없었던 시간만 집계하세요. 고장 상태가 보고 마감 시점을 넘어 이어진다면, 전체 고장 사건과 복구 기록은 별도로 보관하세요.

각 고장에 대해 설비 ID, 발생 시각, 복구 시각, 관측된 증상 또는 고장 형태, 관련 운전 조건을 남기세요. 이러한 상세 기록이 있어야 평균값이 나온 이유를 설명할 수 있습니다.

MTBF 계산 방법: 제조 현장 예시

수리 가능한 머시닝센터 한 대를 관측한다고 가정해 보겠습니다. 보고 기간 중 인력이 배치된 시간은 200시간이며, 시간 기록의 내역은 다음과 같습니다. 각 항목의 시간은 서로 중복되지 않으며, 네 번의 고장은 합의된 정의에 따른 별개의 설비 고장입니다.

시간 구분	기간 내 시간	계산 시 처리 기준
계획보전	12	가동 시간 및 고장 횟수에서 제외
정상적인 준비 작업 및 작업 전환	8	가동 시간 및 고장 횟수에서 제외
설비가 정지된 상태에서 자재 대기	10	가동 시간 및 설비 고장 횟수에서 제외
네 번의 설비 고장으로 사용 불가	10	가동 시간에서 제외하되 정지 시간 분석용으로 보관
실제 가동 시간	160	MTBF 계산의 분자
인력 배치 시간 합계	200	내역 대조용 합계이며 분자가 아님

계산식은 다음과 같습니다.

가동 시간 160시간 ÷ 고장 4회 = 고장당 가동 시간 40시간

인력 배치 시간 합계에서 계산을 시작한다면, 먼저 비가동 시간을 제외해야 합니다. 200 − 12 − 8 − 10 − 10 = 160시간입니다. 원천 데이터에 실제 가동 시간이 이미 160시간으로 집계되어 있다면 그 값을 그대로 사용하세요. 정지 시간을 다시 빼면 MTBF가 실제보다 낮게 계산됩니다.

이 예시는 교대근무 일정만으로는 충분하지 않은 이유도 보여줍니다. 인력 배치 시간 200시간을 네 번의 고장으로 나누면 고장당 50시간이 나오지만, 여기에는 설비가 가동하지 않은 시간까지 포함됩니다.

결과는 맥락과 함께 보고하세요. 예를 들어 “설비 MC-01, 보고 기간, 가동 시간 160시간, 고장 네 번, 관측 MTBF 40시간”으로 기재합니다. 다른 기간과 비교할 때는 대표 수치인 MTBF만큼이나 분자인 가동 시간과 고장 횟수도 중요합니다.

고장이 없거나 여러 설비를 합산할 때 결과 왜곡 피하기

고장이 한 번도 없었다면?

영으로 나누거나, MTBF가 무한대라는 결과를 완벽한 신뢰성의 증거로 보고하지 마세요. 실제 가동 시간을 사용해 “160시간 가동 중 관측된 고장 없음”으로 보고하세요.

이 역시 유용한 근거이지만, 수년간 고장 없이 가동했다는 근거와 같지는 않습니다. 통계적으로 신뢰하한을 산출하려면 통계 모형과 정해진 신뢰수준이 필요합니다. 일반적인 생산 검토에서는 임의의 점추정값을 만드는 것보다 고장 횟수 0과 실제 가동 시간을 그대로 남기는 편이 더 정직합니다.

여러 설비의 데이터를 합산한다면?

서로 비교할 수 있고 함께 묶을 근거가 있는 설비군에는 설비별 가동 시간의 합계 ÷ 총고장 횟수를 사용하세요. 공통된 달력상 기간 하나를 모든 설비의 고장 횟수로 나누거나, 개별 MTBF 값의 가중치 없는 단순 평균을 구해서는 안 됩니다.

예를 들어, 동일한 기록 기준을 적용한 비교 가능한 설비 두 대를 생각해 보겠습니다. 한 대는 160시간 가동 중 고장이 네 번, 다른 한 대는 240시간 가동 중 고장이 두 번 발생했습니다. 합산 결과는 400 ÷ 6으로, 고장 1회당 가동 시간은 약 66.7시간입니다. 개별 MTBF인 40과 120의 단순 평균인 80이 아닙니다.

개별 설비의 결과도 함께 보관하세요. 합산 수치만 보면 생산 문제의 대부분을 일으키는 설비가 드러나지 않을 수 있습니다. 설계, 사용 연수, 운전 용도가 다른 설비는 공장 전체를 하나의 신뢰성 점수로 나타내기보다 별도 그룹으로 나누는 것이 적절할 수 있습니다.

조치를 정하기 전에 MTBF 해석하기

관측 MTBF가 높다는 것은 명시된 측정 범위에서 가동 시간당 집계된 고장이 적다는 뜻입니다. 이것이 실제 개선을 의미하는지는 다른 조건이 어떻게 달라졌는지에 따라 판단해야 합니다.

같은 조건끼리 비교하기

고장 정의, 가동 시간 집계 기준, 설비 범위가 일관된 기간끼리 비교하세요. 그런 다음 실제로 어떤 작업을 했는지 확인하세요. 설비가 다른 부하 조건에서 부담이 적은 제품 구성으로 가동되었다면, MTBF가 높아졌다고 해서 반드시 보전 방식 변경의 효과라고 볼 수는 없습니다.

추이를 보여 줄 때는 실제 가동 시간과 고장 횟수도 함께 표시하세요. 짧은 기간에 고장이 한 번만 발생해도 평균은 크게 달라질 수 있습니다. 관측 기간을 늘리면 도움이 되지만, 운전 조건이 서로 다른 여러 해의 데이터를 합치면 최근의 악화 추세가 가려질 수 있습니다. 누적 평균만 보지 말고 최근의 양상과 그 배경이 된 조건도 검토하세요.

모든 생산 설비에 공통으로 적용할 수 있는 ‘양호한 MTBF’ 기준은 없습니다. 유용한 목표를 세우려면 비교 가능한 과거 이력, 요구되는 운전 조건, 고장이 미치는 영향을 반영해야 합니다. 쉽게 다른 설비로 대체할 수 있는 설비의 높은 MTBF보다, 핵심 공정을 수행할 수 있는 유일한 설비에서 정지가 자주 발생하는 문제가 납기 준수에 더 중요할 수 있습니다.

평균을 다음 고장까지 남은 시간으로 해석하지 마세요

MTBF가 40시간이라고 해서 다음 고장 시점이나 설비의 잔여 수명을 알 수 있는 것은 아닙니다. 고장이 짧은 기간에 몰려 발생할 수도 있고, 한 번의 연속 가동 시간이 평균보다 훨씬 길 수도 있습니다.

MTBF만으로 예방보전 주기를 정하는 것도 타당하지 않습니다. 적절한 조치는 고장 발생 메커니즘, 설비 상태를 보여 주는 근거, 설비 관련 지침, 고장이 미치는 영향에 따라 달라집니다. 예를 들어 노후화에 따른 마모와 간헐적인 오염은 조사 방법이 달라야 합니다. 전체 평균만으로는 어느 쪽이 문제인지 알 수 없습니다.

결과가 악화되면 해당 고장 이력을 찾아 더 구체적으로 살펴보세요. 어떤 고장 유형이 어떤 조건에서 반복되며, 무엇을 바꿔야 해결할 수 있을까요? 조치 후에는 비교 가능한 운전 조건에서 같은 문제가 재발하는지 확인하세요.

고장 빈도와 손실 시간을 함께 살펴보세요

MTBF만으로는 고장 후 생산이 얼마나 오래 불가능한지 알 수 없습니다. MTBF가 같은 두 설비라도 한쪽은 빠르게 복구되고 다른 쪽은 전문 인력이나 부품을 기다려야 한다면, 수주 물량 처리에 미치는 영향은 크게 달라질 수 있습니다.

평균과 함께 고장으로 인한 총 정지 시간과 장시간 지속된 개별 정지도 검토하세요. 영향을 받은 작업의 후속 공정도 따라가며 확인해야 합니다. 핵심 공정을 수행할 수 있는 유일한 시간대 직전에 발생한 짧은 정지가, 만회할 여유가 충분한 긴 정지보다 납기에 더 큰 영향을 줄 수 있습니다.

MTBF, MTTR, MTTF의 차이

이 지표들은 각각 다른 질문에 답합니다. 서로 바꿔 쓸 수 있는 점수처럼 취급하지 말고, 측정 대상의 범위와 시간의 정의를 명확하게 표시하세요.

지표	답을 얻을 수 있는 질문	실무상 구분
MTBF: 평균 고장 간격	수리 가능한 설비의 고장 1회당 누적 가동 시간은 얼마인가?	설비는 수리 후 다시 가동됩니다.
MTTR: 평균 수리 시간 또는 평균 복구 시간	정의된 범위의 수리 또는 복구에 평균적으로 얼마나 걸리는가?	보고서마다 측정 범위가 다르므로 대기, 진단, 시험, 재가동 시간이 포함되는지 명시하세요.
MTTF: 평균 고장 시간	수리하지 않는 품목이 고장 날 때까지 얼마나 오래 사용되는가?	수리하지 않고 교체하는 품목에 적용하는 지표이며, 그 품목이 포함된 설비 전체에 그대로 적용되는 것은 아닙니다.

수리 보고서에서 실제 수리 작업 시간만 집계하더라도, 생산 계획에서는 설비를 사용할 수 없는 전체 시간이 중요합니다. 부품 교체 자체는 짧게 끝날 수 있지만, 담당 팀이 부품을 확보하고 생산 재개에 필요한 점검을 마칠 때까지 설비를 훨씬 오래 사용하지 못할 수도 있습니다.

이 차이를 구분하면 평균 수리 시간 안에 앞으로 발생할 모든 고장이 해결될 것이라고 가정하는 흔한 계획 오류를 피할 수 있습니다.

SkyPlanner로 신뢰성 분석 결과를 생산 의사결정에 반영하세요

조사 결과에 따라 보전팀이 다음 주 수요일에 머시닝센터를 3시간 동안 정비하기로 합의했다고 가정해 보겠습니다. 이는 기술적 판단을 바탕으로 정한 정비 시간대이지, MTBF 40시간으로 예측한 고장 시점이 아닙니다.

이 합의로 고객 주문에 사용할 수 있는 생산 능력이 달라집니다. 정비 일정표에만 기록해 두면 생산 계획에서는 사용할 수 없을 설비에 작업을 계속 배정할 수 있습니다. 그러면 생산계획 담당자는 그 주의 납기를 맞추려는 과정에서야 일정 충돌을 발견하게 됩니다.

SkyPlanner에서 합의된 시간대를 기록하고 작업장 예외로 설정하세요. 예외를 설정하면 해당 시간 동안 그 자원을 사용할 수 없게 됩니다. 그러면 스케줄링 인공지능 Arcturus가 설정된 작업장, 교대조, 공정 소요 시간, 선후 관계, 우선순위, 잠금 조건을 바탕으로 변경된 생산 능력에 맞춰 일정 조정이 가능한 공정을 다시 계산할 수 있습니다. 그 결과에 따른 작업 순서는 간트 차트에 표시됩니다.

수요일 정비를 반영한 뒤에는 대기 중인 가공 공정 이후에도 검사와 조립을 수행할 시간이 충분한지 검토하세요. 조건에 맞는 대체 자원으로 작업을 배정한다면, 그 자원에 이미 배정된 작업과 납기 약속도 확인해야 합니다. 빈 시간대는 해당 공정을 실제로 수행할 수 있고 남은 공정도 일정 안에 마칠 수 있을 때만 의미가 있습니다.

신뢰성 개선 활동으로 설비의 사용 가능 시간이 달라졌을 때 SkyPlanner가 유용한 다음 단계가 되는 이유가 여기에 있습니다. 기술적·상업적 판단은 담당자가 맡고, Arcturus는 연관된 공정의 일정 계산을 처리합니다. 작업 대기열을 다시 구성하는 데 드는 시간이 줄고, 생산팀과 영업팀은 남아 있는 납기 관련 결정을 내릴 공통의 근거를 갖게 됩니다.

합의된 정비 시점이 바뀌면 정비 시간대도 최신 상태로 갱신하세요. 더 이상 맞지 않는 설비 사용 가능 시간을 다음 교대조의 계획에 그대로 적용하지 말고, 일정을 다시 계산해 영향을 받는 작업과 납기 약속을 검토하세요.

설비 한 대의 사용 가능 시간이 납기에 미치는 영향을 확인하세요

유용한 MTBF 검토는 숫자만 산출하는 데 그치지 않고 더 명확한 조치로 이어집니다. 분석 근거를 명확히 하고, 영향이 큰 고장을 조사한 뒤, 합의된 생산 능력 변경 사항을 현장에서 실제로 따르는 계획에 반영하세요.

연결된 모든 설비의 작업 대기열을 일일이 수작업으로 수정하지 않고도 여러 고객 주문에 걸쳐 변경 사항을 조율해야 한다면 SkyPlanner를 선택하세요. SkyPlanner는 개방형 REST API를 통해 모든 ERP 또는 MES와 연동되므로, 기존 주문 및 생산 정보를 바탕으로 스케줄링을 개선할 수 있습니다.

설비 한 대, 합의된 사용 불가 시간대, 해당 설비를 거치는 주문을 준비해 SkyPlanner 데모를 예약하세요. 어떤 공정의 일정이 바뀌는지, 후속 공정에는 어떤 영향이 생기는지, 어떤 납기 약속에 대해 판단을 내려야 하는지 보여 달라고 요청하세요. 먼저 직접 살펴보고 싶다면 데모 데이터로 SkyPlanner를 체험하며 생산 능력의 변화가 일정을 어떻게 바꾸는지 확인하세요.