Tempo médio entre falhas: calcular e utilizar o MTBF

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O tempo médio entre falhas (MTBF) é o tempo médio de funcionamento por falha de um equipamento reparável. Para uma máquina de produção, calcula-se dividindo o total de horas de funcionamento pelo número de falhas do equipamento registadas no mesmo período de observação:

MTBF = tempo total de funcionamento ÷ número de falhas

Uma máquina com 160 horas de funcionamento e quatro falhas tem um MTBF observado de 40 horas de funcionamento. Isto não significa que vá avariar a cada 40 horas, nem que fazer manutenção pouco antes de atingir as 40 horas evite a próxima falha.

O que importa é perceber o que o padrão observado indica que deve ser investigado e alterado. Quando a manutenção e a produção acordam uma intervenção, o respetivo período de indisponibilidade também tem de ser refletido na programação das encomendas. O SkyPlanner APS associa essa alteração de capacidade aos trabalhos e às datas de entrega afetados, em vez de o deixar a conciliar uma lista de manutenção com filas de trabalho separadas para cada máquina.

Defina o que o seu cálculo do MTBF realmente mede

A divisão é simples. Garantir que as horas e a contagem de falhas seguem os mesmos critérios exige mais cuidado. Antes de extrair um relatório, acorde quatro pontos com as pessoas que registam os dados.

Defina o equipamento a analisar

Comece por uma máquina identificada ou por um sistema com limites bem definidos. Medir um centro de maquinagem, a sua árvore principal ou todo o departamento de maquinagem corresponde a âmbitos de medição diferentes.

Se a medição abranger a máquina inteira, uma falha da árvore principal que a impeça de executar o trabalho exigido conta como falha da máquina. Substituir esse componente e voltar a colocar a máquina em serviço não faz dela um equipamento não reparável.

Também é possível medir ao nível de uma linha, mas é necessário definir uma falha da linha como a perda da função que esta deve desempenhar. Somar todos os alarmes dos componentes pode levar a contar vários registos para uma única interrupção da linha.

Defina o que é uma falha, não apenas uma paragem

Especifique a função exigida e o evento que conta como perda dessa função. Uma avaria que impeça a máquina de cumprir as condições de funcionamento exigidas pode contar como falha, mesmo que a máquina não se tenha desligado por completo.

A manutenção planeada, uma mudança de produção normal, a falta de um operador e a espera por material não são automaticamente falhas do equipamento. Mantenha essas perdas visíveis, mas separe-as da contagem de falhas.

Defina como tratar avarias breves e rearmes repetidos. Vários registos de alarme durante uma única avaria ainda não resolvida não devem contar como falhas independentes. Uma nova falha após uma reposição efetiva do funcionamento é um novo evento. Conserve o detalhe original para poder investigar avarias recorrentes, em vez de as fazer desaparecer por aplicação de um limiar de inclusão no relatório.

Escolha como medir o tempo de exposição

Este guia utiliza o MTBF baseado no tempo de funcionamento: as horas em que o equipamento está efetivamente a funcionar dentro do âmbito de medição definido. O tempo de reparação e os restantes períodos sem funcionamento não entram no numerador. O resultado não é o intervalo médio de calendário entre o momento de uma avaria e o da seguinte.

Indique o que abrange o sinal usado para registar o funcionamento. Um contador de horas com a máquina ligada, um sinal de ciclo em execução e um calendário de turnos com pessoal afeto podem produzir totais diferentes. Se a exposição relevante para o seu equipamento se medir em ciclos ou arranques, e não em horas de funcionamento, acompanhe essa medida juntamente com as horas, em vez de assumir que são equivalentes.

Use sempre o mesmo período de observação

Use as mesmas datas de início e fim do período de reporte para as horas de funcionamento e para as falhas. Conte as falhas que ocorram dentro desse período; uma reparação concluída este mês não conta como nova falha se a avaria começou no mês passado.

Inclua todo o tempo de funcionamento efetivo dentro do período, incluindo aquele que não termina numa falha antes da data de fecho do relatório. O objetivo é medir a exposição observada durante o período, não selecionar apenas os períodos de funcionamento concluídos que terminaram em falha. Para o total de tempo de paragem, conte apenas as horas de indisponibilidade dentro desse período. Quando uma avaria ultrapassar a data de fecho, conserve separadamente o registo completo do evento e da reposição do funcionamento.

Para cada falha, conserve a identificação da máquina, o momento da ocorrência, o momento da reposição do funcionamento, o sintoma observado ou modo de falha e as condições de funcionamento relevantes. Este detalhe permite explicar a média obtida.

Como calcular o MTBF: um exemplo na indústria

Imagine um centro de maquinagem reparável, observado durante um período de reporte com 200 horas com pessoal afeto. Os registos de tempo distribuem-se da seguinte forma. As categorias não se sobrepõem e as quatro falhas são falhas distintas do equipamento, segundo a definição acordada.

Categoria de tempo	Horas no período	Tratamento neste cálculo
Manutenção planeada	12	Não conta como tempo de funcionamento nem como falha
Preparação e mudanças de produção normais	8	Não conta como tempo de funcionamento nem como falha
Espera por material, com a máquina parada	10	Não conta como tempo de funcionamento nem como falha do equipamento
Indisponibilidade causada pelas quatro falhas do equipamento	10	Não conta como tempo de funcionamento; conservar para análise do tempo de paragem
Tempo de funcionamento efetivo	160	Numerador do MTBF
Tempo total com pessoal afeto	200	Total para conferência dos registos, não o numerador

O cálculo é o seguinte:

160 horas de funcionamento ÷ 4 falhas = 40 horas de funcionamento por falha

Se partir do tempo total com pessoal afeto, comece por retirar as categorias sem funcionamento: 200 − 12 − 8 − 10 − 10 = 160 horas. Se a sua fonte já indicar 160 horas de funcionamento efetivo, use esse valor diretamente. Subtrair novamente o tempo de paragem daria um MTBF inferior ao real.

O exemplo também mostra por que razão um calendário de turnos, por si só, não basta. Dividir 200 horas com pessoal afeto por quatro daria 50 horas por falha, mas incluiria tempo em que esta máquina não esteve a funcionar.

Apresente o resultado com o respetivo contexto: «Máquina MC-01, período de reporte, 160 horas de funcionamento, quatro falhas, MTBF observado de 40 horas.» Ao comparar com outro período, o numerador e a contagem de falhas são tão importantes como o valor em destaque.

Como tratar períodos sem falhas e dados de várias máquinas sem distorcer o resultado

E se não houver falhas?

Não divida por zero nem apresente um MTBF infinito como prova de fiabilidade perfeita. Escreva «nenhuma falha observada em 160 horas de funcionamento», usando no relatório o tempo de exposição efetivo.

É uma informação útil, mas não equivale a vários anos de funcionamento sem falhas. Para calcular formalmente um limite inferior de confiança, é necessário um modelo estatístico e um nível de confiança escolhido. Numa análise habitual da produção, é mais rigoroso manter a contagem de zero falhas e o tempo de exposição do que inventar uma estimativa pontual.

E se os dados vierem de várias máquinas?

Quando se justificar agrupar máquinas comparáveis, use total de horas de funcionamento das máquinas ÷ total de falhas. Não divida um único período de calendário comum pelas falhas de todas as máquinas, nem calcule uma média não ponderada dos seus valores individuais de MTBF.

Imagine, por exemplo, duas máquinas comparáveis sujeitas às mesmas regras de registo. Uma contribui com 160 horas e quatro falhas; a outra, com 240 horas e duas falhas. O resultado agregado é 400 ÷ 6, ou cerca de 66,7 horas de funcionamento por falha, e não a média simples de 40 e 120, que seria 80.

Conserve também os resultados individuais. Um valor agregado pode ocultar a máquina que causa a maior parte dos problemas de produção. Equipamentos com conceções, idades ou regimes de utilização diferentes podem justificar grupos separados, em vez de um único indicador de fiabilidade para toda a fábrica.

Interprete o MTBF antes de decidir como agir

Um MTBF observado mais elevado significa menos falhas contabilizadas por hora de funcionamento, dentro dos limites definidos para a análise. Para saber se representa uma melhoria, é preciso perceber o que mais mudou.

Compare situações equivalentes

Compare períodos em que se tenham usado as mesmas definições de falha, os mesmos critérios de contagem do tempo de funcionamento e os mesmos limites do equipamento analisado. Depois, verifique o trabalho realizado. Uma máquina a produzir uma combinação de produtos menos exigente, com cargas diferentes, não demonstra necessariamente que uma alteração na manutenção tenha resultado.

Apresente o tempo efetivo de funcionamento e o número de falhas juntamente com a evolução do MTBF. Num período curto, uma única ocorrência pode alterar bastante a média. Observações mais longas ajudam, mas juntar anos com condições de funcionamento diferentes pode ocultar uma deterioração recente. Analise o padrão recente e as condições que o explicam, não apenas a média acumulada.

Não existe um «bom MTBF» universal para todas as máquinas de produção. Uma meta útil tem em conta um histórico comparável, as exigências de funcionamento e as consequências de uma falha. Um valor elevado numa máquina que possa ser facilmente substituída no processo pode ter menos importância para o cumprimento dos prazos de entrega do que interrupções frequentes na única máquina capaz de executar uma operação crítica.

Não transforme a média numa contagem decrescente

Um MTBF de 40 horas não indica quando ocorrerá a próxima falha nem qual é a vida útil restante da máquina. As falhas podem concentrar-se em certos períodos, e alguns períodos de funcionamento podem ser muito mais longos do que a média.

O MTBF, por si só, também não justifica um intervalo de manutenção preventiva. A ação adequada depende do mecanismo de falha, dos dados sobre o estado do equipamento, das orientações aplicáveis ao equipamento e das consequências da falha. O desgaste associado à idade e a contaminação intermitente, por exemplo, exigem investigações diferentes; uma média global não permite saber qual dos dois está em causa.

Quando o resultado piorar, identifique as ocorrências e procure uma resposta mais específica: que modo de falha se repete, em que condições e que alteração poderia resolvê-lo? Depois da intervenção, verifique se o problema volta a ocorrer em condições de funcionamento comparáveis.

Analise a frequência das falhas em conjunto com o tempo perdido

O MTBF não indica quanto tempo a produção fica indisponível após uma falha. Duas máquinas com o mesmo MTBF podem ter efeitos muito diferentes na carteira de encomendas se uma regressar rapidamente ao serviço e a outra ficar à espera de um especialista ou de uma peça.

Analise o tempo total de paragem devido a falhas e as interrupções individuais mais longas, juntamente com a média. Acompanhe também o trabalho afetado nas etapas seguintes. Uma interrupção curta imediatamente antes da única janela disponível para uma operação crítica pode ter mais impacto numa entrega do que uma paragem longa com ampla margem para recuperar o atraso.

MTBF, MTTR e MTTF: quais as diferenças?

Estes indicadores respondem a perguntas diferentes. Indique claramente os limites do elemento analisado e a definição do tempo contabilizado, em vez de tratar as siglas como indicadores equivalentes.

Indicador	Pergunta a que responde	Distinção prática
MTBF: tempo médio entre falhas	Quanto tempo de funcionamento acumulou um equipamento reparável por falha?	A máquina regressa ao serviço após a reparação.
MTTR: tempo médio de reparação ou de restabelecimento	Quanto tempo demora, em média, a reparação ou o restabelecimento, segundo a definição adotada?	Indique se o tempo contabilizado inclui espera, diagnóstico, testes e rearranque; os relatórios usam limites diferentes.
MTTF: tempo médio até à falha	Quanto tempo dura um elemento não reparável até falhar?	Aplica-se a um elemento que é substituído em vez de reparado, não automaticamente à máquina completa em que está instalado.

Para o planeamento da produção, conta todo o período de indisponibilidade, mesmo que o relatório de reparação contabilize apenas o trabalho de intervenção direta. A substituição de um componente pode ser rápida, mas a máquina pode ficar indisponível durante muito mais tempo enquanto a equipa obtém o componente e conclui as verificações necessárias para retomar a produção.

Esta distinção evita um erro comum de planeamento: tratar a duração média de reparação como uma garantia de que todas as avarias futuras serão resolvidas nesse prazo.

Transforme as conclusões sobre fiabilidade numa decisão de produção com o SkyPlanner

Suponha que, após a investigação, a manutenção acorda uma intervenção de três horas no centro de maquinagem para a próxima quarta-feira. Trata-se de uma janela de manutenção escolhida com base numa decisão técnica, e não de uma data de falha prevista a partir do MTBF de 40 horas.

Esse acordo altera a capacidade disponível para as encomendas dos clientes. Se ficar registado apenas no calendário de manutenção, o plano de produção pode continuar a atribuir trabalho a uma máquina que não estará disponível. O planeador acaba por descobrir o conflito quando tenta salvaguardar as entregas da semana.

No SkyPlanner, registe o intervalo de tempo acordado como uma exceção do centro de trabalho. A exceção torna o recurso indisponível durante esse período. O Arcturus, a IA de programação da produção do SkyPlanner, pode então recalcular as operações que podem ser programadas em função da capacidade alterada, tendo em conta os centros de trabalho, turnos, durações das operações, dependências, prioridades e bloqueios configurados. O diagrama de Gantt apresenta a sequência resultante.

Para a intervenção de quarta-feira, verifique se as operações de maquinagem em espera ainda deixam tempo para as etapas seguintes de inspeção e montagem. Se uma tarefa for atribuída a um recurso alternativo apto a executá-la, verifique também os compromissos que já ocupam esse recurso. Uma janela livre só tem valor se a operação puder realmente ser executada nesse recurso e se ainda houver tempo para concluir as restantes etapas da rota de produção.

É por isso que recorrer ao SkyPlanner é útil quando o trabalho de análise e melhoria da fiabilidade altera a disponibilidade das máquinas. As decisões técnicas e comerciais continuam nas suas mãos; o Arcturus trata do cálculo da programação e das suas interdependências. Gasta-se menos tempo a refazer as filas de trabalho, e a produção e as vendas passam a ter uma base comum para as decisões de entrega que ainda precisam de tomar.

Atualize a janela de manutenção se o horário acordado mudar. Recalcule e reveja os compromissos afetados, em vez de passar para o turno seguinte com um pressuposto de disponibilidade desatualizado.

Veja o impacto da disponibilidade de uma máquina nas suas entregas

Uma análise útil do MTBF termina com uma ação mais clara, não apenas com um número. Defina os dados em que a análise se baseia, investigue as falhas relevantes e incorpore a alteração de capacidade acordada no plano que a produção realmente segue.

Escolha o SkyPlanner quando precisar de coordenar essa alteração entre as encomendas dos clientes sem refazer manualmente todas as filas de trabalho das máquinas interligadas. O SkyPlanner integra-se com qualquer ERP ou MES através da sua API REST aberta, permitindo melhorar a programação com base na informação de encomendas e produção que já utiliza.

Agende uma demonstração do SkyPlanner e traga um exemplo com uma máquina, o período de indisponibilidade acordado e as encomendas que passam por ela. Peça para ver que operações mudam de posição no plano, o que acontece nas etapas seguintes e que compromissos de entrega exigem uma decisão. Se preferir explorar primeiro, experimente o SkyPlanner com dados de demonstração e veja como uma alteração de capacidade modifica a programação.