MTBF چیست؟

?What is mean time between failure (MTBF)

MTBF چیست؟

میانگین زمان بین وقوع خرابی (MTBF) معیاری برای قابلیت اطمینان یک سیستم یا جزء است. این یک عنصر حیاتی در مدیریت نگهداری است که نشان دهنده میانگین زمانی است که یک سیستم یا جزء قبل از خرابی، کار می کند.

فرمول MTBF اغلب در زمینه قابلیت نگهداری (Maintainability) سیستم‌های صنعتی یا الکترونیکی استفاده می‌شود، هنگامی که خرابی یک جزء می‌تواند به خرابی قابل توجه یا خطرات ایمنی منجر شود. اما MTBF در بسیاری از انواع سیستم‌های قابل تعمیر و صنایع مختلف نیز استفاده می‌شود.

MTBF می‌تواند به اندازه گیری قابلیت اطمینان کلی کارخانه‌های تولیدی، شبکه‌های انرژی، شبکه‌های اطلاعاتی و موارد استفاده بی‌شمار دیگر کمک کند.

MTBF با تقسیم کل زمان بهره‌برداری بر تعداد خرابی‌هایی که در آن زمان رخ می‌دهد، محاسبه می‌شود. نتیجه یک مقدار متوسط است که می‌تواند برای تخمین عمر مورد انتظار سیستم یا جزء استفاده شود.

توجه به این نکته مهم است که MTBF یک زمان متوسط است و تضمین نمی‌کند که یک سیستم یا جزء خاص برای تمام دوره MTBF بدون خرابی دوام بیاورد.

زمان واقعی بین خرابی‌ها می‌تواند بسیار متفاوت باشد، و غیرمعمول نیست که خرابی قبل یا بعد از MTBF رخ دهد. همچنین، MTBF شدت خرابی‌ها یا تأثیری که می‌تواند بر بهره‌برداری یا ایمنی داشته باشد را در نظر نمی‌گیرد.

مقدار MTBF معیاری برای قابلیت اطمینان است، اما تضمینی برای قابلیت اطمینان نیست. میزان دفعات مورد انتظار وقوع ‌خرابی را اندازه گیری می‌کند، اما لزوماً همه عوامل خارجی را در نظر نمی‌گیرد.

شرایط محیطی، شیوه‌های نگهداری و الگوهای استفاده می‌تواند بر قابلیت اطمینان یک سیستم یا جزء تأثیر بگذارد. بنابراین استفاده از MTBF به‌عنوان یکی از ابزارها، برای به دست آوردن یک روایت دقیق‌تر از سلامت کلی یک سیستم یا جزء ضروری است. تعیین MTBF یک معیار مفید از تعداد وقوع‌خرابی در طول زمان به ما می‌دهد، اما توضیح نمی‌دهد که چرا مشکلات رخ می‌دهند.

MTBF بالا به این معنی نیست که خرابی هرگز رخ نخواهد داد، فقط احتمال وقوع آنها کمتر است. تمام سیستم‌ها و اجزا چرخه عمر محدودی دارند و خرابی‌ها می‌تواند به دلیل عوامل مختلفی از جمله فرسودگی و پارگی، شرایط محیطی و عیوب ساخت، رخ دهد.

مهندسان قابلیت اطمینان می‌توانند از MTBF برای مقایسه قابلیت اطمینان سیستم‌ها یا اجزای مشابه استفاده کنند، اما نمی‌توان آن را مستقیماً بین سیستم‌ها یا اجزای مختلف مقایسه کرد. به این دلیل که MTBF به شدت به شرایط بهره‌برداریی، الگوهای استفاده و سایر عوامل خاص سیستم یا جزء مورد اندازه گیری وابسته است.

یک تعریف معنادار از یک MTBF خوب در موارد استفاده مختلف، دشوار و احتمالاً غیر قابل توصیه است. یک MTBF خوب، برای یک سیستم ممکن است متفاوت از یک MTBF خوب، در مورد استفاده مشابه دیگری به نظر برسد.

میانگین زمان بین وقوع‌خرابی چگونه محاسبه می‌شود؟

ابتدا بیایید دامنه کاربرد را تعریف کنیم. ما باید سیستم یا جزء مورد نظر را به همراه شرایط بهره‌برداری شامل عوامل محیطی و الگوهای استفاده تعریف کنیم. سپس، اطلاعات مربوط به زمان بهره‌برداری سیستم یا جزء، از جمله زمان شروع و پایان هر چرخه بهره‌برداریی را جمع آوری کنیم.

سپس، تعداد خرابی‌هایی را که در طول زمان بهره‌برداری رخ داده است، ثبت کنیم. در نهایت، می‌توان MTBF را با تقسیم کل زمان کار بر تعداد خرابی‌ها محاسبه کرد. نتیجه بر حسب ساعت بیان می‌شود اما می‌تواند هر واحد زمانی باشد.

به عنوان مثال، فرض کنید می‌خواهید MTBF موتوری را محاسبه کنید که 8 ساعت در روز، 5 روز در هفته، در مجموع 1 سال کار می‌کند. در این مدت موتور 4 بار از کار می‌افتد. برای محاسبه MTBF:

Total operating time = 8 hours/day x 5 days/week x 52 weeks = 2,080 hours

Number of failures = 4

MTBF = Total operating time / number of failures = 2,080 hours / 4 = 520 hours

MTBF موتور 520 ساعت است. این بدان معناست که به طور متوسط می‌توان انتظار داشت که موتور 520 ساعت قبل از خرابی، کار کند. در واقع، ممکن است زودتر یا دیرتر از 520 ساعت از کار بیفتد، و نمی‌دانیم که چرا موتور از کار می‌افتد، اما این زمان متوسط یک معیار مفید است.

این نقطه شروعی است که قادر می‌سازد تا درک اساسی از عملکرد یک سیستم یا جزء از نظر قابلیت اطمینان داشته باشیم و به تحلیل روندها کمک می‌کند، تا کارایی کلی استراتژی نگهداری خود را درک کنیم.

چالش‌های رایج برای محاسبه میانگین زمان بین وقوع‌خرابی MTBF

محاسبه MTBF به دلیل عوامل مختلفی می‌تواند چالش برانگیز باشد، از جمله:

در دسترس بودن داده‌ها: یکی از بزرگترین چالش‌ها در محاسبه MTBF، در دسترس بودن و کیفیت داده‌ها است. برای محاسبه MTBF، داده‌هایی در مورد تعداد خرابی‌ها و زمان کارکرد سیستم یا جزء مورد نیاز است. اگر این داده‌ها در دسترس نباشد یا کیفیت پایینی داشته باشد، محاسبه دقیق MTBF می‌تواند چالش برانگیز باشد.

سیستم‌های پیچیده: در سیستم‌های پیچیده با اجزای متعدد، شناسایی جزء خاصی که باعث خرابی شده است، می‌تواند چالش برانگیز باشد. این می‌تواند محاسبه دقیق MTBF را برای اجزای جداگانه دشوار کند.

بازه زمانی: بازه زمانی که در آن خرابی‌ها و زمان بهره‌برداری، اندازه گیری می‌شود می‌تواند تاثیر قابل توجهی بر محاسبه MTBF شده داشته باشد. اگر بازه زمانی خیلی کوتاه باشد، MTBF ممکن است معرف قابلیت اطمینان واقعی سیستم یا جزء نباشد.

برنامه‌ زمان‌بندی نگهداری: روش‌های نگهداری می‌تواند بر محاسبه MTBF، تأثیر بگذارد. اگر تیم‌های نگهداری بیش از حد مکرر نگهداری پیشگیرانه را انجام دهند، ممکن است خرابی‌ها به اندازه کافی برای محاسبه دقیق MTBF رخ ندهد. اگر نگهداری به اندازه کافی انجام نشود، ممکن است خرابی‌ها بیشتر اتفاق بیفتد که به کاهش مصنوعی MTBF منجر می‌شود.

تغییر شرایط بهره‌برداری: شرایط بهره‌برداری مانند دما، رطوبت و لرزش می‌تواند بر قابلیت اطمینان یک سیستم یا جزء تأثیر بگذارد. اگر این شرایط در طول زمان تغییر کند، محاسبه دقیق MTBF می‌تواند چالش برانگیز باشد.

با پرداختن به این چالش‌ها و جمع‌آوری داده‌های دقیق، کسب‌وکارها می‌توانند درک خود را از قابلیت اطمینان سیستم و جزء بهبود بخشند و گام‌هایی برای افزایش MTBF، کاهش تعداد خرابی‌ها و در نتیجه خرابی‌ها بردارند و کارآمدتر عمل کنند.

مزایای میانگین زمان بین وقوع‌خرابی  MTBF

بهبود MTBF تعداد خرابی‌ها را در یک دوره معین کاهش می‌دهد و طیف وسیعی از مزایای را برای مشاغل و صنایع فراهم می‌کند. مزایای کلیدی عبارتند از:

افزایش قابلیت اطمینان: بهبود MTBF می‌تواند به افزایش قابلیت اطمینان سیستم‌ها و قطعات منجر شود. این امر می‌تواند به کسب و کارها کمک کند تا زمان خرابی را کاهش دهند، بهره وری را بهبود بخشند و ریسک حوادث ایمنی را به حداقل برسانند.

بهبود رضایت مشتری: با افزایش زمان بهره‌برداری و کاهش تعداد خرابی‌ها و قطعی‌های ناشی از آن، کسب‌وکارها می‌توانند خروجی‌هایی با کیفیت بالاتر با هزینه‌های کمتر تولید کنند و به آنها امکان می‌دهد رضایت مشتری را بهبود بخشند. همچنین این امر می‌تواند به افزایش وفاداری مشتری و تکرار خرید، منجر شود.

هزینه‌های نگهداری کمتر: با شناسایی مسائل بالقوه قبل از این که به خرابی برنامه‌ریزی نشده، منجر شود، کسب و کارها می‌توانند استراتژی های نگهداری هوشمندانه تری ایجاد کنند و هزینه‌های کلی نگهداری را کاهش دهند. نگهداری پیشگیرانه اغلب هزینه کمتری نسبت به نگهداری واکنشی دارد.

طول عمر بیشتر تجهیزات: بهبود MTBF می‌تواند به طول عمر بیشتر قطعات تجهیزات منجر شود. این می‌تواند به کسب و کارها کمک کند تا هزینه‌های سرمایه‌ای را کاهش دهند و عمر مفید دارایی‌ها را افزایش دهند.

کنترل کیفیت بهتر: بهبود MTBF اغلب شامل بهبود کنترل کیفیت طی تولید است. این می‌تواند به نقص کمتر و بهبود کیفیت محصول منجر شود.

ارتقای ایمنی: در صنایعی مانند هوافضا، دفاع و مراقبت‌های بهداشتی، بهبود MTBF می‌تواند ایمنی را با کاهش ریسک خرابی قطعات یا سیستم، افزایش دهد.

بهبود MTBF می‌تواند طیف وسیعی از مزایای را برای مشاغل و صنایع فراهم کند.

چگونه میانگین زمان بین وقوع خرابی‌ MTBF را بهبود دهیم؟

بهبود MTBF اغلب شامل شناسایی و رسیدگی به علل اصلی خرابی‌ها می‌شود. در اینجا چند راه متداول برای بهبود MTBF آورده شده است:

بهبود طراحی: تغییرات طراحی می‌تواند قابلیت اطمینان یک سیستم یا قطعه‌ای از تجهیزات را با پرداختن به نقاط خرابی احتمالی بهبود بخشد. این ممکن است شامل استفاده از مواد با کیفیت بالاتر، اضافه کردن افزونگی یا بهبود طراحی اجزای حیاتی باشد.

نگهداری پیشگیرانه: نگهداری و بازرسی منظم می‌تواند مشکلات احتمالی را قبل از اینکه به خرابی منجر شود، شناسایی کند. نگهداری پیشگیرانه می‌تواند شامل کارهایی مانند روان کاری، تمیز کردن و تعویض قطعات فرسوده یا آسیب دیده، باشد.

تحصیلات و آموزش: تحصیلات و آموزش مناسب می‌تواند به مهندسان قابلیت اطمینان کمک کند تا مسائل احتمالی را شناسایی کرده و وظایف نگهداری را به درستی انجام دهند. این می‌تواند شامل آموزش رویه‌های بهره‌برداری مناسب، تکنیک‌های عیب‌یابی و وظایف نگهداری باشد.

بهبود آزمون و کنترل کیفیت: بهبود آزمون و کنترل کیفیت طی تولید می‌تواند به شناسایی و رفع عیوب احتمالی قبل از رسیدن به مشتری کمک کند. این می‌تواند شامل آزمایش برای عیوب در طول فرآیند تولید و بررسی کنترل کیفیت قبل از حمل و نقل باشد.

تحلیل و نظارت داده‌ها: تحلیل و نظارت داده‌ها می‌تواند به شناسایی روندها و الگوهایی که می‌تواند به وقوع‌خرابی منجر شود، کمک کند. با تحلیل داده‌ها از حسگرها، گزارش‌ها و سایر منابع، می‌توان مشکلات احتمالی را قبل از ایجاد خرابی شناسایی و برطرف کرد.

به طور کلی، بهبود MTBF نیازمند یک رویکرد سیستماتیک برای شناسایی و رسیدگی به علل احتمالی خرابی در هر مرحله از چرخه عمر یک سیستم یا جزء است. با بهبود طراحی، نگهداری، آموزش، کنترل کیفیت و نظارت، MTBF را می‌توان افزایش داد که به افزایش قابلیت اطمینان و زمان به کار منجر می‌شود.

موارد استفاده متداول میانگین زمان بین وقوع‌خرابی MTBF

حوزه‌های زیادی وجود دارد که MTBF می‌تواند ابزار مفیدی برای محاسبه تعداد خرابی‌ها در یک دوره زمانی معین باشد.

 الکترونیک و نیمه هادی ها

در صنعت الکترونیک و نیمه هادی‌ها، MTBF یک معیار مفید برای تعیین قابلیت اطمینان اقلام و سیستم‌های قابل تعمیر مانند ریزتراشه ها، بردهای مدار و منابع تغذیه است.

MTBF اغلب در مرحله طراحی و آزمون استفاده می‌شود تا اطمینان حاصل شود که قطعات الزامات قابلیت اطمینان را برآورده می کنند.

 تولید

MTBF در تولید برای اندازه گیری قابلیت اطمینان قطعات تجهیزات استفاده می‌شود. با انجام محاسبه MTBF بر روی ماشین‌ها، سازندگان می‌توانند مشکلات احتمالی را شناسایی کنند و قبل از وقوع خرابی، نگهداری یا تعویض را برنامه‌ریزی کنند، که می‌تواند به کاهش خرابی پرهزینه و بهره‌وری منجر شود.

 هوافضا و دفاع

MTBF در صنایع هوافضا و دفاعی حیاتی است، جایی که خرابی یک جزء می‌تواند پیامدهای ایمنی جدی داشته باشد. هنگامی که جان انسان‌ها در خط است، به حداکثر رساندن کل زمان کارکرد سیستم‌های حیاتی مانند سیستم‌های تامین سوخت و اکسیژن ضروری است.

MTBF برای کمک به اطمینان از اینکه اجزا و سیستم‌ها الزامات قابلیت اطمینان را برآورده می‌کنند و برای شناسایی مسائل احتمالی قبل از تبدیل شدن به ریسک‌های ایمنی استفاده می‌شود.

 خودرو

MTBF در صنعت خودروسازی برای اندازه گیری قابلیت اطمینان قطعاتی مانند موتورها، گیربکس‌ها و سیستم‌های الکترونیکی استفاده می‌شود.

با ردیابی MTBF، تولیدکنندگان می‌توانند مسائل طراحی یا ساخت را شناسایی کرده و قبل از وقوع خرابی، اقدامات اصلاحی انجام دهند.

 تجهیزات پزشکی

در صنعت تجهیزات پزشکی، MTBF برای کمک به اطمینان از اینکه دستگاه‌هایی مانند ضربان‌ساز، پمپ‌های انسولین و دستگاه‌های MRI، الزامات قابلیت اطمینان را برآورده می‌کنند و ریسکی برای ایمنی بیمار ایجاد نمی‌کنند، استفاده می‌شود.

منبع:

https://www.ibm.com/topics/mtbf