MTBF:una descripción completa

MTBF es un cálculo utilizado para predecir el tiempo entre fallas de una pieza de maquinaria. A continuación, analizaremos el cálculo de MTBF, las trampas de MTBF que debe conocer y cómo mejorar su MTBF.

¿Qué es MTBF?

El tiempo medio entre fallas (MTBF) es una predicción del tiempo entre las fallas innatas de una pieza de maquinaria durante las horas normales de funcionamiento. En otras palabras, MTBF es una métrica de mantenimiento, representada en horas, que muestra cuánto tiempo funciona un equipo sin interrupciones. Es importante tener en cuenta que MTBF solo se usa para elementos reparables y como una herramienta para ayudar a planificar la inevitabilidad de la reparación de equipos clave.

Antes de calcular el MTBF, debe comprender cómo afecta la confiabilidad y la disponibilidad. Tener alta confiabilidad y disponibilidad generalmente van de la mano, pero los términos no son intercambiables. Fiabilidad es la capacidad de un activo o componente para realizar sus funciones requeridas bajo ciertas condiciones durante un período de tiempo predeterminado. Dicho de otra manera, es la probabilidad de que una pieza de maquinaria haga lo que debe hacer sin fallas. Piense en un avión; su misión es completar un vuelo de manera segura y llevar a los pasajeros a su destino sin fallas catastróficas.

Disponibilidad es el momento en que un activo o componente está operativo y accesible cuando se necesita para su uso. En otras palabras, es la probabilidad de que una pieza de maquinaria esté en condiciones de realizar su función prevista en un momento dado. La disponibilidad está determinada por la confiabilidad de un sistema y su tiempo de recuperación cuando ocurre una falla. La disponibilidad generalmente se analiza en conjunto con la confiabilidad porque, una vez que ocurre una falla, la variable crítica cambia para poner el activo en funcionamiento lo más rápido posible.

MTBF es una medida básica de la confiabilidad de un sistema; cuanto mayor sea el MTBF, mayor será la confiabilidad de un producto. Esta relación se ilustra en la ecuación: Fiabilidad =e- (tiempo / MTBF) .

Hay algunas variaciones de MTBF que puede encontrar. Son el tiempo medio entre abortos del sistema (MTBSA), el tiempo medio entre fallas críticas (MTBCF) y el tiempo medio entre remociones no programadas (MTBUR). Lo más probable es que vea estas variaciones al diferenciar entre fallas críticas y no críticas.

Cálculo de MTBF

El MTBF se calcula tomando el tiempo total que un activo está funcionando (tiempo de actividad) y dividiéndolo por la cantidad de averías que ocurrieron durante ese mismo período de tiempo.

MTBF =tiempo de actividad total / número de averías

Desglosado, el cálculo de MTBF podría verse así:

• Encuentre el tiempo de actividad total: Imagine que tiene un almacén lleno de widgets y 40 de ellos se probaron durante 400 horas cada uno. El total de horas dedicadas a las pruebas equivale a 16.000 horas (40 x 400 =16.000).
• Calcule la cantidad de fallas: Identifique la cantidad de fallas en la cantidad total de widgets probados. Para este ejemplo, considere que hubo 20 fallas de widgets.
• Calcular MTBF: Ahora que sabemos que las pruebas se realizaron durante 16,000 horas con 20 fallas de widgets, podemos calcular el MTBF: 16,000 horas / 20 fallas =800 horas .

¿Entonces qué nos dice esto? En este ejemplo, el MTBF no sugiere que cada widget deba durar 800 horas. Dice que si ejecuta un grupo de widgets, el tiempo promedio entre fallas dentro del grupo probado es de 800 horas. En otras palabras, MTBF no está destinado a predecir el comportamiento de un solo componente; predice el comportamiento de un grupo de componentes.

Es importante comprender que al definir "hora", puede que no siempre se refiera a la hora del reloj; podría ser el momento en el que se esté utilizando realmente el sistema. Por ejemplo, puede tener una máquina que ha estado funcionando ocho horas al día, lo que podría durar tres veces más que la misma máquina exactamente funcionando las 24 horas del día. El MTBF para ambas máquinas es el mismo porque ambas soportaron la misma cantidad de horas de funcionamiento.

Veamos otro ejemplo del cálculo de MTBF. Supongamos que tiene una máquina embotelladora diseñada para funcionar 12 horas al día. La embotelladora se descompone después de funcionar normalmente durante 10 días. El MTBF en este ejemplo es de 120 horas.

MTBF =(12 horas por día x 10 días) / 1 desglose =120 horas

El cálculo de MTBF requiere más pasos cuando tiene períodos de tiempo más prolongados con un aumento de las ocurrencias de fallas. Por ejemplo, digamos que la máquina embotelladora que funciona 12 horas al día falla dos veces en 10 días. La primera falla ocurrió 20 horas después de la hora de inicio y tardó dos horas en repararse. La segunda falla ocurrió 60 horas después de la hora de inicio y tardó tres horas en repararse. El cálculo del tiempo de actividad total para la ecuación MTBF requiere sumar 20 (período de tiempo de actividad inicial), 18 (inicio del primer período de inactividad menos el final del primer período de inactividad) y 57 horas (comienzo del segundo período de inactividad menos el final del período de inactividad).

Entonces, ahora el cálculo de MTBF se ve así: MTBF =(20 horas + 38 horas + 57 horas) / 2 averías o 57,5 ​​horas / 2 averías =57,5 ​​horas .

Malentendido MTBF

Uno de los conceptos erróneos más grandes sobre MTBF es que es lo mismo que el número de horas de funcionamiento antes de la falla o "vida útil". Si obtiene un número MTBF extremadamente alto (no es infrecuente), puede pensar que no hay forma de que el sistema pueda funcionar durante tanto tiempo sin fallar. La razón de los altos valores de MTBF es que se basan principalmente en la tasa de falla del activo cuando ese activo todavía está en su vida "normal" o "útil", asumiendo que fallará a esa tasa para siempre. Es por esta razón que no debería haber correlación entre la vida útil y el MTBF. Puede tener un equipo con un MTBF muy alto pero una vida útil esperada baja.

Un buen ejemplo de esto lo presentan Wendy Torell y Victor Avelar en su documento técnico Tiempo medio entre fallas:normas de explicación que utilizan seres humanos. Supongamos que tiene 500 000 jóvenes de 25 años en una muestra de población. Durante el lapso de un año, se recopilan datos sobre fallas (muertes) para esta población. La vida operativa de la población es de 500.000 x 1 año =500.000 personas años. En el transcurso del año, 625 personas fallaron (murieron). Esto lleva la tasa de fallas a 625 fallas / 500,000 personas años =0.125% / año. Entonces, nuestro MTBF es 1 / 0.00125 =800 años.

Esto nos muestra que, aunque los humanos de 25 años tienen valores altos de MTBF, su esperanza de vida (tasa de servicio) es mucho más corta y no se correlaciona.

Los seres humanos, como las máquinas, no exhiben una tasa de fallas constante. A medida que los humanos envejecen, ocurren más fallas (nuestros cuerpos se desgastan). Dado que este es el caso, la única forma de calcular el MTBF para que se correlacione con la vida útil sería esperar a que toda la población de 25 años llegue al final de su vida; entonces se puede calcular la esperanza de vida promedio. Esto coloca ese número en alrededor de 75 a 80 años.

Entonces, ¿el MTBF para personas de 25 años es 80 u 800? Torell y Avelar explican que se trata de suposiciones. En este caso, el MTBF de 80 años refleja con mayor precisión la vida del producto (humanos). Cuando se trata de cosas como el seguimiento de productos de maquinaria, tiene muchas más variables, la más importante de las cuales es el tiempo.

Cómo mejorar el MTBF

Los impactos de la falla de la máquina pueden ser significativos. Conduce a la pérdida de producción y a un mayor tiempo dedicado al mantenimiento. Llegar a la causa raíz de las fallas es la mejor manera de encontrar, mitigar o incluso prevenir sucesos futuros, mientras aumenta su MTBF en el proceso. Hay algunas formas de aumentar el MTBF.

• Mejore los procesos de mantenimiento preventivo: Un plan de mantenimiento preventivo bien pensado puede mejorar enormemente su MTBF. Siempre que pueda ser proactivo en lugar de reactivo en lo que respecta al mantenimiento, tendrá la oportunidad de detener las fallas antes de que sucedan. Un plan de mantenimiento preventivo mal ejecutado puede tener el efecto contrario en el MTBF. Una capacitación deficiente, la falta o la falta de manuales y listas de verificación mal diseñados pueden dar lugar a averías rápidas.
• Realice un análisis de la causa raíz: Averiguar por qué algo falló le da la clave para evitar que ese fallo suceda en el futuro o, al menos, que suceda con tanta frecuencia. Al igual que el mantenimiento preventivo, el análisis de la causa raíz puede aumentar indirectamente el MTBF al encontrar una solución a largo plazo. Por ejemplo, si nota que una pieza falla con bastante frecuencia, puede buscar si puede reemplazarla con una pieza de mayor calidad.
• Establezca un mantenimiento basado en condiciones: Si tiene la capacidad de implementar un sistema de alerta temprana para detectar problemas en el equipo antes de que provoquen fallas, puede aumentar potencialmente el MTBF y reducir el tiempo de inactividad. Si bien no siempre es fácil establecer un plan de mantenimiento basado en la condición, puede comenzar implementando un plan de mantenimiento productivo total.

Posibles problemas con MTBF

Es importante conocer los problemas potenciales que podrían surgir de un cálculo de MTBF al usarlo para análisis de confiabilidad. El MTBF puede diferir dependiendo de cómo defina ciertas cosas como "falla" y "tiempo de operación", así como de si mide piezas individuales de equipo o un proceso completo.

• MTBF asume una tasa de falla constante: Parte de la ecuación de MTBF es la cantidad de fallas. El problema con esto aparece cuando hay cosas fuera de su control que resultan en fallas, como tormentas que provocan un corte de energía, cortocircuitos debido a inundaciones, etc. Estos a veces se denominan "actos de Dios" y pueden dejar el definición de falla abierta a interpretación. ¿Es un fracaso solo un colapso? ¿Se produce una falla en cualquier momento en que la producción se detiene sin importar la causa? ¿Debería incluir todos los tipos de fallas al calcular el MTBF, lo que le da un valor de MTBF más bajo? ¿O debería omitir ciertas categorías de paros, lo que da como resultado un valor de MTBF más alto? Asegúrese de saber qué fallas se incluyen al calcular el MTBF y por qué se eligieron esas fallas.
• Diferentes definiciones de tiempo de funcionamiento: ¿Cuándo considera que estará en funcionamiento un activo de su planta? Dada la noción de que las piezas o componentes se degradan por el estrés que soportan durante la operación, cuanto mayor es el estrés, mayor es el impacto de la vida útil de la pieza. Un gran ejemplo de esto es un automóvil detenido en un semáforo en rojo. Cuando está sentado en un semáforo en rojo, la caja de cambios y la transmisión del automóvil no se utilizan, por lo que el motor funciona con la menor cantidad de estrés y sufre poco desgaste. Si tuviera que calcular el MTBF del automóvil en ralentí, ¿incluiría sus tiempos de inactividad detenidos en las luces rojas o solo las veces que está acelerando y operando a altas velocidades?

  En esa misma línea, ¿debería considerar el tiempo de funcionamiento de su equipo como cualquier momento en que el equipo esté encendido o solo cuando esté funcionando con cargas de trabajo normales? Si elige usar el primero para su cálculo de MTBF, su valor de MTBF sería más alto, pero ese valor no sería representativo de la maquinaria que funciona continuamente con cargas de trabajo normales y casi nunca está inactiva. Por eso es importante definir el tiempo de funcionamiento de todos los activos que pretende utilizar con MTBF.

• Elección del equipo a monitorear (malos actores): También debe determinar si desea medir el proceso completo o las piezas individuales de equipo dentro de ese proceso. Una cosa a tener en cuenta aquí es que un proceso completo sufre cada vez que falla un activo crítico. Estos activos críticos se denominan "malos actores" y deben marcarse como causantes de una pérdida de MTBF.

  Aquellos que eligen medir un proceso completo para un cálculo de MTBF a menudo encuentran que no pueden lograr un valor alto de MTBF debido a "malos actores". Se recomienda probar cada equipo para eliminar este problema.

Si considera estos problemas potenciales con anticipación, MTBF aún puede ser una herramienta útil para evaluar la confiabilidad de sus activos.