MTBF :un aperçu complet

MTBF est un calcul utilisé pour prédire le temps entre les pannes d'une machine. Ci-dessous, nous discuterons du calcul du MTBF, des pièges MTBF à connaître et de la façon d'améliorer votre MTBF.

Qu'est-ce que le MTBF ?

Le temps moyen entre les pannes (MTBF) est une prédiction du temps entre les pannes innées d'une machine pendant les heures de fonctionnement normales. En d'autres termes, le MTBF est une métrique de maintenance, représentée en heures, indiquant combien de temps un équipement fonctionne sans interruption. Il est important de noter que le MTBF n'est utilisé que pour les articles réparables et comme un outil pour aider à planifier l'inévitabilité de la réparation des équipements clés.

Avant de calculer le MTBF, vous devez comprendre comment il affecte la fiabilité et la disponibilité. Avoir une fiabilité et une disponibilité élevées vont généralement de pair, mais les termes ne sont pas interchangeables. Fiabilité est la capacité d'un actif ou d'un composant à exécuter ses fonctions requises dans certaines conditions pendant une période de temps prédéterminée. En d'autres termes, il s'agit de la probabilité qu'une machine fasse ce qu'elle est censée faire sans défaillance. Pensez à un avion; sa mission est d'effectuer un vol en toute sécurité et d'amener les passagers à leur destination sans défaillance catastrophique.

Disponibilité est le temps pendant lequel un actif ou un composant est opérationnel et accessible lorsqu'il est nécessaire pour son utilisation. En d'autres termes, il s'agit de la probabilité qu'une machine soit en état de remplir sa fonction prévue à un moment donné. La disponibilité est déterminée par la fiabilité d'un système et son temps de récupération en cas de panne. La disponibilité est généralement considérée en parallèle avec la fiabilité car, une fois qu'une panne se produit, la variable critique passe à la mise en service et à l'exploitation de l'actif le plus rapidement possible.

Le MTBF est une mesure de base de la fiabilité d'un système ; plus le MTBF est élevé, plus la fiabilité d'un produit est élevée. Cette relation est illustrée dans l'équation :Fiabilité =e-(temps/MTBF) .

Il existe quelques variantes de MTBF que vous pouvez rencontrer. Il s'agit du temps moyen entre les interruptions système (MTBSA), du temps moyen entre les défaillances critiques (MTBCF) et du temps moyen entre les suppressions non planifiées (MTBUR). Vous verrez très probablement ces variations en faisant la différence entre les pannes critiques et non critiques.

Calcul du MTBF

Le MTBF est calculé en prenant le temps total d'exécution d'un actif (temps de disponibilité) et en le divisant par le nombre de pannes survenues au cours de cette même période.

MTBF = temps de disponibilité total / nombre de pannes

Décomposé, le calcul du MTBF pourrait ressembler à ceci :

• Trouver la disponibilité totale : Imaginez que vous ayez un entrepôt rempli de widgets, et 40 d'entre eux ont été testés pendant 400 heures chacun. Le nombre total d'heures consacrées aux tests équivaut à 16 000 heures (40 x 400 = 16 000).
• Déterminer le nombre d'échecs : Identifiez le nombre d'échecs sur l'ensemble du nombre de widgets testés. Pour cet exemple, considérons qu'il y a eu 20 échecs de widget.
• Calculer le MTBF : Maintenant que nous savons que les tests ont été effectués pendant 16 000 heures avec 20 pannes de widget, nous pouvons calculer le MTBF :16 000 heures/20 pannes =800 heures .

Alors qu'est-ce que cela nous dit? Dans cet exemple, le MTBF ne suggère pas que chaque widget dure 800 heures. Cela signifie que si vous exécutez un groupe de widgets, le temps moyen entre les échecs au sein du groupe testé est de 800 heures. En d'autres termes, le MTBF n'est pas destiné à prédire le comportement d'un seul composant; il prédit le comportement d'un groupe de composants.

Il est important de comprendre que lors de la définition de « heure », cela ne signifie pas toujours l'heure de l'horloge ; il pourrait s'agir de la période pendant laquelle le système est réellement utilisé. Par exemple, vous pouvez avoir une machine qui a fonctionné huit heures par jour, ce qui peut durer trois fois plus longtemps que la même machine fonctionnant 24 heures par jour. Le MTBF des deux machines est le même car elles ont toutes deux supporté le même nombre d'heures de fonctionnement.

Regardons un autre exemple du calcul du MTBF. Disons que vous avez une machine d'embouteillage conçue pour fonctionner 12 heures par jour. La machine d'embouteillage tombe en panne après avoir fonctionné normalement pendant 10 jours. Le MTBF dans cet exemple est de 120 heures.

MTBF =(12 heures par jour x 10 jours) / 1 panne =120 heures

Le calcul du MTBF nécessite plus d'étapes lorsque vous disposez de périodes plus longues avec des occurrences croissantes de défaillances. Par exemple, supposons que la machine d'embouteillage qui fonctionne 12 heures par jour tombe en panne deux fois en 10 jours. La première panne s'est produite 20 heures après l'heure de début et a pris deux heures pour être réparée. La deuxième panne s'est produite 60 heures après l'heure de début et a pris trois heures pour être réparée. Le calcul de la disponibilité totale pour l'équation MTBF nécessite d'ajouter 20 (période de disponibilité initiale), 18 (début de la première période d'indisponibilité moins la fin de la première période d'indisponibilité) et 57 heures (début de la deuxième période d'indisponibilité moins la fin de la période d'indisponibilité).

Donc, maintenant le calcul du MTBF ressemble à ceci :MTBF =(20 heures + 38 heures + 57 heures) / 2 pannes ou 57,5 ​​heures / 2 pannes =57,5 ​​heures .

Incompréhension du MTBF

L'une des idées fausses les plus répandues sur le MTBF est qu'il s'agit du nombre d'heures de fonctionnement avant défaillance ou « durée de vie ». Si vous obtenez un nombre MTBF extrêmement élevé (ce qui n'est pas rare), vous pourriez penser qu'il est impossible que le système puisse fonctionner aussi longtemps sans défaillance. La raison des chiffres MTBF élevés est qu'ils sont principalement basés sur le taux de défaillance de l'actif lorsque cet actif est encore dans sa durée de vie « normale » ou « utile », en supposant qu'il échouera à ce taux pour toujours. C'est pour cette raison qu'il ne devrait y avoir aucune corrélation entre la durée de vie et le MTBF. Vous pouvez avoir un équipement avec un MTBF très élevé mais une durée de vie attendue faible.

Un bon exemple de ceci est présenté par Wendy Torell et Victor Avelar dans leur livre blanc Mean Time Between Failure:Explanation Standards utilisant des êtres humains. Supposons que vous ayez 500 000 jeunes de 25 ans dans un échantillon de population. Sur une période d'un an, des données sont collectées sur les échecs (décès) pour cette population. La durée de vie opérationnelle de la population est de 500 000 x 1 an =500 000 personnes-années. Au cours de l'année, 625 personnes ont échoué (décédé). Cela porte le taux de défaillance à 625 défaillances / 500 000 personnes-années =0,125 % / an. Ainsi, notre MTBF est de 1 / 0,00125 =800 ans.

Cela nous montre que, même si les humains de 25 ans ont des valeurs de MTBF élevées, leur espérance de vie (taux de service) est beaucoup plus courte et n'est pas corrélée.

Les humains, comme les machines, ne présentent pas un taux d'échec constant. À mesure que les humains vieillissent, de plus en plus d'échecs se produisent (nos corps s'usent). Puisque c'est le cas, la seule façon de calculer le MTBF pour qu'il soit corrélé à la durée de vie serait d'attendre que l'ensemble de la population des 25 ans soit en fin de vie; alors les durées de vie moyennes peuvent être calculées. Cela met ce nombre à environ 75-80 ans.

Alors, le MTBF des 25 ans est-il 80 ou 800 ? Torell et Avelar expliquent qu'il s'agit d'hypothèses. Dans ce cas, le MTBF de 80 ans reflète plus précisément la durée de vie du produit (humain). Lorsqu'il s'agit de choses comme le suivi des produits à partir des machines, vous avez beaucoup plus de variables, dont la plus importante est le temps.

Comment améliorer le MTBF

Les impacts d'une panne de machine peuvent être importants. Cela entraîne une perte de production et une augmentation du temps consacré à la maintenance. Atteindre la cause première des défaillances est le meilleur moyen de trouver, d'atténuer ou même d'empêcher de futures occurrences, tout en augmentant votre MTBF dans le processus. Il existe plusieurs façons d'augmenter le MTBF.

• Améliorer les processus de maintenance préventive : Un plan de maintenance préventive bien pensé peut grandement améliorer votre MTBF. Chaque fois que vous pouvez être proactif au lieu de réactif en matière de maintenance, cela vous donne la possibilité d'arrêter les pannes avant qu'elles ne surviennent. Un plan de maintenance préventive mal exécuté peut en fait avoir l'effet inverse sur le MTBF. Une mauvaise formation, un manque ou une mauvaise conception des manuels et des listes de contrôle peuvent tous conduire à des pannes rapides.
• Réaliser une analyse des causes profondes : Déterminer pourquoi quelque chose a échoué vous donne la clé pour éviter que cet échec ne se reproduise à l'avenir ou au moins qu'il se reproduise aussi souvent. Comme la maintenance préventive, l'analyse des causes profondes peut augmenter indirectement le MTBF en proposant une solution à long terme. Par exemple, si vous remarquez qu'une pièce tombe en panne assez fréquemment, vous pouvez essayer de la remplacer par une pièce de meilleure qualité.
• Établir une maintenance conditionnelle : Si vous avez la possibilité de mettre en place un système d'alerte précoce pour détecter les problèmes d'équipement avant qu'ils n'entraînent une panne, vous pouvez potentiellement augmenter le MTBF et réduire les temps d'arrêt. Bien qu'il ne soit pas toujours facile d'établir un plan de maintenance basé sur les conditions, vous pouvez commencer par mettre en œuvre un plan de maintenance productif total.

Problèmes potentiels avec le MTBF

Il est important de connaître les problèmes potentiels qui pourraient découler d'un calcul MTBF lors de son utilisation pour l'analyse de fiabilité. Le MTBF peut différer selon la façon dont vous définissez certaines choses comme « défaillance » et « le temps de fonctionnement », ainsi que si vous mesurez des pièces d'équipement individuelles ou un processus dans son ensemble.

• MTBF suppose un taux d'échec constant : Une partie de votre équation MTBF consiste à déterminer le nombre d'échecs. Le problème avec cela apparaît lorsqu'il y a des choses hors de votre contrôle qui entraînent des pannes, telles que des tempêtes provoquant une panne de courant, des courts-circuits dus à des inondations, etc. Ceux-ci sont parfois appelés « actes de Dieu » et peuvent laisser le définition de l'échec sujette à interprétation. Un échec n'est-il qu'une panne ? Y a-t-il une défaillance à chaque fois que la production s'arrête, quelle qu'en soit la cause ? Devriez-vous inclure chaque type de défaillance lors du calcul du MTBF, ce qui vous donne une valeur MTBF inférieure ? Ou devriez-vous laisser de côté certaines catégories d'arrêts, ce qui entraîne une valeur MTBF plus élevée ? Assurez-vous de savoir quelles défaillances sont incluses lors du calcul du MTBF et pourquoi ces défaillances ont été choisies.
• Différentes définitions du temps de fonctionnement : Quand considérez-vous qu'un actif de votre usine fonctionne ? Étant donné l'idée que les pièces ou les composants sont dégradés par les contraintes qu'ils subissent pendant le fonctionnement, plus les contraintes sont importantes, plus l'impact sur la durée de vie de la pièce est important. Un bon exemple de ceci est une voiture arrêtée à un feu rouge. Lorsque vous êtes assis à un feu rouge, la boîte de vitesses et la transmission de la voiture ne sont pas utilisées, de sorte que le moteur fonctionne avec le moins de stress et souffre peu d'usure. Si vous deviez calculer le MTBF de la voiture au ralenti, incluriez-vous ses temps d'arrêt aux feux rouges ou simplement les temps pendant lesquels elle accélère et fonctionne à des vitesses élevées ?

  Dans le même ordre d'idées, devriez-vous considérer le temps de fonctionnement de votre équipement comme chaque fois que l'équipement est allumé ou uniquement lorsqu'il fonctionne sous des charges de travail normales ? Si vous choisissez d'utiliser le premier pour votre calcul MTBF, votre valeur MTBF serait plus élevée, mais cette valeur ne serait pas représentative des machines fonctionnant en permanence sous des charges de travail normales et rarement au ralenti. C'est pourquoi il est important de définir le temps de fonctionnement pour tous les actifs que vous avez l'intention d'utiliser avec le MTBF.

• Choisir le matériel à surveiller (mauvais acteurs) : Vous devez également déterminer si vous souhaitez mesurer l'ensemble du processus ou les pièces d'équipement individuelles au sein de ce processus. Une chose à noter ici est qu'un processus entier souffre à chaque fois qu'un actif critique tombe en panne. Ces actifs critiques sont appelés « mauvais acteurs » et doivent être signalés comme causant une perte de MTBF.

  Ceux qui choisissent de mesurer l'ensemble d'un processus pour un calcul MTBF constatent souvent qu'ils ne peuvent pas atteindre une valeur MTBF élevée en raison de "mauvais acteurs". Il est recommandé de tester chaque pièce d'équipement pour éliminer ce problème.

Si vous envisagez ces problèmes potentiels à l'avance, le MTBF peut toujours être un outil utile lors de l'évaluation de la fiabilité de vos actifs.