Введение
Прогнозируемое время между отказами системы в процессе эксплуатации. Среднее время между отказами (MTBF) – это прогнозируемое время между внутренними отказами механической или электронной системы при нормальной работе. MTBF можно рассчитать как среднее арифметическое (среднее) время между отказами системы. Этот термин используется для систем, подлежащих ремонту, в то время как среднее время до отказа (MTTF) обозначает ожидаемое время до отказа для неремонтируемой системы. Определение MTBF зависит от того, что считается отказом. Для сложных систем, подлежащих ремонту, отказами считаются отклонения от проектных условий, выводящие систему из строя и требующие ремонта. Отказы, которые могут быть оставлены без ремонта или поддерживаться в рабочем состоянии и не выводят систему из строя, не рассматриваются как отказы в рамках данного определения. Кроме того, оборудование, выведенное из эксплуатации для проведения планового технического обслуживания или контроля запасов, не учитывается при определении отказа. Чем выше MTBF, тем дольше система, вероятно, будет работать до отказа.
Mean time between failures (MTBF) is the predicted elapsed time between inherent failures of a mechanical or electronic system during normal system operation. MTBF can be calculated as the arithmetic mean (average) time between failures of a system. The term is used for repairable systems while mean time to failure (MTTF) denotes the expected time to failure for a non repairable system. The definition of MTBF depends on the definition of what is considered a failure. For complex, repairable systems, failures are considered to be those out of design conditions which place the system out of service and into a state for repair. Failures which occur that can be left or maintained in an unrepaired condition, and do not place the system out of service, are not considered failures under this definition. In addition, units that are taken down for routine scheduled maintenance or inventory control are not considered within the definition of failure. The higher the MTBF, the longer a system is likely to work before failing.
Математическое описание
MTBF – ожидаемое значение случайной величины, показывающей время до отказа. Таким образом, его можно записать как
where is the probability density function of Equivalently, the MTBF can be expressed in terms of the reliability function as
The MTBF and have units of time (e. g., hours). Any practically relevant calculation of the MTBF assumes that the system is working within its "useful life period", which is characterized by a relatively constant failure rate (the middle part of the "bathtub curve") when only random failures are occurring.
где – функция плотности вероятности. Эквивалентно, MTBF можно выразить через функцию надежности как
where is the probability density function of Equivalently, the MTBF can be expressed in terms of the reliability function as
The MTBF and have units of time (e. g., hours). Any practically relevant calculation of the MTBF assumes that the system is working within its "useful life period", which is characterized by a relatively constant failure rate (the middle part of the "bathtub curve") when only random failures are occurring.
MTBF и имеют единицы времени (например, часы). Любой практически значимый расчет MTBF предполагает, что система работает в пределах своего "полезного срока службы", который характеризуется относительно постоянной интенсивностью отказов (средняя часть "кривой ванны"), когда происходят только случайные отказы.
where is the probability density function of Equivalently, the MTBF can be expressed in terms of the reliability function as
The MTBF and have units of time (e. g., hours). Any practically relevant calculation of the MTBF assumes that the system is working within its "useful life period", which is characterized by a relatively constant failure rate (the middle part of the "bathtub curve") when only random failures are occurring.
Применение
Значение MTBF может использоваться как параметр надежности системы или для сравнения различных систем и конструкций. Это значение следует понимать лишь условно как "среднее время наработки на отказ" (средняя величина), а не как количественное соответствие между исправными и неисправными устройствами. Интегрируя MTBF с принципами TPM, производители могут перейти к более проактивному подходу к техническому обслуживанию. Эта синергия позволяет выявлять закономерности и потенциальные отказы до их возникновения, что дает возможность проводить профилактическое обслуживание и сокращать незапланированные простои. В результате MTBF становится ключевым показателем эффективности (KPI) в рамках TPM, определяя решения о графиках технического обслуживания, запасах запасных частей и, в конечном итоге, оптимизируя срок службы и эффективность оборудования. Такое стратегическое использование MTBF в системах TPM повышает общую эффективность производства, снижает затраты, связанные с поломками, и способствует постоянному совершенствованию производственных процессов.
MTBF и MDT для сетей компонентов
Два компонента (например, жесткие диски, серверы и т.д.) могут быть соединены в сети последовательно или параллельно. Терминология используется по аналогии с электрическими цепями, но имеет несколько иное значение. Мы говорим, что два компонента соединены последовательно, если отказ любого из них приводит к отказу сети, и что они соединены параллельно, если отказ сети происходит только при отказе обоих компонентов. Среднее время наработки на отказ (MTBF) результирующей двухкомпонентной сети с восстанавливаемыми компонентами может быть вычислено по следующим формулам, при условии, что MTBF каждого отдельного компонента известен:
где – сеть, в которой компоненты соединены последовательно. Для сети, содержащей параллельные восстанавливаемые компоненты, для определения MTBF всей системы, помимо MTBF компонентов, необходимо также знать их соответствующие среднее время восстановления (MDT). Затем, предполагая, что MDT незначительны по сравнению с MTBF (что обычно выполняется на практике), MTBF для параллельной системы, состоящей из двух параллельных восстанавливаемых компонентов, можно записать следующим образом: и аналогично
поскольку формула для MDT двух компонентов, соединенных параллельно, идентична формуле для MTBF двух компонентов, соединенных последовательно.
Варианты МТБФ
Существует множество вариантов MTBF, таких как среднее время между прерываниями работы системы (MTBSA), среднее время между критическими отказами (MTBCF) или среднее время между внеплановым изъятием (MTBUR). Такая терминология используется, когда необходимо различать типы отказов, например, критические и некритические. Например, отказ FM-радио в автомобиле не мешает основной работе транспортного средства. В случаях, когда система заменяется после отказа ("невосстанавливаемая система"), рекомендуется использовать среднее время до отказа (MTTF) вместо MTBF, поскольку MTBF обозначает время между отказами в системе, которая подлежит ремонту.