MTBF和MTTR在設備預防保全中的應用

梅清晨，陸南耀，張金梅，王小強，史廣濤

1.中航鋰電（洛陽）有限公司；2.中國空空導彈研究院，河南 洛陽 471000

MTBF和MTTR在設備預防保全中的應用

梅清晨1，陸南耀2，張金梅1，王小強1，史廣濤1

1.中航鋰電（洛陽）有限公司；2.中國空空導彈研究院，河南 洛陽 471000

MTBF | MTTR | 預防保全

基于對設備預防保全和MTBF及MTTR概念的理解，建立了MTBF和MTTR數據信息收集、計算與綜合分析方法，并介紹了MTBF和MTTR綜合分析法在設備預防保全中的應用。

在設備預防保全工作開展過程中，如何提高預防保全的針對性和實用性是最大的難點。應用MTBF、MTTR綜合分析法，通過對設備MTBF、MTTR數據信息采集和計算分析，可以研究得出設備故障發生規律，據此可科學選定預檢預修項目、制定預檢預修標準、確定預檢預修周期、制訂預檢預修計劃、確定預檢預修重點設備、修改完善備件儲備周期等，以便在設備故障發生前采取預檢預修。

一、設備預防保全概述

1.設備預防保全的概念

設備預防保全是指通過對設備的點檢、分析、判斷、預知，利用收集的設備信息，經過分析早期發現設備故障停止及性能低下的狀態，按計劃實施預先保養和維修的預防保全活動。預防保全是TPM（Total Productive Maintenance，全面生產維護 ）最核心、最重要的內容之一，也是TPM管理思想與傳統設備管理思想最主要、最顯著的區別之一。

2.設備預防保全的目的及意義

設備預防保全的主要目的是預先減少或防止設備故障的發生，提高設備可靠性，以提高設備無故障運行時間，提升生產效率。

設備預防保全的實施，可以將傳統的救火式事后維修轉變為預防性維修，真正把設備管理工作重點轉移到預防性修理上來。同時，擺脫了傳統的機械式維修計劃約束，可以根據設備實時狀態，實時增加針對性、實用性的預檢預修份額，以盡量少的投入獲得最大的維修效率。

二、MTBF、MTTR概述

1.MTBF、MTTR的概念與含義

MTBF(Mean Time Between Failures)平均故障間隔時間，又稱平均無故障工作時間，是指設備無故障工作時間的平均值。它是衡量設備在某段時間內連續運行能力的指標，是設備可靠性的體現。MTBF值越大，表示設備的可靠性越高，反之，MTBF值越小，表示設備的可靠性越低。

MTTR(Mean Time To Repair)平均故障修復時間，是指設備出現故障到故障修復所需的平均間隔時間，通俗地講，就是指修復設備故障所需實際時間的平均值。它是衡量設備在某段運行時間內故障修復難度的指標，是設備易修復性的體現。MTTR值越小，表示設備的易修復性越好，反之，MTTR值越大，表示設備的易修復性越差。

2.MTBF、MTTR的計算方法

目前學術界對MTBF、MTTR有多種計算方法，本文中MTBF、MTTR數值的計算采用定義計算法。

在定義計算法中，同類設備MTBF的計算公式為：

式中：N0— 在數據信息采集周期內某類設備累計故障次數；

n—進行數據信息采集的某類設備總臺數；

ti— 在數據信息采集周期內某類第i臺設備的實際工作時間，h；ri— 在數據信息采集周期內某類第i臺設備發生的故障次 數。

設備的實際工作時間是指除去故障停機（維修耗時）之外的設備正常運行時間。

在定義計算法中，同類設備MTTR的計算公式為：

式中：tmi—第i次設備修復所耗用的時間，h；n—設備故障修復總次數。

三、MTBF、MTTR數據信息采集與分析

1.數據信息采集方法的選擇

在設備日常管理中，通過建立《設備維修信息臺賬》的形式進行MTBF、MTTR數據信息采集是一種簡單便捷、易于操作的方法。《設備維修信息臺賬》中至少應該包含的數據信息有設備名稱型號、設備編號、故障類別、故障概述、故障修復措施、故障發生時間、故障解決時間、維修耗時、確認人等，樣表見表1。

在進行MTBF、MTTR數值運算時，可以從《設備維修信息臺賬》中提取到各項所需數據信息，同時從《設備維修信息臺賬》中也能夠詳實地查找并分析出影響MTBF、MTTR數值的各項因素。

2.數據信息采集對象的選擇

數據信息采集的對象應為狀態完好的常用設備，閑置設備、長期封存設備以及功能狀態不完好的設備不在采集范圍之內。

為便于數據信息的整理和分析，應將同一規格、型號、用途且使用和維護保養條件相同或相似的設備歸為一類對象群進行采集，并對應到《設備維修信息臺賬》中。

3.數據信息采集周期和內容的確定

為了體現MTBF、MTTR數值及相關信息的時效性，最好選擇以月為周期進行數據信息采集。

在進行數據信息采集時，需要采集整個周期內的全部故障數據信息，無論故障停機時間長短，也無論是因為零部件自然劣化造成的故障還是由于人為操作或維保不當造成的故障。另外，故障的采集范圍既要包括已發生故障(通過事后緊急保全修復的故障)，也要包括發生未遂故障(通過事前預防保全排除的故障)。

需要采集的數據信息主要包括設備型號規格、設備編號、故障類別、故障概述（故障現象、故障部位等）、修復措施（故障診斷方法、診斷結果、故障機理、更換的零部件明細等）、故障發生日期及時間、故障修復日期及時間、維修耗時、維修人、確認人等信息。

4.數據信息的整理分析

對MTBF、MTTR進行分析是為了得到設備故障發生的可靠、客觀規律，以便指導設備預防保全的科學開展。因此，在利用《設備維修信息臺賬》進行數據信息提取時，應當對各項數據信息進行甄別，把無效、無用、無關的數據信息剔除。如應將因設備使用不當（超性能使用、不按設備操作規程操作等）、人為破壞、突發不可抗力（突然斷電、地震、火災、洪災等自然災害）等非正常情況造成的故障數據信息剔除，以保證故障數據信息的科學性、準確性。

5.MTBF、MTTR數值的計算

在進行MTBF、MTTR數值計算時，可以直接從《設備維修信息臺賬》中快速、準確地提取出計算MTBF所需的在數據信息采集周期內每類設備累計故障次數、每臺設備的實際工作時間（可以通過維修耗時計算）、每臺設備發生的故障次數等數據信息；也可以快速、準確地提取出計算MTTR所需的每臺設備和每類設備在數據信息采集周期內的維修總耗時、故障修復總次數等數據信息。利用這些數據信息，運用MTBF、MTTR定義計算法公式能夠快速、準確地計算出每臺設備和每類設備的MTBF、MTTR數值。

表1 設備維修臺賬

四、MTBF、MTTR在設備預防保全中的應用

1.確定預防保全重點

根據設備在數據信息采集周期內的MTBF數值，可以篩選出穩定性差的設備種類和設備臺數。MTBF數值越小的某類或某臺設備，說明其穩定性越差，是需要進行預防保全的重點設備。

根據設備在數據信息采集周期內的MTTR數值，可以篩選出修復難度大的設備種類和設備臺數。MTTR數值越大的某類或某臺設備，說明其易修復性越差，說明其修復難度大、修復耗時長，是需要進行預防保全的重點設備。

通過MTBF、MTTR數值分析篩選，可以形成需要進行預防保全的重點設備清單。同時，根據《設備維修信息臺賬》可以整理分析出重點設備清單中各類設備的主要故障現象、需要進行預檢預修的項目及預檢預修標準、預檢預修所需預先準備的設備備件等重點工作內容。

通過上述對MTBF、MTTR的綜合分析，可以科學、客觀地確定預防保全的重點設備和重點工作內容，以此提高設備預防保全的針對性，同時也為預防保全計劃的制定提供依據。

2.制訂預防保全計劃

設備預防保全主要是要對設備的結構原理、故障機理、故障發生規律等進行研究分析，對經常或容易發生故障的設備部位和零部件進行日常狀態檢測或周期性更換修理，因此設備預防保全計劃的制訂是設備預防保全工作中最重要的內容之一。科學的設備預防保全計劃是做好設備預防保全工作的首要條件。設備預防保全計劃的制訂原則是先對重點設備實施預防保全，然后逐步推進，對一般設備逐步實施預防保全。

根據設備在數據信息采集周期內的MTBF、MTTR數值，可以分析出每一類或每一臺設備在數據信息采集周期內的實際連續運行能力，以此可以確定合理的預檢預修周期。

根據預檢預修周期，結合根據對MTBF、MTTR綜合分析確定的預防保全重點設備和重點工作內容，可以制訂出科學、詳實的預防保全計劃。

另外，在制訂預防保全計劃時，還應根據預防保全重點設備和重點工作內容的不同，以“專業的人做專業的事”為原則合理確定預防保全人員的工作分工，以保證預防保全計劃的執行進度和完成質量。

3.驗證預防保全效果

預防保全按計劃實施后，就要對實施預防保全所取得的效果進行驗證。通過對實施過預防保全的設備進行MTBF、MTTR數據信息收集和整理，可以計算出其MTBF、MTTR數值。對MTBF、MTTR數值變化情況進行綜合分析，可以直觀地得出實施過預防保全的設備的可靠性及無故障運行時間變化情況，從而可以對預防保全的實施效果做出客觀驗證和評價。

對MTBF、MTTR數值向好變化的設備，要對其預檢預修項目、實施周期等進行修訂完善，使其標準化并推廣應用，持續實施預防保全。

對MTBF、MTTR數值變化不大甚至向壞變化的設備，要重新進行MTBF、MTTR綜合分析，吸取經驗教訓，重新確定預檢預修重點、制定和實施預檢預修計劃，再次進行效果驗證，持續實施預防保全。

五、該方法在中航鋰電的應用

中航鋰電（洛陽）有限公司（以下簡稱中航鋰電）是中航工業集團旗下專業從事鋰離子動力電池、電池管理系統研發及生產的高科技新能源公司。中航鋰電自2013年開始積極運用MTBF、MTTR綜合分析法開展設備預防保全工作，效果顯著。

2013年，中航鋰電應用MTBF、MTTR綜合分析法制訂預防保全計劃共計326項，實施完成率達到100%。同時，2013年統計分析結果顯示，與2012年相比，設備平均MTBF提升了11%、設備平均MTTR下降了7.8%，極大地提高了設備的可靠性和易修復性。實踐結果表明，MTBF、MTTR綜合分析法的應用大大提高了設備預防保全的針對性、實用性和實施效果。

六、結語

利用MTBF、MTTR綜合分析法，通過對設備MTBF、MTTR數據信息的采集和計算分析，可以研究得出設備故障發生規律。根據設備故障發生規律，可以科學確定預防保全重點、制定預防保全計劃，并通過對MTBF、MTTR數值的變化分析來驗證預防保全的實施效果，實施持續改進。

該方法簡單易懂、可操作性強，是提高設備預防保全針對性和實用性，提升設備預防保全實施效果的有效方法。

中圖分類號：F273

文獻標識碼：B

文章編號：1671-0711（2014）06-0053-03

收稿日期：（2014-02-10）