MTBF和MTTR在设备预防保全中的应用

梅清晨，陆南耀，张金梅，王小强，史广涛

1.中航锂电（洛阳）有限公司；2.中国空空导弹研究院，河南 洛阳 471000

MTBF和MTTR在设备预防保全中的应用

梅清晨1，陆南耀2，张金梅1，王小强1，史广涛1

1.中航锂电（洛阳）有限公司；2.中国空空导弹研究院，河南 洛阳 471000

MTBF | MTTR | 预防保全

基于对设备预防保全和MTBF及MTTR概念的理解，建立了MTBF和MTTR数据信息收集、计算与综合分析方法，并介绍了MTBF和MTTR综合分析法在设备预防保全中的应用。

在设备预防保全工作开展过程中，如何提高预防保全的针对性和实用性是最大的难点。应用MTBF、MTTR综合分析法，通过对设备MTBF、MTTR数据信息采集和计算分析，可以研究得出设备故障发生规律，据此可科学选定预检预修项目、制定预检预修标准、确定预检预修周期、制订预检预修计划、确定预检预修重点设备、修改完善备件储备周期等，以便在设备故障发生前采取预检预修。

一、设备预防保全概述

1.设备预防保全的概念

设备预防保全是指通过对设备的点检、分析、判断、预知，利用收集的设备信息，经过分析早期发现设备故障停止及性能低下的状态，按计划实施预先保养和维修的预防保全活动。预防保全是TPM（Total Productive Maintenance，全面生产维护 ）最核心、最重要的内容之一，也是TPM管理思想与传统设备管理思想最主要、最显著的区别之一。

2.设备预防保全的目的及意义

设备预防保全的主要目的是预先减少或防止设备故障的发生，提高设备可靠性，以提高设备无故障运行时间，提升生产效率。

设备预防保全的实施，可以将传统的救火式事后维修转变为预防性维修，真正把设备管理工作重点转移到预防性修理上来。同时，摆脱了传统的机械式维修计划约束，可以根据设备实时状态，实时增加针对性、实用性的预检预修份额，以尽量少的投入获得最大的维修效率。

二、MTBF、MTTR概述

1.MTBF、MTTR的概念与含义

MTBF(Mean Time Between Failures)平均故障间隔时间，又称平均无故障工作时间，是指设备无故障工作时间的平均值。它是衡量设备在某段时间内连续运行能力的指标，是设备可靠性的体现。MTBF值越大，表示设备的可靠性越高，反之，MTBF值越小，表示设备的可靠性越低。

MTTR(Mean Time To Repair)平均故障修复时间，是指设备出现故障到故障修复所需的平均间隔时间，通俗地讲，就是指修复设备故障所需实际时间的平均值。它是衡量设备在某段运行时间内故障修复难度的指标，是设备易修复性的体现。MTTR值越小，表示设备的易修复性越好，反之，MTTR值越大，表示设备的易修复性越差。

2.MTBF、MTTR的计算方法

目前学术界对MTBF、MTTR有多种计算方法，本文中MTBF、MTTR数值的计算采用定义计算法。

在定义计算法中，同类设备MTBF的计算公式为：

式中：N0— 在数据信息采集周期内某类设备累计故障次数；

n—进行数据信息采集的某类设备总台数；

ti— 在数据信息采集周期内某类第i台设备的实际工作时间，h；ri— 在数据信息采集周期内某类第i台设备发生的故障次 数。

设备的实际工作时间是指除去故障停机（维修耗时）之外的设备正常运行时间。

在定义计算法中，同类设备MTTR的计算公式为：

式中：tmi—第i次设备修复所耗用的时间，h；n—设备故障修复总次数。

三、MTBF、MTTR数据信息采集与分析

1.数据信息采集方法的选择

在设备日常管理中，通过建立《设备维修信息台账》的形式进行MTBF、MTTR数据信息采集是一种简单便捷、易于操作的方法。《设备维修信息台账》中至少应该包含的数据信息有设备名称型号、设备编号、故障类别、故障概述、故障修复措施、故障发生时间、故障解决时间、维修耗时、确认人等，样表见表1。

在进行MTBF、MTTR数值运算时，可以从《设备维修信息台账》中提取到各项所需数据信息，同时从《设备维修信息台账》中也能够详实地查找并分析出影响MTBF、MTTR数值的各项因素。

2.数据信息采集对象的选择

数据信息采集的对象应为状态完好的常用设备，闲置设备、长期封存设备以及功能状态不完好的设备不在采集范围之内。

为便于数据信息的整理和分析，应将同一规格、型号、用途且使用和维护保养条件相同或相似的设备归为一类对象群进行采集，并对应到《设备维修信息台账》中。

3.数据信息采集周期和内容的确定

为了体现MTBF、MTTR数值及相关信息的时效性，最好选择以月为周期进行数据信息采集。

在进行数据信息采集时，需要采集整个周期内的全部故障数据信息，无论故障停机时间长短，也无论是因为零部件自然劣化造成的故障还是由于人为操作或维保不当造成的故障。另外，故障的采集范围既要包括已发生故障(通过事后紧急保全修复的故障)，也要包括发生未遂故障(通过事前预防保全排除的故障)。

需要采集的数据信息主要包括设备型号规格、设备编号、故障类别、故障概述（故障现象、故障部位等）、修复措施（故障诊断方法、诊断结果、故障机理、更换的零部件明细等）、故障发生日期及时间、故障修复日期及时间、维修耗时、维修人、确认人等信息。

4.数据信息的整理分析

对MTBF、MTTR进行分析是为了得到设备故障发生的可靠、客观规律，以便指导设备预防保全的科学开展。因此，在利用《设备维修信息台账》进行数据信息提取时，应当对各项数据信息进行甄别，把无效、无用、无关的数据信息剔除。如应将因设备使用不当（超性能使用、不按设备操作规程操作等）、人为破坏、突发不可抗力（突然断电、地震、火灾、洪灾等自然灾害）等非正常情况造成的故障数据信息剔除，以保证故障数据信息的科学性、准确性。

5.MTBF、MTTR数值的计算

在进行MTBF、MTTR数值计算时，可以直接从《设备维修信息台账》中快速、准确地提取出计算MTBF所需的在数据信息采集周期内每类设备累计故障次数、每台设备的实际工作时间（可以通过维修耗时计算）、每台设备发生的故障次数等数据信息；也可以快速、准确地提取出计算MTTR所需的每台设备和每类设备在数据信息采集周期内的维修总耗时、故障修复总次数等数据信息。利用这些数据信息，运用MTBF、MTTR定义计算法公式能够快速、准确地计算出每台设备和每类设备的MTBF、MTTR数值。

表1 设备维修台账

四、MTBF、MTTR在设备预防保全中的应用

1.确定预防保全重点

根据设备在数据信息采集周期内的MTBF数值，可以筛选出稳定性差的设备种类和设备台数。MTBF数值越小的某类或某台设备，说明其稳定性越差，是需要进行预防保全的重点设备。

根据设备在数据信息采集周期内的MTTR数值，可以筛选出修复难度大的设备种类和设备台数。MTTR数值越大的某类或某台设备，说明其易修复性越差，说明其修复难度大、修复耗时长，是需要进行预防保全的重点设备。

通过MTBF、MTTR数值分析筛选，可以形成需要进行预防保全的重点设备清单。同时，根据《设备维修信息台账》可以整理分析出重点设备清单中各类设备的主要故障现象、需要进行预检预修的项目及预检预修标准、预检预修所需预先准备的设备备件等重点工作内容。

通过上述对MTBF、MTTR的综合分析，可以科学、客观地确定预防保全的重点设备和重点工作内容，以此提高设备预防保全的针对性，同时也为预防保全计划的制定提供依据。

2.制订预防保全计划

设备预防保全主要是要对设备的结构原理、故障机理、故障发生规律等进行研究分析，对经常或容易发生故障的设备部位和零部件进行日常状态检测或周期性更换修理，因此设备预防保全计划的制订是设备预防保全工作中最重要的内容之一。科学的设备预防保全计划是做好设备预防保全工作的首要条件。设备预防保全计划的制订原则是先对重点设备实施预防保全，然后逐步推进，对一般设备逐步实施预防保全。

根据设备在数据信息采集周期内的MTBF、MTTR数值，可以分析出每一类或每一台设备在数据信息采集周期内的实际连续运行能力，以此可以确定合理的预检预修周期。

根据预检预修周期，结合根据对MTBF、MTTR综合分析确定的预防保全重点设备和重点工作内容，可以制订出科学、详实的预防保全计划。

另外，在制订预防保全计划时，还应根据预防保全重点设备和重点工作内容的不同，以“专业的人做专业的事”为原则合理确定预防保全人员的工作分工，以保证预防保全计划的执行进度和完成质量。

3.验证预防保全效果

预防保全按计划实施后，就要对实施预防保全所取得的效果进行验证。通过对实施过预防保全的设备进行MTBF、MTTR数据信息收集和整理，可以计算出其MTBF、MTTR数值。对MTBF、MTTR数值变化情况进行综合分析，可以直观地得出实施过预防保全的设备的可靠性及无故障运行时间变化情况，从而可以对预防保全的实施效果做出客观验证和评价。

对MTBF、MTTR数值向好变化的设备，要对其预检预修项目、实施周期等进行修订完善，使其标准化并推广应用，持续实施预防保全。

对MTBF、MTTR数值变化不大甚至向坏变化的设备，要重新进行MTBF、MTTR综合分析，吸取经验教训，重新确定预检预修重点、制定和实施预检预修计划，再次进行效果验证，持续实施预防保全。

五、该方法在中航锂电的应用

中航锂电（洛阳）有限公司（以下简称中航锂电）是中航工业集团旗下专业从事锂离子动力电池、电池管理系统研发及生产的高科技新能源公司。中航锂电自2013年开始积极运用MTBF、MTTR综合分析法开展设备预防保全工作，效果显著。

2013年，中航锂电应用MTBF、MTTR综合分析法制订预防保全计划共计326项，实施完成率达到100%。同时，2013年统计分析结果显示，与2012年相比，设备平均MTBF提升了11%、设备平均MTTR下降了7.8%，极大地提高了设备的可靠性和易修复性。实践结果表明，MTBF、MTTR综合分析法的应用大大提高了设备预防保全的针对性、实用性和实施效果。

六、结语

利用MTBF、MTTR综合分析法，通过对设备MTBF、MTTR数据信息的采集和计算分析，可以研究得出设备故障发生规律。根据设备故障发生规律，可以科学确定预防保全重点、制定预防保全计划，并通过对MTBF、MTTR数值的变化分析来验证预防保全的实施效果，实施持续改进。

该方法简单易懂、可操作性强，是提高设备预防保全针对性和实用性，提升设备预防保全实施效果的有效方法。

中图分类号：F273

文献标识码：B

文章编号：1671-0711（2014）06-0053-03

收稿日期：（2014-02-10）