梅清晨，陸南耀，張金梅，王小強(qiáng)，史廣濤

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

MTBF和MTTR在設(shè)備預(yù)防保全中的應(yīng)用

梅清晨1，陸南耀2，張金梅1，王小強(qiáng)1，史廣濤1

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

MTBF | MTTR | 預(yù)防保全

基于對設(shè)備預(yù)防保全和MTBF及MTTR概念的理解，建立了MTBF和MTTR數(shù)據(jù)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(shè)備預(yù)防保全中的應(yīng)用。

在設(shè)備預(yù)防保全工作開展過程中，如何提高預(yù)防保全的針對性和實用性是最大的難點。應(yīng)用MTBF、MTTR綜合分析法，通過對設(shè)備MTBF、MTTR數(shù)據(jù)信息采集和計算分析，可以研究得出設(shè)備故障發(fā)生規(guī)律，據(jù)此可科學(xué)選定預(yù)檢預(yù)修項目、制定預(yù)檢預(yù)修標(biāo)準(zhǔn)、確定預(yù)檢預(yù)修周期、制訂預(yù)檢預(yù)修計劃、確定預(yù)檢預(yù)修重點設(shè)備、修改完善備件儲備周期等，以便在設(shè)備故障發(fā)生前采取預(yù)檢預(yù)修。

一、設(shè)備預(yù)防保全概述

1.設(shè)備預(yù)防保全的概念

設(shè)備預(yù)防保全是指通過對設(shè)備的點檢、分析、判斷、預(yù)知，利用收集的設(shè)備信息，經(jīng)過分析早期發(fā)現(xiàn)設(shè)備故障停止及性能低下的狀態(tài)，按計劃實施預(yù)先保養(yǎng)和維修的預(yù)防保全活動。預(yù)防保全是TPM（Total Productive Maintenance，全面生產(chǎn)維護(hù) ）最核心、最重要的內(nèi)容之一，也是TPM管理思想與傳統(tǒng)設(shè)備管理思想最主要、最顯著的區(qū)別之一。

2.設(shè)備預(yù)防保全的目的及意義

設(shè)備預(yù)防保全的主要目的是預(yù)先減少或防止設(shè)備故障的發(fā)生，提高設(shè)備可靠性，以提高設(shè)備無故障運行時間，提升生產(chǎn)效率。

設(shè)備預(yù)防保全的實施，可以將傳統(tǒng)的救火式事后維修轉(zhuǎn)變?yōu)轭A(yù)防性維修，真正把設(shè)備管理工作重點轉(zhuǎn)移到預(yù)防性修理上來。同時，擺脫了傳統(tǒng)的機(jī)械式維修計劃約束，可以根據(jù)設(shè)備實時狀態(tài)，實時增加針對性、實用性的預(yù)檢預(yù)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(shè)備無故障工作時間的平均值。它是衡量設(shè)備在某段時間內(nèi)連續(xù)運行能力的指標(biāo)，是設(shè)備可靠性的體現(xiàn)。MTBF值越大，表示設(shè)備的可靠性越高，反之，MTBF值越小，表示設(shè)備的可靠性越低。

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

2.MTBF、MTTR的計算方法

目前學(xué)術(shù)界對MTBF、MTTR有多種計算方法，本文中MTBF、MTTR數(shù)值的計算采用定義計算法。

在定義計算法中，同類設(shè)備MTBF的計算公式為：

式中：N0— 在數(shù)據(jù)信息采集周期內(nèi)某類設(shè)備累計故障次數(shù)；

n—進(jìn)行數(shù)據(jù)信息采集的某類設(shè)備總臺數(shù)；

ti— 在數(shù)據(jù)信息采集周期內(nèi)某類第i臺設(shè)備的實際工作時間，h；ri— 在數(shù)據(jù)信息采集周期內(nèi)某類第i臺設(shè)備發(fā)生的故障次 數(shù)。

設(shè)備的實際工作時間是指除去故障停機(jī)（維修耗時）之外的設(shè)備正常運行時間。

在定義計算法中，同類設(shè)備MTTR的計算公式為：

式中：tmi—第i次設(shè)備修復(fù)所耗用的時間，h；n—設(shè)備故障修復(fù)總次數(shù)。

三、MTBF、MTTR數(shù)據(jù)信息采集與分析

1.數(shù)據(jù)信息采集方法的選擇

在設(shè)備日常管理中，通過建立《設(shè)備維修信息臺賬》的形式進(jìn)行MTBF、MTTR數(shù)據(jù)信息采集是一種簡單便捷、易于操作的方法?！对O(shè)備維修信息臺賬》中至少應(yīng)該包含的數(shù)據(jù)信息有設(shè)備名稱型號、設(shè)備編號、故障類別、故障概述、故障修復(fù)措施、故障發(fā)生時間、故障解決時間、維修耗時、確認(rèn)人等，樣表見表1。

在進(jìn)行MTBF、MTTR數(shù)值運算時，可以從《設(shè)備維修信息臺賬》中提取到各項所需數(shù)據(jù)信息，同時從《設(shè)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(shù)值的各項因素。

2.數(shù)據(jù)信息采集對象的選擇

數(shù)據(jù)信息采集的對象應(yīng)為狀態(tài)完好的常用設(shè)備，閑置設(shè)備、長期封存設(shè)備以及功能狀態(tài)不完好的設(shè)備不在采集范圍之內(nèi)。

為便于數(shù)據(jù)信息的整理和分析，應(yīng)將同一規(guī)格、型號、用途且使用和維護(hù)保養(yǎng)條件相同或相似的設(shè)備歸為一類對象群進(jìn)行采集，并對應(yīng)到《設(shè)備維修信息臺賬》中。

3.數(shù)據(jù)信息采集周期和內(nèi)容的確定

為了體現(xiàn)MTBF、MTTR數(shù)值及相關(guān)信息的時效性，最好選擇以月為周期進(jìn)行數(shù)據(jù)信息采集。

在進(jìn)行數(shù)據(jù)信息采集時，需要采集整個周期內(nèi)的全部故障數(shù)據(jù)信息，無論故障停機(jī)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(dāng)造成的故障。另外，故障的采集范圍既要包括已發(fā)生故障(通過事后緊急保全修復(fù)的故障)，也要包括發(fā)生未遂故障(通過事前預(yù)防保全排除的故障)。

需要采集的數(shù)據(jù)信息主要包括設(shè)備型號規(guī)格、設(shè)備編號、故障類別、故障概述（故障現(xiàn)象、故障部位等）、修復(fù)措施（故障診斷方法、診斷結(jié)果、故障機(jī)理、更換的零部件明細(xì)等）、故障發(fā)生日期及時間、故障修復(fù)日期及時間、維修耗時、維修人、確認(rèn)人等信息。

4.數(shù)據(jù)信息的整理分析

對MTBF、MTTR進(jìn)行分析是為了得到設(shè)備故障發(fā)生的可靠、客觀規(guī)律，以便指導(dǎo)設(shè)備預(yù)防保全的科學(xué)開展。因此，在利用《設(shè)備維修信息臺賬》進(jìn)行數(shù)據(jù)信息提取時，應(yīng)當(dāng)對各項數(shù)據(jù)信息進(jìn)行甄別，把無效、無用、無關(guān)的數(shù)據(jù)信息剔除。如應(yīng)將因設(shè)備使用不當(dāng)（超性能使用、不按設(shè)備操作規(guī)程操作等）、人為破壞、突發(fā)不可抗力（突然斷電、地震、火災(zāi)、洪災(zāi)等自然災(zāi)害）等非正常情況造成的故障數(shù)據(jù)信息剔除，以保證故障數(shù)據(jù)信息的科學(xué)性、準(zhǔn)確性。

5.MTBF、MTTR數(shù)值的計算

在進(jìn)行MTBF、MTTR數(shù)值計算時，可以直接從《設(shè)備維修信息臺賬》中快速、準(zhǔn)確地提取出計算MTBF所需的在數(shù)據(jù)信息采集周期內(nèi)每類設(shè)備累計故障次數(shù)、每臺設(shè)備的實際工作時間（可以通過維修耗時計算）、每臺設(shè)備發(fā)生的故障次數(shù)等數(shù)據(jù)信息；也可以快速、準(zhǔn)確地提取出計算MTTR所需的每臺設(shè)備和每類設(shè)備在數(shù)據(jù)信息采集周期內(nèi)的維修總耗時、故障修復(fù)總次數(shù)等數(shù)據(jù)信息。利用這些數(shù)據(jù)信息，運用MTBF、MTTR定義計算法公式能夠快速、準(zhǔn)確地計算出每臺設(shè)備和每類設(shè)備的MTBF、MTTR數(shù)值。

表1 設(shè)備維修臺賬

四、MTBF、MTTR在設(shè)備預(yù)防保全中的應(yīng)用

1.確定預(yù)防保全重點

根據(jù)設(shè)備在數(shù)據(jù)信息采集周期內(nèi)的MTBF數(shù)值，可以篩選出穩(wěn)定性差的設(shè)備種類和設(shè)備臺數(shù)。MTBF數(shù)值越小的某類或某臺設(shè)備，說明其穩(wěn)定性越差，是需要進(jìn)行預(yù)防保全的重點設(shè)備。

根據(jù)設(shè)備在數(shù)據(jù)信息采集周期內(nèi)的MTTR數(shù)值，可以篩選出修復(fù)難度大的設(shè)備種類和設(shè)備臺數(shù)。MTTR數(shù)值越大的某類或某臺設(shè)備，說明其易修復(fù)性越差，說明其修復(fù)難度大、修復(fù)耗時長，是需要進(jìn)行預(yù)防保全的重點設(shè)備。

通過MTBF、MTTR數(shù)值分析篩選，可以形成需要進(jìn)行預(yù)防保全的重點設(shè)備清單。同時，根據(jù)《設(shè)備維修信息臺賬》可以整理分析出重點設(shè)備清單中各類設(shè)備的主要故障現(xiàn)象、需要進(jìn)行預(yù)檢預(yù)修的項目及預(yù)檢預(yù)修標(biāo)準(zhǔn)、預(yù)檢預(yù)修所需預(yù)先準(zhǔn)備的設(shè)備備件等重點工作內(nèi)容。

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

2.制訂預(yù)防保全計劃

設(shè)備預(yù)防保全主要是要對設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理、故障機(jī)理、故障發(fā)生規(guī)律等進(jìn)行研究分析，對經(jīng)常或容易發(fā)生故障的設(shè)備部位和零部件進(jìn)行日常狀態(tài)檢測或周期性更換修理，因此設(shè)備預(yù)防保全計劃的制訂是設(shè)備預(yù)防保全工作中最重要的內(nèi)容之一?？茖W(xué)的設(shè)備預(yù)防保全計劃是做好設(shè)備預(yù)防保全工作的首要條件。設(shè)備預(yù)防保全計劃的制訂原則是先對重點設(shè)備實施預(yù)防保全，然后逐步推進(jìn)，對一般設(shè)備逐步實施預(yù)防保全。

根據(jù)設(shè)備在數(shù)據(jù)信息采集周期內(nèi)的MTBF、MTTR數(shù)值，可以分析出每一類或每一臺設(shè)備在數(shù)據(jù)信息采集周期內(nèi)的實際連續(xù)運行能力，以此可以確定合理的預(yù)檢預(yù)修周期。

根據(jù)預(yù)檢預(yù)修周期，結(jié)合根據(jù)對MTBF、MTTR綜合分析確定的預(yù)防保全重點設(shè)備和重點工作內(nèi)容，可以制訂出科學(xué)、詳實的預(yù)防保全計劃。

另外，在制訂預(yù)防保全計劃時，還應(yīng)根據(jù)預(yù)防保全重點設(shè)備和重點工作內(nèi)容的不同，以“專業(yè)的人做專業(yè)的事”為原則合理確定預(yù)防保全人員的工作分工，以保證預(yù)防保全計劃的執(zhí)行進(jìn)度和完成質(zhì)量。

3.驗證預(yù)防保全效果

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

對MTBF、MTTR數(shù)值向好變化的設(shè)備，要對其預(yù)檢預(yù)修項目、實施周期等進(jìn)行修訂完善，使其標(biāo)準(zhǔn)化并推廣應(yīng)用，持續(xù)實施預(yù)防保全。

對MTBF、MTTR數(shù)值變化不大甚至向壞變化的設(shè)備，要重新進(jìn)行MTBF、MTTR綜合分析，吸取經(jīng)驗教訓(xùn)，重新確定預(yù)檢預(yù)修重點、制定和實施預(yù)檢預(yù)修計劃，再次進(jìn)行效果驗證，持續(xù)實施預(yù)防保全。

五、該方法在中航鋰電的應(yīng)用

中航鋰電（洛陽）有限公司（以下簡稱中航鋰電）是中航工業(yè)集團(tuán)旗下專業(yè)從事鋰離子動力電池、電池管理系統(tǒng)研發(fā)及生產(chǎn)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(shè)備預(yù)防保全工作，效果顯著。

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

六、結(jié)語

利用MTBF、MTTR綜合分析法，通過對設(shè)備MTBF、MTTR數(shù)據(jù)信息的采集和計算分析，可以研究得出設(shè)備故障發(fā)生規(guī)律。根據(jù)設(shè)備故障發(fā)生規(guī)律，可以科學(xué)確定預(yù)防保全重點、制定預(yù)防保全計劃，并通過對MTBF、MTTR數(shù)值的變化分析來驗證預(yù)防保全的實施效果，實施持續(xù)改進(jìn)。

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

中圖分類號：F273

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1671-0711（2014）06-0053-03

收稿日期：（2014-02-10）