Cos’è il MTBF (mean time between failures)?

Il MTBF (acronimo di Mean Time Between Failures) è un indicatore e parametro di affidabilità molto comune nella gestione della manutenzione e nell’asset management. Descrive il tempo medio fra i guasti, ovvero il tempo medio atteso tra l’inizio di un guasto e l’inizio del guasto successivo. Generalmente misurato in ore, il valore MTBF è un indicatore statistico che aiuta i responsabili della gestione di un impianto o della manutenzione a capire cosa aspettarsi da un macchinario e comprendere meglio il funzionamento dell’intero impianto. In altre parole, si tratta di un valore fondamentale per ogni analisi di affidabilità.

MTBF definizione

L’indicatore MTBF (Mean Time Between Failures) esprime una misurazione statistica del tempo medio atteso tra due malfunzionamenti.

Rappresenta dunque il tempo medio tra il verificarsi di un guasto e l’inizio di quello successivo.

Come si usa il Mean Time Between Failure

Come abbiamo detto il mean time between failure rappresenta un valore temporale, di solito espresso in ore.

Dal momento che il MTBF (Mean Time Between Failure) indica la durata operativa di un impianto o asset, è una metrica strettamente correlata al calcolo dell’affidabilità di impianti e attrezzature, così come alle metriche impiegate per il calcolo della disponibilità operativa dei macchinari stessi (OEE, Overall equipment effectiveness).

Queste caratteristiche rendono il MTBF uno degli indicatori KPI fondamentali il cui monitoraggio rappresenta uno dei fattori chiave per aumentare la produttività di un impianto.

Molto spesso, il tempo medio tra i guasti (MTBF) si trova associato ad altre due metriche importanti che sono il MTTR (Mean Time To Repair) e il MTTF (Mean Time To Failure) rispettivamente il tempo medio atteso per la riparazione di un guasto e il tempo medio atteso per il verificarsi di un guasto.

È importante notare infatti, come il monitoraggio e il calcolo del MTBF sia applicabile soltanto nei casi in cui si prendano in considerazione asset e attrezzature riparabili. In caso contrario, la metrica corretta da utilizzare è il MTTF.

MTTR e MTBF: Cos’è il MTTR e quali sono le differenze?

Il parametro MTTR (Mean Time To Repair o anche Mean Time To Restore) esprime la manutenibilità di un asset o di un macchinario.

Al contrario del MTBF, tanto più piccolo è il valore MTTR di un asset o impianto, maggiore è la sua manutenibilità.

Il parametro MTTR comprende:

• il tempo di rilevamento e di segnalazione del guasto
• il tempo di attesa del manutentore
• il tempo di riparazione attivo
• il tempo di riparazione non attivo (es. attesa di un pezzo di ricambio)

MTTF e MTBF: quali sono le differenze?

Oltre al MTBF e MTTR, un’ulteriore metrica connessa ai tempo di fermo macchina è il Mean Time To Failure (MTTF) che esprime il tempo medio atteso prima che un macchinario o un impianto subiscano un arresto a causa di un guasto. Come avviene per il MTBF e MTTR, anche il MTTF è espresso in ordine di tempo, di solito in ore. Mentre però il mean time between failure (MTBF) misura il tempo tra due guasti, con il calcolo del MTTF si prende in considerazione un guasto solo, per cui questa misurazione è applicabile soltanto ai componenti di un impianto che non possono essere riparati, ma necessitano di essere sostituiti. In caso contrario è preferibile monitorare il parametro MTBF.

MTBF calcolo

Per il calcolo MTBF viene svolto dividendo il tempo totale di operatività (uptime) di un impianto per il numero di fermi macchina registrati nello stesso periodo.

MTBF formula

MTBF formula di calcolo:

MTBF = Tempo Totale di operatività (uptime) / Numero totale di fermi macchina (N. di downtime)

Esempio calcolo MTBF

Come esempio applicativo di calcolo dell’indicatore MTBF, possiamo considerare un macchinario meccanico progettato per lavorare in modo continuativo per 10 ore al giorno.

Supponiamo che il macchinario subisca un guasto dopo aver operato normalmente per 7 giorni. In questo caso il MTBF sarà pari a 70 ore. Infatti:

MTBF = (Ore di operatività al giorno * Giorni di operatività) / N. di fermi macchina

MTBF = (10 * 70) / 2

Naturalmente, il calcolo del valore MTBF è leggermente più complesso, comprendendo diversi fermi macchina e calcolando il tempo che intercorre tra loro in riferimento a periodi più lunghi.

Mettiamo per esempio il caso in cui lo stesso macchinario operi per 10 ore al giorno e subisca quattro fermi macchina nel giro di due settimane.

1. Il primo breakdown si verifica dopo 25 ore di lavoro e sono necessarie 3 ore per riparare il guasto.
2. Il secondo fermo macchina avviene dopo 22 ore di lavoro consecutive dal ripristino dell’ultimo guasto e stavolta sono necessarie 4 ore per ripararlo.
3. Il terzo fermo si verifica dopo 46 ore dall’ultimo stop.
4. Un quarto fermo macchina avviene dopo altre 20 ore di lavoro

Basandoci su questi dati, possiamo dire che il periodo totale di operatività dell’impianto nelle due settimane considerate sia di 128 ore (la somma delle ore totali a cui sono sottratti i tempi di intervento necessari per far tornare operativa la macchina).

Possiamo dunque applicare la formula per il calcolo del MTBF

MTBF = (25+22+46+20+15) / N. di fermi macchina = 128 / 4 = 32 ore

MTBF, MTTR, MTTF e il tasso di guasto

Alla luce di quanto detto finora, è importante notare come il MTBF sia composto in realtà dalla somma di di due tempi, MTTF e MTTR. Infatti:

MTBF = MTTF + MTTR

Vediamo insieme un esempio:

Supponiamo che si verifichi un guasto ad un impianto al tempo t1. Ci vorrà un tempo t = MTTR affinché venga completata la riparazione da parte di un tecnico, oltre ad un tempo t = MTTF perché si manifesti il guasto successivo al tempo t = 2.

Dunque:

MTBF = t2 – t1 = MTTR + MTTR

È inoltre necessario fare attenzione a non confondere il valore MTBF con il tasso di guasto, che rappresenta invece il numero di asset guasti dopo un tempo t sul numero totale di quelli monitorati.

Come migliorare il mean time between failure (MTBF)

Migliorare il tempo tra due guasti significa dunque migliorare la produttività di un impianto in termini di operatività.

Tenere traccia del MTBF per le attrezzature più importanti o che richiedono azione continue da parte del manutentore, permettono al responsabile di organizzare efficientemente e pianificare meglio le attività di manutenzione.

2 step fondamentali per il miglioramento del tempo medio tra due guasti

Il monitoraggio dell’indicatore Mean Time between failure, rappresenta un elemento fondamentale per la corretta conduzione di una seria strategia di manutenzione impianti, fornendoci una misura statistica di quanto tempo l’asset o il macchinario potrà lavorare senza subire arresti inaspettati. Considerando questo indicatore KPI al momento di redigere un piano di manutenzione del macchinario, possiamo stabilire in modo più preciso quanto intervenire con misure di manutenzione preventiva. In particolar modo può essere utile per operazioni di manutenzione su condizione, attraverso il monitoraggio di segnali deboli.

Possiamo riassumere gli step fondamentali da seguire in questo modo:

• Il primo è quello di assicurarsi che i dati siano raccolti in modo accurato. Per questo motivo è importante servirsi di tools specifici come un software manutenzione CMMS, in grado di immagazzinare i dati e organizzarli automaticamente all’interno di dashboard dedicate ai singoli asset.
• Il secondo step è quello di utilizzare questi dati in modo proattivo, pianificando una strategia di manutenzione preventiva sulla base di scelte data-driven. Investire tempo e risorse in ispezioni e attività di manutenzione programmata può ridurre il numero di fermi macchina in modo significativo, e l’indicatore del tempo medio tra due fermi ci offre una metrica fondamentale per organizzare il lavoro e intervenire nel momento giusto per limitare il più possibile rallentamenti, guasti e perdite di produzione.

Il ruolo di un software CMMS per il monitoraggio dell’indicatore MTBF

Per riuscire a monitorare questo genere di dati, in modo tale da poter calcolare il tempo medio fra i guasti, non è però un’azione così banale e semplice. Questi dati devono essere infatti precisi e affidabili. Per questo un software CMMS (Computerized Maintenance Management System) rappresenta uno strumento indispensabile per il calcolo del MTBF. Un software di manutenzione CMMS è in grado infatti di registrare i dati, organizzarli in modo automatico all’interno di dashboard dedicate ai singoli asset e impianti e generare report personalizzati con grafici e tabelle utili per la comprensione dei nostri processi. L’obiettivo, è quello di rendere il valore MTBF il più grande possibile (in termini di tempo) aumentando dunque il tempo che intercorre tra due guasti.

Relazione tra indice MTBF e analisi di affidabilità

Come spiegato all’inizio, le metriche di affidabilità di un impianto o di un macchinario sono espresse in termini di MTBF e MTTR (mean time ti repair o mean time to restore, cioé il tempo medio impiegato per riparare il guasto).

La formula per il calcolo dell’affidabilità, considerando i due indicatori di cui sopra, è la seguente:

Affidabilità = MTBF / ( mtbf + mttr )

L’affidabilità è uno dei fattori che contirbuiscono al calcolo dell’overall equipment effectiveness (OEE) di un impianto. L’equazione riportata sopra stabilisce una relazione tra il miglioramento del MTBF e altre metriche (MTTR) correlate all’aumento di performance di un impianto.