평균 무장애 시간(MTBF)이란 무엇인가요?
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MTBF란 무엇인가요?

평균 무장애 시간(MTBF)은 시스템 또는 구성 요소의 안정성을 측정한 것입니다. 시스템 또는 구성 요소가 고장나기까지 작동하는 평균 시간을 나타내는 유지보수 관리의 중요한 요소입니다. 

MTBF 공식은 부품 고장이 심각한 가동 중단이나 안전 위험으로 이어질 수 있는 산업 또는 전자 시스템 유지관리의 맥락에서 자주 사용되지만, 대체로 여러 유형의 수리 가능한 시스템과 다양한 산업에 걸쳐 사용됩니다.

제조 공장, 에너지 그리드, 정보 네트워크 및 기타 수많은 사용 사례에서 전반적인 신뢰성을 측정하는 데 도움이 될 수 있습니다.

MTBF는 총 작동 시간을 해당 시간 동안 발생한 고장 횟수로 나누어 계산합니다. 결과로 나온 평균값은 시스템 또는 구성 요소의 예상 서비스 수명을 추정하는 데 활용할 수 있습니다.

MTBF는 평균 시간이며, 특정 시스템이나 구성 요소가 전체 MTBF 기간 동안 고장 없이 지속된다는 것을 보장하지 않는다는 점에 유의해야 합니다.

오류가 발생하기까지의 실제 시간은 크게 다를 수 있으며, MTBF 이전 또는 이후에 오류가 발생하는 것은 드문 일이 아닙니다. 또한 MTBF는 고장의 심각성이나 고장이 운영 또는 안전에 미칠 수 있는 영향을 반영하지 않습니다.

MTBF 값은 신뢰성의 척도일 뿐 신뢰성을 보장 하지는 않습니다. 오류가 얼마나 자주 발생할 것으로 예상되는지를 측정하지만 반드시 모든 외부 요인을 고려하지는 않습니다.

환경 조건, 유지보수 관행 및 사용 패턴은 시스템 또는 구성 요소의 신뢰성에 영향을 미칠 수 있으므로, 시스템 또는 구성 요소의 전반적인 상태를 더 자세히 파악하기 위해서는 MTBF를 여러 수단 중 하나로 사용하는 것이 중요합니다. MTBF를 파악하면 시간 경과에 따른 장애 횟수에 관한 유용한 지표를 얻을 수 있지만, 문제가 발생하는 이유를 설명할 수는 없습니다.

MTBF 값이 높다고 해서 고장이 발생하지 않는다는 의미는 아니며, 고장이 발생할 가능성이 적다는 의미일 뿐입니다. 모든 시스템과 구성 요소는 수명이 한정되어 있으며 마모, 환경 조건, 제조 결함 등 다양한 요인으로 인해 고장이 발생할 수 있습니다.

신뢰성 엔지니어는 MTBF를 활용하여 유사한 시스템 또는 구성 요소의 신뢰성을 비교할 수 있지만 서로 다른 시스템 또는 구성 요소 간에 직접 비교할 수는 없습니다. 이는 MTBF가 작동 조건, 사용 패턴 및 측정 대상 시스템 또는 구성 요소와 관련된 기타 요인에 크게 의존하기 때문입니다.

다양한 사용 사례에서 '좋은' MTBF에 대한 의미 있는 정의를 찾는 것은 어렵고 바람직하지 않을 수도 있습니다. 한 시스템의 좋은 MTBF는 다른 유사한 사용 사례의 좋은 MTBF와 크게 다를 수 있습니다.

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평균 무장애 시간은 어떻게 계산하나요?

먼저 범위를 정의해 보겠습니다. 문제의 시스템이나 구성 요소를 환경 요인 및 사용 패턴을 포함한 작동 조건과 함께 정의해야 합니다. 그런 다음 각 작업 주기의 시작 및 종료 시간을 포함하여 시스템 또는 구성 요소의 작동 시간에 대한 데이터를 수집합니다.

그다음 작동 시간 동안 발생한 고장 횟수를 기록합니다. 이제 총 작동 시간을 고장 횟수로 나누어 MTBF를 계산합니다. 결과값은 시간(hour) 단위로 표시되지만, 시간을 나타내는 어떤 단위로도 표시될 수 있습니다.

예를 들어 1년 동안 주 5일, 하루 8시간씩 작동했으며 이 기간 동안 4번 고장난 모터의 MTBF를 계산한다고 가정해 보겠습니다. MTBF는 다음과 같이 계산합니다.

총 가동 시간
= 하루 8시간 x 주 5일 x 52주 = 2,080시간

고장 횟수
= 4회

MTBF
= 총 가동 시간/고장 횟수 = 2,080시간/4회 = 520시간

모터의 MTBF는 520시간입니다. 이는 평균적으로 모터가 고장나기 전까지 520시간 동안 작동할 것으로 예상할 수 있음을 의미합니다. 실제로는 520시간보다 훨씬 빨리 또는 훨씬 늦게 고장이 날 수도 있고 모터가 고장 난 이유를 알 수도 없지만, 이 평균 시간은 유용한 지표입니다.

이 지표는 시스템 또는 구성 요소의 신뢰성 측면에서 성능을 파악하고 추세를 분석하여 유지보수 전략의 전반적인 효과를 이해하는 데 도움이 되는 출발점이 되어 줍니다.

관련 용어 및 툴

유지보수 관리자는 다양한 공식을 활용하여 작업 상태를 파악합니다. 이러한 정보를 더 수월하게 자주 확보하기 위해 기업 자산 관리(EAM) 프레임워크 내에서 전산화된 유지보수 관리 시스템(CMMS)을 사용하는 경우가 늘고 있습니다.

고장률

MTBF의 반대는 고장률, 즉 시간 경과에 따른 고장 횟수를 측정한 것입니다. 이 정보를 평균 시간으로 표현하는 대신 비율로 표현합니다. 고장률은 가동 시간이나 작업 가용성과 상관관계가 없으며 오로지 고장 비율만 반영합니다.

평균 복구 시간

또 다른 유지보수 지표는 평균 수리 시간(MTTR)으로, 특정 구성 요소 또는 시스템의 가동 시간을 복원하는 데 걸리는 평균 시간을 나타냅니다. MTTR은 수리 시간을 최적화하는 데 사용됩니다.

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평균 무고장 시간

유지보수 엔지니어의 체크리스트에는 평균 무고장 시간(MTTF)이 포함되어 있는 경우도 많습니다. 이는 수리할 수 없는 구성 요소 및 시스템을 의미하며, 필연적으로 고장이 발생하므로 수리가 아니라 전면 교체가 필요합니다.

근본 원인 분석

또 다른 툴은 최상의 솔루션을 파악하기 위해 문제의 근본 원인을 발견하는 방법론인 근본 원인 분석입니다.

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평균 무장애 시간 계산에 관한 일반적인 문제

MTBF를 계산하는 것은 다음과 같은 여러 가지 요인으로 인해 어려울 수 있습니다.

데이터 가용성
: MTBF를 계산할 때 가장 큰 과제 중 하나는 데이터의 가용성과 품질입니다. MTBF를 계산하려면 시스템이나 구성 요소의 고장 횟수와 작동 시간에 대한 데이터가 필요합니다. 이 데이터를 이용할 수 없거나 품질이 좋지 않은 경우 MTBF를 정확하게 계산하는 것이 어려울 수 있습니다.

복잡한 시스템
: 많은 구성 요소가 있는 복잡한 시스템에서는 장애를 일으킨 특정 구성 요소를 식별하기가 어려울 수 있습니다. 이로 인해 개별 구성 요소의 MTBF를 정확하게 계산하기 어려울 수 있습니다.

시간 프레임
: 장애 및 가동 시간이 측정되는 기간은 계산된 MTBF에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 기간이 너무 짧으면 MTBF가 시스템 또는 구성 요소의 진정한 신뢰성을 대표하지 못할 수 있습니다.

유지보수 일정
: 유지보수 관행은 계산된 MTBF에 영향을 미칠 수 있습니다. 유지보수 팀이 예방형 유지보수를 너무 자주 수행하면 MTBF를 정확하게 계산할 수 있을 만큼 장애가 자주 발생하지 않을 수 있습니다. 유지보수를 충분히 자주 수행하지 않으면 고장이 더 자주 발생하여 MTBF가 인위적으로 낮아질 수 있습니다.

작동 조건 변경
: 온도, 습도, 진동과 같은 작동 조건은 시스템이나 구성 요소의 신뢰성에 영향을 미칠 수 있습니다.이러한 조건이 시간이 지남에 따라 변하면 MTBF를 정확하게 계산하는 것이 어려울 수 있습니다.

기업은 이러한 문제를 해결하고 정확한 데이터를 수집함으로써 시스템 및 구성 요소의 신뢰성에 대한 이해를 높이고 MTBF를 개선하며 장애 및 가동 중단 시간을 줄이며 더 효율적으로 운영하기 위한 조치를 취할 수 있습니다.

평균 무장애 시간의 이점

MTBF를 개선하면 일정 기간 동안 고장 횟수가 감소해 기업과 산업에 다양한 이점을 제공합니다. 주요 이점은 다음과 같습니다.

신뢰성 향상
: MTBF를 개선하면 시스템 및 구성 요소의 신뢰성이 향상될 수 있습니다. 이를 통해 기업은 가동 중단 시간을 줄이고 생산성을 향상시키며 안전 사고의 위험을 최소화할 수 있습니다.

고객 만족도 향상
: 가동 시간을 연장하고 고장 및 가동 중단 횟수를 줄임으로써 기업은 더 낮은 비용으로 더 높은 품질의 결과물을 생산할 수 있어 고객 만족도를 향상할 수 있습니다. 이는 또한 고객 충성도 제고와 재구매로 이어질 수 있습니다.

유지보수 비용 절감
: 예기치 않은 중단 시간으로 이어지기 전에 잠재적인 문제를 파악함으로써 기업은 더 스마트한 유지보수 전략을 수립하고 전반적인 유지보수 비용을 절감할 수 있습니다. 예방형 유지보수는 대응형 유지보수보다 비용이 적게 드는 경우가 많습니다.

장비 수명 연장
: MTBF를 개선하면 장비 수명이 늘어날 수 있습니다. 이를 통해 기업은 자본 지출을 줄이고 자산의 유효 수명을 연장할 수 있습니다.

품질 관리 개선
: MTBF를 개선하려면 제조 과정에서 품질 관리를 개선해야 하는 경우가 많습니다. 이를 통해 결함이 줄어들고 제품 품질이 향상될 수 있습니다.

안전성 향상
: 항공 우주, 방위, 의료 등의 산업에서 MTBF를 개선하면 부품 또는 시스템 고장 위험을 줄여 안전성을 높일 수 있습니다.

MTBF를 개선하면 비즈니스와 산업에 다양한 이점을 제공할 수 있습니다.

평균 무장애 시간 개선 방법

MTBF 개선에는 종종 실패의 근본 원인을 파악하고 해결하는 작업이 포함됩니다. MTBF를 개선하는 몇 가지 일반적인 방법은 다음과 같습니다.

설계 개선
: 설계 변경은 잠재적인 장애 지점을 해결하여 시스템 또는 장비의 안정성을 향상 수 있는 방법입니다. 여기에는 고품질 자재 사용, 중복성 추가 또는 중요 구성 요소의 설계 개선이 포함될 수 있습니다.

예방형 유지보수
: 정기적인 유지보수 및 검사를 통해 고장으로 이어지기 전에 잠재적 문제를 파악할 수 있습니다. 예방형 유지보수에는 윤활, 세척, 마모되거나 손상된 부품의 교체 등이 포함될 수 있습니다.

훈련 및 교육
: 적절한 훈련과 교육은 신뢰성 엔지니어가 잠재적인 문제를 파악하고 유지보수 작업을 올바르게 수행하는 데 도움이 될 수 있습니다. 여기에는 적절한 작동 절차, 문제 해결 기술 및 유지보수 작업에 대한 교육이 포함될 수 있습니다.

테스트 및 품질 관리 개선
: 제조 과정에서 테스트 및 품질 관리를 개선하면 잠재적인 결함이 고객에게 전달되기 전에 이를 파악하고 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다. 여기에는 제조 과정 중 결함 테스트와 배송 전 품질 관리 점검도 포함될 수 있습니다.

데이터 분석 및 모니터링
: 데이터 분석 및 모니터링은 장애로 이어질 수 있는 추세와 패턴을 파악하는 데 도움이 될 수 있습니다.센서, 로그 및 기타 소스의 데이터를 분석함으로써 잠재적인 문제가 장애를 일으키기 전에 파악하고 해결할 수 있습니다.

전반적으로 MTBF를 개선하려면 시스템 또는 구성 요소 수명 주기의 모든 단계에서 가동 중단 시간의 잠재적 원인을 파악하고 해결하기 위한 체계적인 접근 방식이 필요합니다. 설계, 유지보수, 교육, 품질 관리 및 모니터링을 개선하여 MTBF를 증가시킴으로써 신뢰성과 가동 시간을 높일 수 있습니다.

평균 무장애 시간에 관한 일반적인 사용 사례

MTBF가 주어진 기간 동안의 고장 횟수를 계산하는 데 유용한 수단이 될 수 있는 분야가 많이 있습니다.

전자 및 반도체

전자 및 반도체 산업에서 MTBF는 마이크로칩, 회로 기판, 전원 공급 장치와 같은 수리 가능한 품목 및 시스템의 신뢰성을 결정하는 데 유용한 지표입니다.

MTBF는 구성 요소가 신뢰성 요구 사항을 충족하는지 확인하기 위해 설계 및 테스트 단계에서 자주 사용됩니다.

제조

MTBF는 제조 과정에서 장비의 신뢰성을 측정하는 데 사용됩니다. 제조업체는 기계의 MTBF 계산을 통해 잠재적인 문제를 파악하고, 가동 중단과 생산성 손실로 이어져 많은 비용을 초래할 수 있는 고장이 발생하기 전에 유지보수 또는 교체 일정을 계획할 수 있습니다.

 

 

항공 우주 및 방위

MTBF는 부품 고장이 안전에 심각한 영향을 미칠 수 있는 항공 우주 및 방위 산업에서 매우 중요한 역할을 합니다. 인간의 생명이 위태로워지면 연료 및 산소 공급 시스템과 같은 중요 시스템의 전체 가동 시간을 극대화하는 것이 필수적입니다.

MTBF는 구성 요소와 시스템이 신뢰성 요구 사항을 충족하는지 확인하고 잠재적인 문제가 안전 위험으로 발전하기 전에 파악하는 데 사용됩니다.

 

자동차

MTBF는 자동차 산업에서 엔진, 변속기 및 전자 시스템과 같은 부품의 신뢰성을 측정하는 데 사용됩니다.

제조업체는 MTBF를 추적하여 설계 또는 제조 문제를 파악하고 장애가 발생하기 전에 시정 조치를 취할 수 있습니다.

의료 기기

의료 기기 산업에서 MTBF는 심장 박동기, 인슐린 펌프 및 MRI 장비와 같은 장치가 신뢰성 요건을 충족하고 환자의 안전에 위험을 초래하지 않도록 관리하는 데 사용됩니다.

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