ما المقصود بمتوسط الوقت بين الأعطال (MTBF)؟

غالبًا ما يتم استخدام معادلة MTBF في سياق صيانة الأنظمة الصناعية أو الإلكترونية، حيث يمكن أن يؤدي تعطُّل عنصر ما إلى توقف كبير أو مخاطر تتعلق بالسلامة، إلا إن MTBF يُطبَّق على العديد من أنواع الأنظمة القابلة للصيانة وقطاعات صناعية متنوعة.

يمكن أن يساعد ذلك على قياس الموثوقية العامة للمصانع، وشبكات الطاقة، وشبكات المعلومات، والعديد من حالات الاستخدام الأخرى.

يتم حساب متوسط الوقت بين الأعطال (MTBF) عن طريق قسمة إجمالي وقت التشغيل على عدد الأعطال التي تحدث خلال تلك الفترة. تكون النتيجة قيمة متوسطة يمكن استخدامها لتقدير العمر الافتراضي المتوقع للنظام أو العنصر.

من المهم ملاحظة أن MTBF هو متوسط زمني، ولا يضمن أن يستمر نظام أو عنصر معين طوال فترة MTBF دون حدوث عطل.

يمكن أن يختلف الوقت الفعلي بين الأعطال بشكل كبير، ومن الشائع أن تحدث الأعطال قبل MTBF أو بعده. كما أن MTBF لا يأخذ في الاعتبار شدة الأعطال أو التأثيرات التي قد تُحدثها في العمليات أو السلامة.

تُعَد قيمة MTBF مقياسًا للموثوقية، لكنها ليست ضمانًا لها. فهي تقيس مدى تكرار حدوث الأعطال المتوقع، لكنها لا تأخذ بالضرورة كل العوامل الخارجية في الاعتبار.

يمكن للظروف البيئية وممارسات الصيانة وأنماط الاستخدام أن تؤثِّر على موثوقية النظام أو العنصر، لِذا من الضروري استخدام MTBF كأداة واحدة من عدة أدوات للحصول على صورة أكثر تفصيلًا عن السلامة العامة للنظام أو العنصر. تحديد MTBF يوفر لنا مقياسًا مفيدًا لعدد الأعطال على مدار الوقت، لكنه لا يوضِّح سبب حدوث المشكلات.

لا يعني ارتفاع قيمة MTBF أن الأعطال لن تحدث أبدًا، بل يُشير فقط إلى أن احتمال حدوثها أقل. جميع الأنظمة والعناصر لها دورة حياة محدودة، ويمكن أن تحدث الأعطال نتيجة عوامل متعددة، بما في ذلك التآكل والاستخدام والظروف البيئية وعيوب التصنيع.

يمكن لمهندسي الموثوقية استخدام MTBF لمقارنة موثوقية أنظمة أو عناصر مشابهة، لكنه لا يمكن مقارنته مباشرةً بين أنظمة أو عناصر مختلفة. ويرجع ذلك إلى أن MTBF يعتمد بشكل كبير على ظروف التشغيل وأنماط الاستخدام وعوامل أخرى خاصة بالنظام أو العنصر الذي يتم قياسه.

من الصعب، وربما من غير المستحسن، البحث عن تعريف محدد لقيمة MTBF الجيدة عبر حالات استخدام مختلفة. قد يختلف ما يُعَد MTBF جيدًا لنظام معين عن ما يُعَد جيدًا في حالة استخدام مشابهة لنظام آخر.

أولًا، دعنا نحدِّد نطاق العمل. يجب علينا تحديد النظام أو العنصر المعنيّ، إلى جانب ظروف التشغيل، بما في ذلك العوامل البيئية وأنماط الاستخدام. بعد ذلك، نجمع البيانات المتعلقة بزمن تشغيل النظام أو العنصر، بما في ذلك أوقات بداية ونهاية كل دورة تشغيل.

وبعد ذلك، نسجِّل عدد الأعطال التي حدثت أثناء وقت التشغيل. وأخيرًا، يمكننا حساب MTBF عن طريق قسمة وقت التشغيل الإجمالي على عدد الأعطال. يتم التعبير عن النتائج بالساعات ولكن يمكن أن تكون أي وحدة زمنية.

على سبيل المثال، لنفترض أنك تريد حساب MTBF لمحرك يعمل 8 ساعات يوميًا، 5 أيام في الأسبوع، ولمدة سنة كاملة. خلال هذا الوقت، يتعطل المحرك 4 مرات. لحساب متوسط الوقت بين الأعطال (MTBF):

إجمالي وقت التشغيل = 8 ساعات/يوم × 5 أيام/أسبوع × 52 أسبوعًا = 2,080 ساعة

عدد الأعطال = 4

متوسط الوقت بين الأعطال (MTBF) = إجمالي وقت التشغيل / عدد الأعطال = 2,080 ساعة / 4 = 520 ساعة.

قيمة MTBF للمحرك هي 520 ساعة. وهذا يعني أنه في المتوسط، من المتوقع أن يعمل المحرك لمدة 520 ساعة قبل أن يتعرض للعطل. في الواقع، قد يتعرض المحرك للعطل قبل أو بعد مرور 520 ساعة، ولن نفهم سبب حدوث العطل، لكن هذا المتوسط الزمني يُعَد مؤشرًا مفيدًا.

هذه نقطة انطلاق تُتيح لنا الحصول على فكرة أساسية عن أداء النظام أو العنصر من حيث الموثوقية، وتساعدنا على تحليل التوجهات، ما يمكِّننا من فهم فاعلية استراتيجية الصيانة لدينا بشكل عام.

يستخدم مديرو الصيانة مجموعة من الصيغ لفهم حالة عملياتهم التشغيلية. وهم يعتمدون بشكل متزايد على أنظمة إدارة الصيانة المحوسبة (CMMS) ضمن إطار إدارة أصول المؤسسات (EAM) للحصول على هذه المعلومات بشكل أسرع وأكثر تكرارًا.

المعكوس لقيمة MTBF هو معدل الأعطال، وهو مقياس لعدد الأعطال خلال فترة زمنية معينة. بدلًا من عرض هذه المعلومات على شكل متوسط عدد ساعات، يتم التعبير عنها كمعدل. لا يرتبط معدل الأعطال مباشرةً بزمن التشغيل أو التوافر للعمليات، بل يعكس فقط معدل حدوث الأعطال.

من المقاييس الأخرى للصيانة متوسط الوقت اللازم للإصلاح (MTTR)، الذي يمثِّل الوقت المتوسط اللازم لاستعادة تشغيل عنصر أو نظام معين. يتم استخدام MTTR لتحسين أوقات الإصلاح.

غالبًا ما يتضمن جدول مراجعة مهندسي الصيانة أيضًا متوسط الوقت حتى الفشل (MTTF). ويشير هذا إلى العناصر والأنظمة غير القابلة للإصلاح. ستتعرض هذه العناصر للفشل حتمًا وستتطلب استبدالًا كاملًا بدلًا من الإصلاح.

من الأدوات الأخرى تحليل السبب الأساسي، وهي منهجية لاكتشاف الأسباب الأساسية للمشكلات بهدف تحديد أفضل الحلول.

كل واحدة من هذه المنهجيات تقدِّم منظورًا مختلفًا حول موثوقية العمليات التشغيلية. يساعد استخدام مجموعة من المقاييس والتحليلات على التوصل إلى السبب وراء قيمة MTBF.

يمكن أن يكون حساب MTBF تحديًا بسبب عدة عوامل، منها:

توفُّر البيانات: من أكبر التحديات في حساب MTBF هو مدى توفُّر البيانات وجودتها. لحساب MTBF، يلزم توفُّر بيانات عن عدد الأعطال وزمن تشغيل النظام أو العنصر. إذا لم تتوفر هذه البيانات أو كانت ذات جودة منخفضة، فقد يكون من الصعب حساب MTBF بدقة.

الأنظمة المعقدة: في الأنظمة المعقدة التي تحتوي على العديد من العناصر، قد يكون من الصعب تحديد العنصر المحدد الذي تسبَّب في العطل. هذا قد يجعل من الصعب حساب MTBF بدقة لكل عنصر على حدة.

الفترة الزمنية: الفترة الزمنية التي يتم خلالها قياس الأعطال ومدة التشغيل تأثير كبير في قيمة MTBF المحسوبة. إذا كانت الفترة الزمنية قصيرة جدًا، فقد لا يعكس MTBF بشكل دقيق الموثوقية الحقيقية للنظام أو العنصر.

جداول الصيانة: يمكن لممارسات الصيانة أن تؤثِّر في قيمة MTBF المحسوبة. إذا قامت فِرق الصيانة بإجراء الصيانة الوقائية بشكل متكرر جدًا، فقد لا تحدث الأعطال بتواتر كافٍ لحساب MTBF بدقة. إذا لم يتم إجراء الصيانة بشكل كافٍ، فقد تحدث الأعطال بشكل أكثر تواترًا، ما يؤدي إلى حساب MTBF منخفض بشكل غير دقيق.

ظروف التشغيل المتغيرة: يمكن لظروف التشغيل مثل درجة الحرارة والرطوبة والاهتزاز أن تؤثِّر في موثوقية النظام أو العنصر. وإذا تغيَّرت هذه الظروف مع الوقت، فقد يصبح من الصعب حساب MTBF بدقة.

من خلال التعامل مع هذه التحديات وجمع بيانات دقيقة، يمكن للشركات تحسين فهمها لموثوقية الأنظمة والعناصر واتخاذ خطوات لزيادة MTBF، وتقليل عدد الأعطال ووقت التعطل الناتج عنها، وتحقيق تشغيل أكثر كفاءة.

يُسهم تحسين MTBF في تقليل عدد الأعطال خلال فترة معينة، ما يقدِّم مجموعة من الفوائد للشركات والصناعات. تشمل الفوائد الرئيسية:

زيادة الموثوقية: تحسين MTBF يمكن أن يؤدي إلى رفع موثوقية الأنظمة والعناصر. يمكن أن يساعد هذا الشركات على تقليل فترات التعطل، وتحسين الإنتاجية، وتقليل مخاطر الحوادث المتعلقة بالسلامة.

تحسين رضا العملاء: من خلال إطالة وقت التشغيل وتقليل عدد الأعطال والانقطاعات الناتجة عنها، يمكن للشركات إنتاج منتجات عالية الجودة بتكاليف أقل، ما يمكِّنها من تحسين رضا العملاء. ويمكن أن يؤدي هذا أيضًا إلى زيادة ولاء العملاء وتكرار الأعمال.

خفض تكاليف الصيانة: من خلال تحديد المشكلات المحتملة قبل أن تؤدي إلى تعطُّل غير مخطط له، يمكن للشركات تطوير استراتيجيات صيانة أكثر ذكاء وتقليل تكاليف الصيانة الإجمالية. 

إطالة عمر المعدات: يمكن أن يؤدي تحسين MTBF إلى زيادة عمر المعدات التشغيلية. ويمكن أن يساعد هذا الشركات على خفض النفقات الرأسمالية وتمديد العمر الافتراضي للأصول.

تحسين مراقبة الجودة: غالبًا ما يتضمن تحسين MTBF تعزيز مراقبة الجودة خلال عملية التصنيع. وهذا يمكن أن يؤدي إلى تقليل العيوب وتحسين جودة المنتج.

تعزيز السلامة: في الصناعات مثل الطيران والدفاع والرعاية الصحية، يمكن لتحسين MTBF تعزيز السلامة من خلال تقليل مخاطر تعطُّل العناصر أو الأنظمة.

يمكن أن يقدِّم تحسين MTBF مجموعة من الفوائد للشركات والصناعات.

غالبًا ما يتطلب تحسين MTBF تحديد الأسباب الأساسية للأعطال ومعالجتها. إليك بعض الطرق الشائعة لتحسين MTBF:

تحسينات التصميم: يمكن أن تحسِّن تغييرات التصميم موثوقية النظام أو قطعة المعدات من خلال معالجة نقاط الفشل المحتملة. قد يشمل ذلك استخدام مواد ذات جودة أعلى أو إضافة التكرار أو تحسين تصميم العناصر الحيوية.

الصيانة الوقائية: يمكن للصيانة والفحص المنتظم تحديد المشكلات المحتملة قبل أن تؤدي إلى أعطال. ويمكن أن تشمل الصيانة الوقائية مهام مثل التزييت والتنظيف واستبدال الأجزاء البالية أو التالفة.

التدريب والتعليم: يمكن أن يساعد التدريب والتعليم المناسب مهندسي الموثوقية على تحديد المشكلات المحتملة وأداء مهام الصيانة بشكل صحيح. ويمكن أن يشمل ذلك التدريب على إجراءات التشغيل الصحيحة، وتقنيات استكشاف الأعطال وإصلاحها، ومهام الصيانة.

تحسين الاختبارات ومراقبة الجودة: يمكن لتحسين الاختبارات ومراقبة الجودة أثناء التصنيع أن يساعد على تحديد العيوب المحتملة ومعالجتها قبل وصولها إلى العميل. ويمكن أن يشمل ذلك اختبار العيوب في أثناء عملية التصنيع، وعمليات فحص مراقبة الجودة قبل الشحن.

تحليل البيانات ومراقبتها: يمكن أن يساعد تحليل البيانات ومراقبتها على تحديد التوجهات والأنماط التي يمكن أن تؤدي إلى الأعطال. من خلال تحليل البيانات من أجهزة الاستشعار والسجلات وغيرها من المصادر، يمكن تحديد المشكلات المحتملة ومعالجتها قبل أن تتسبب في أي عطل.

بشكل عام، يتطلب تحسين MTBF اتِّباع نهج منهجي لتحديد ومعالجة الأسباب المحتملة للتعطل في كل مرحلة من دورة حياة النظام أو العنصر. من خلال تحسين التصميم والصيانة والتدريب ومراقبة الجودة والرقابة والمتابعة، يمكن زيادة MTBF، ما يؤدي إلى رفع الموثوقية وزيادة وقت التشغيل.

هناك العديد من المجالات التي يمكن أن يكون فيها MTBF أداة مفيدة لحساب عدد الأعطال خلال فترة زمنية محددة.