周一早上，早班例会。生产主管问，灌装线上个月为什么停机这么频繁。维护部门回答：“其实只是几次小故障。”值班主管却说：“感觉隔一天就停一次。”双方各有各的道理，但谁也拿不出证据。
这时就需要两个指标：MTBF和MTTR。一个反映设备多久出一次故障，另一个反映设备要多久才能恢复运行。两者结合，就能把凭感觉变成有依据的结论。
本文介绍如何正确计算MTBF和MTTR、这两个数值与可用率和OEE有何关系，以及哪些常见错误会让数据失去价值。一个虚构计算示例将带您一步步完成计算。
MTBF和MTTR是什么意思？
MTBF 是“Mean Time Between Failures”的缩写，中文称平均故障间隔时间。该指标描述可修复设备平均运行多久会再次发生故障。MTBF越高，设备越可靠。
MTTR 是“Mean Time To Repair”的缩写，有些资料也写作“Mean Time To Restoration”，即平均修复时间，指发生故障的设备平均需要多长时间恢复功能。MTTR越低，维护部门响应越快，停机时间越短。
设备维护的术语由EN 13306定义。其中区分了纯修理时间和恢复所需的全部时间。在实践中，这意味着：请在内部明确规定哪些时间段计入MTTR。否则就是在拿苹果和梨作比较。
区分：MTTF
对于不修理而是直接更换的零件，例如球轴承、熔断器或继电器，使用的是 MTTF （“Mean Time To Failure”）：即首次故障前的平均时间。MTBF则适用于可修复的系统，如一台机器、一台泵或一整条生产线。
公式：如何计算MTBF和MTTR
两个指标都是简单的平均值。关键是要针对同一统计周期和同一台设备进行计算。
- MTBF = 实际运行时间 ÷ 故障次数
- MTTR = 故障停机时间总和 ÷ 故障次数
- 技术可用率 = MTBF ÷ （MTBF + MTTR）
- 故障率 λ = 1 ÷ MTBF（前提是假设故障率恒定）
实际运行时间是计划运行时间减去因故障停机的时间。保养、清洁或无生产的周末等计划停机，既不算运行时间，也不算故障。
虚构计算示例：一条灌装线一个月的数据
以一条三班制运行的灌装线为例。在统计月份内，计划生产600小时。维护部门记录了五次非计划故障，停机时间如下：
| 故障 | 原因 | 停机时间 |
|---|---|---|
| 1 | 贴标机传感器脏污 | 0.5 h |
| 2 | 输送带电动机保护断路器跳闸 | 1.0 h |
| 3 | 封盖工位电磁阀损坏 | 2.5 h |
| 4 | 驱动装置轴承损坏，仓库无备件 | 9.0 h |
| 5 | 插接件松动 | 2.0 h |
| 合计 | 15.0 h |
由此得出：
- 实际运行时间 = 600 h – 15 h = 585 h
- MTBF = 585 h ÷ 5 = 117 h
- MTTR = 15 h ÷ 5 = 3 h
- 技术可用率 = 117 ÷ （117 + 3） = 0.975，即97.5%
乍一看结果不错。但表格透露的信息比平均值更多：仅一次故障（轴承损坏）就造成了一半以上的总停机时间。而其中大部分时间是在等备件，而不是修理本身。
平均值告诉您存在问题，单项数值告诉您问题在哪里。
MTBF、MTTR与OEE的关系
OEE（Overall Equipment Effectiveness，设备综合效率）是衡量设备生产率最常用的指标。它由三个因子组成：
- 可用率： 实际运行时间 ÷ 计划生产时间
- 性能： 实际产量 ÷ 运行时间内的理论产量
- 质量： 合格品 ÷ 生产总数
公式为： OEE = 可用率 × 性能 × 质量。三个因子均以0到1之间的比例代入。
注意：OEE中的可用率并不等同于由MTBF和MTTR算出的技术可用率。OEE可用率包含计划生产时间内发生的所有停机，也就是还包括换型时间、缺料或缺员。而MTBF和MTTR只考虑技术故障。
OEE计算：示例续
在这个虚构示例中，除了15小时故障停机外，计划生产时间内还有25小时用于换型和清洁。也就是说，生产线在600小时中运行了560小时。性能为90%，合格率为98%。
- 可用率 = 560 h ÷ 600 h ≈ 93.3%
- OEE = 0.933 × 0.90 × 0.98 ≈ 0.82，即约82%
这对维护部门是一个有用的参照：在40小时的可用率损失中，有15小时源于技术故障。降低MTTR就能直接提高OEE，而无需改动换型流程或质量。
MTTR里包含什么？把时间拆解清楚
MTTR看起来是一个数字，实际上由多个阶段组成。想要降低它，就必须知道哪个阶段耗时最多：
- 报修时间： 从故障发生到通知维护部门。
- 响应时间： 直到专业人员到达设备现场。
- 诊断： 查找原因、读取故障记录、测量。
- 备件采购： 从仓库领取零件，或者在缺货时进行采购。
- 维修： 拆卸、安装、调整。
- 重新启动： 功能测试、放行、生产线启动。
在许多企业中，真正的修理反而是最短的阶段。大部分时间耗费在诊断和等待备件上。因此最大的改进空间正在于此。
数据基础：规范记录故障
指标的质量取决于背后的数据。在报告MTBF和MTTR之前，每次故障都应按相同的最低要求记录：
- 设备和部件，最好附唯一的设备编号
- 停机开始和结束的具体时间
- 故障现象和查明的原因
- 更换的零件，包括制造商和零件号
- 等待时间，例如等人员或等备件，单独记录
使用维护管理系统、表格，还是先在设备旁放一张记录表，都是次要的。重要的是所有班次都按同样的规则记录。
如何改善MTBF和MTTR
提高MTBF：减少故障
- 治本而非治标： 用根本原因分析调查反复出现的故障，例如采用5-Why法或FMEA。
- 预防性维护： 周期合理的维护计划可以防止许多因磨损、缺乏润滑或脏污导致的故障。
- 状态监测： 振动测量、红外热成像检测或油液分析可以在损坏导致停机之前发现问题。
- 减少操作失误： 为操作人员提供清晰的作业指导书和培训。
降低MTTR：更快恢复运行
- 储备关键备件： 补货周期长、失效影响大的零件应放在仓库里。
- 文档触手可及： 让电气原理图、物料清单和铭牌数据在设备现场以数字形式可查。
- 维护故障目录： 记录已知故障的原因和解决方法，让下一个班次不必从头查找。
- 预先打通采购渠道： 对于不储备的零件，提前明确紧急情况下从哪里、如何获得。
MTBF和MTTR的常见错误
- 短时故障未记录： 只记录超过一小时的故障，得到的MTBF就是美化过的。请规定明确的最短时长并严格执行。
- 把计划停机算进去： 保养和清洁不是故障，否则两个指标都会失真。
- 数据基数太小： 一年只有两次故障时，平均值意义不大。请观察更长的时间段或多台同类设备。
- 只看平均值： 一次长时间故障就可能严重扭曲MTTR。请务必同时查看单项数值。
- 误解制造商数据： 数据表中的MTBF（例如电源的MTBF）是实验室条件下的统计值，并不意味着每一台设备都能用那么久。
当备件决定MTTR时
在计算示例中，缺少一个轴承让MTTR增加了一倍多。这是一种典型模式：修理本身只需一小时，寻找合适的零件却要半天甚至更久。对于老旧设备、停产组件或国外制造商的零件，情况尤其困难。
KTB Europe是一家来自汉堡的家族企业，自1976年起在全球采购各品牌备件和MRO物料。您可以把零件号、铭牌照片或描述发给我们。如果原装件已无法供货，我们会寻找合适的替代件。如何系统地识别并储备关键零件，请参阅我们的 备件管理页面。紧急情况可参考我们关于 紧急备件采购的文章，如何预防故障则请参阅文章 如何制定维护计划.
您在寻找某个特定零件？如需询价，请访问 联系页面.
结语
MTBF和MTTR计算简单且很有启发性，前提是数据准确。MTBF反映设备运行有多可靠，MTTR反映您的组织对故障的响应有多快。结合OEE，您就能看出损失中有多大比例是技术原因造成的。从规范的故障记录做起，把MTTR拆解为各个阶段，并从耗时最多的环节入手改进。
常见问题
如何计算MTBF？
用设备的实际运行时间除以同一时期内的非计划故障次数。例如，一台机器运行585小时，期间故障五次，MTBF就是117小时。保养或清洁等计划停机既不算运行时间，也不算故障。
MTBF和MTTR有什么区别？
MTBF描述设备在两次故障之间平均运行多久，衡量的是可靠性。MTTR描述发生故障的设备平均需要多久才能恢复运行。目标是高MTBF和低MTTR。
多少MTBF值算好？
没有普遍适用的参考值，因为MTBF在很大程度上取决于设备类型、负荷和记录规则。最有意义的是同一设备随时间的比较，或同类设备之间的比较。关键是始终按照相同的规则记录故障。
MTBF、MTTR和OEE之间有什么关系？
由MTBF和MTTR可以算出技术可用率：MTBF除以MTBF与MTTR之和。OEE可用率的范围更广，还包括换型时间或缺料等停机。降低MTTR也能提高OEE。
设备数据表中的MTBF是什么意思？
数据表中的MTBF是在规定条件下测定或计算出的统计值。它描述的是大量设备的平均表现，而不是单台设备的寿命。单台设备可能明显更早或更晚发生故障。