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公開：2024-08-18

MTBF(Mean Time Between Failures)とは？意味をわかりやすく簡単に解説

text: XEXEQ編集部

MTBF(Mean Time Between Failures)とは

MTBFとは、Mean Time Between Failuresの略で、日本語では平均故障間隔と訳されます。製品やシステムの信頼性を表す指標の一つで、故障から次の故障までの平均的な時間を意味します。

MTBFは、製品の総稼働時間を故障回数で割ることで算出されます。例えば、ある製品が1000時間稼働し、その間に2回の故障が発生した場合、MTBFは500時間となります。

MTBFが長いほど、製品やシステムの信頼性が高いことを示します。故障頻度が低く、安定した稼働が期待できるためです。逆に、MTBFが短い場合は、故障が頻繁に発生し、メンテナンスコストが増大する可能性があります。

MTBFは、製品の設計段階から考慮される重要な指標です。設計者は、部品の選定や冗長化、保守性の向上などを通じて、MTBFを向上させるよう努めます。

MTBFは、製品の保証期間や保守契約の設定にも活用されます。MTBFを基に、適切な保証期間や保守サイクルを決定することで、故障リスクを最小限に抑えつつ、コストの最適化を図ることができるのです。

MTBFの計算方法と注意点

MTBFに関して、以下3つを簡単に解説していきます。

• MTBFの計算式と具体例
• MTBFを用いる際の注意点
• MTBFと故障率の関係性

MTBFの計算式と具体例

MTBFは、「総稼働時間÷故障回数」で計算します。例えば、ある機器が1年間(8760時間)で3回故障した場合、MTBFは8760÷3=2920時間となります。つまり、この機器は平均して2920時間ごとに1回の割合で故障することを意味します。

ただし、この計算式はあくまで平均値であり、個々の故障間隔がばらつくことがあります。例えば、初期故障や偶発的な故障が発生した場合、MTBFが大きく変動する可能性があるので注意が必要です。

MTBFを正確に算出するためには、十分な期間の稼働データが必要です。短期間のデータでは、偶発的な故障の影響を大きく受ける可能性があります。長期的なデータを収集・分析することで、より信頼性の高いMTBFを得ることができます。

MTBFを用いる際の注意点

MTBFは、製品やシステムの信頼性を表す重要な指標ですが、その使用には注意が必要です。まず、MTBFは平均値であり、個々の製品の故障時期を正確に予測するものではありません。

また、MTBFは故障の頻度を表すものであり、故障の深刻度や影響度は考慮されません。重大な故障が1回発生するよりも、軽微な故障が頻繁に発生する方が、MTBFは短くなります。したがって、MTBFだけでなく、故障の内容や影響度も合わせて評価する必要があります。

さらに、MTBFは使用環境や条件によって変化します。過酷な環境下では、MTBFが短くなる傾向があります。MTBFを参考にする際は、想定される使用環境を考慮し、適切な値を設定することが重要です。

MTBFと故障率の関係性

MTBFと故障率は密接な関係にあります。故障率とは、単位時間あたりに故障が発生する確率を表します。例えば、故障率が1%/1000時間の場合、1000時間の稼働で1%の確率で故障が発生することを意味します。

MTBFと故障率は反比例の関係にあります。MTBFが長いほど故障率は低く、MTBFが短いほど故障率は高くなります。この関係を利用して、MTBFから故障率を算出したり、故障率からMTBFを推定したりすることができます。

ただし、故障率は時間とともに変化する場合があります。初期故障期には故障率が高く、偶発故障期には故障率が一定となり、摩耗故障期には故障率が再び上昇するといった具合です。MTBFと故障率の関係を正確に把握するためには、製品のライフサイクルを考慮する必要があります。

MTBFの活用事例と効果

MTBFに関して、以下3つを簡単に解説していきます。

• 設計段階でのMTBF活用
• 保守・メンテナンス計画への反映
• MTBFの向上による効果

設計段階でのMTBF活用

MTBFは、製品の設計段階から重要な役割を果たします。設計者は、MTBFを目標値として設定し、それを達成するための設計を行います。部品の選定、冗長化、故障モードの分析などを通じて、信頼性の高い設計を目指します。

例えば、航空機の設計では、極めて高いMTBFが要求されます。重要な機器には冗長化が施され、単一の故障が致命的な事態につながらないよう設計されています。また、部品の選定においても、高信頼性のものが採用され、MTBFの向上が図られます。

設計段階でMTBFを考慮することで、製品の信頼性を初めから高いレベルに引き上げることができます。これにより、故障によるコストや損失を最小限に抑え、製品の価値を高めることができるのです。

保守・メンテナンス計画への反映

MTBFは、製品の保守・メンテナンス計画の策定にも活用されます。MTBFを基に、適切な保守間隔や交換部品の在庫量を決定することができます。これにより、故障を未然に防ぎ、稼働率を高く維持することが可能となります。

例えば、MTBFが1000時間の機器であれば、1000時間ごとに定期点検を実施することが望ましいと判断できます。また、故障しやすい部品については、MTBFを基に予備品の在庫量を決定し、迅速な交換を可能にします。

MTBFに基づいた保守・メンテナンス計画は、故障によるダウンタイムを最小限に抑え、システムの可用性を高めます。また、計画的な保守により、突発的な故障による修理コストを削減することができます。

MTBFの向上による効果

MTBFの向上は、製品やシステムの信頼性を高め、様々な効果をもたらします。まず、故障による損失を減らすことができます。故障によるダウンタイムは、生産性の低下や機会損失につながります。MTBFを向上させることで、これらの損失を最小限に抑えられます。

また、MTBFの向上は、顧客満足度の向上にもつながります。故障の少ない製品は、ユーザーから高い信頼を得ることができます。これは、ブランドイメージの向上や、リピート購入の増加といった効果をもたらします。

さらに、MTBFの向上は、ライフサイクルコストの削減にも貢献します。故障による修理コストや、交換部品のコストを抑えることができます。また、長寿命化により、製品の交換サイクルを延ばすことができ、コスト削減につながります。

MTBFの限界と他の指標との組み合わせ

MTBFに関して、以下3つを簡単に解説していきます。

• MTBFの限界と欠点
• MTTRとの組み合わせによる可用性の評価
• フォールトツリー解析などの手法との併用

MTBFの限界と欠点

MTBFは、信頼性を表す重要な指標ですが、いくつかの限界や欠点があります。まず、MTBFは平均値であるため、個々の製品の故障時期を正確に予測することはできません。故障のばらつきが大きい場合、MTBFだけでは十分な情報が得られない可能性があります。

また、MTBFは故障の頻度を表すものであり、故障の深刻度や影響度は考慮されません。致命的な故障が1回発生するよりも、軽微な故障が頻繁に発生する方が、MTBFは短くなります。したがって、MTBFだけでなく、故障の内容や影響度も合わせて評価する必要があります。

さらに、MTBFは使用環境や条件によって変化します。過酷な環境下では、MTBFが短くなる傾向があります。MTBFを参考にする際は、想定される使用環境を考慮し、適切な値を設定することが重要です。

MTTRとの組み合わせによる可用性の評価

MTBFは、故障の頻度を表す指標ですが、故障からの復旧時間は考慮されません。この復旧時間を表す指標がMTTR(Mean Time To Repair)です。MTTRは、故障が発生してから修理が完了するまでの平均時間を表します。

MTBFとMTTRを組み合わせることで、システムの可用性を評価することができます。可用性とは、システムが必要な時に使用可能である確率を表します。可用性は、MTBF÷(MTBF+MTTR)で計算されます。

例えば、MTBFが1000時間、MTTRが10時間の場合、可用性は1000÷(1000+10)=99%となります。つまり、このシステムは99%の確率で使用可能な状態にあることを意味します。MTBFとMTTRを組み合わせることで、より総合的なシステムの信頼性を評価できます。

フォールトツリー解析などの手法との併用

MTBFは、システム全体の信頼性を表す指標ですが、個々の部品やサブシステムの故障が全体に与える影響を分析するには、別の手法が必要です。その一つが、フォールトツリー解析(FTA)です。

FTAは、システムの故障をトップイベントとして、その原因となる部品やサブシステムの故障を論理的に分析する手法です。各部品の故障率やMTBFを基に、システム全体の故障確率を算出することができます。

MTBFとFTAを組み合わせることで、システムの弱点を特定し、信頼性を向上させるための方策を立てることができます。また、故障モード影響解析(FMEA)など、他の信頼性解析手法とMTBFを併用することで、より詳細な信頼性の評価が可能となります。

※上記コンテンツはAIで確認しておりますが、間違い等ある場合はコメントよりご連絡いただけますと幸いです。

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