MTTRとMTBFを正確に測定：メンテナンス最適化のためのソフトウェアアプローチ

平均修復時間（MTTR）とは？

オートメーションソフトウェアにおいて、MTTR（Mean Time To Recovery：平均修復時間）は、機器がどれだけ容易に診断され、自動運転状態に復帰できるかを判断する指標です。MTTRは機械を生産的な状態に復帰させるための平均時間であり、機械効率の良い基準を提供します。他の指標と組み合わせると、制御エンジニアとメンテナンススタッフを、低減可能な迷惑障害の可能性へ導くことができます。

図1. 産業機械。

機械故障

すべての機械には、機械を停止させオペレーターやメンテナンススタッフに通知する故障やアラームがあります。これらの故障は簡単にクリアできる場合もあれば、期待通りに応答しないコンポーネントへメンテナンススタッフを誘導する場合もあります。MTTR計算を使用することで、制御ソフトウェア開発者は故障説明を明確で解釈しやすいものにできます。

MTTRの計算

エンジニアはMTTRを手動で簡単に計算できます。または、基本的なロジックを使用してマシンコントローラーに書き込み、機械が生産中であればいつでも訓練された技術者が値を見られるようにできます。式は以下の通りです。

MTTR = 故障からの復旧時間の合計 / 故障の数

例えば、ある機械がシフト中に10回故障し、それらの故障に関連するダウンタイムが25分だったとします。するとMTTR = 25分 / 10、MTTR = 2.5分となります。故障の内容によっては、オペレーターが十分に速く反応できるほど故障が明確でないことを意味するかもしれません。

MTTRの活用

MTTRが計算されると、ソフトウェア開発者と制御エンジニアはその情報を用いて、故障とアラームがどれだけ効率的で記述的かを知ることができます。MTTRはまた、オペレーターとメンテナンススタッフが故障に対処する速度も示します。

図2. 産業機械を監視し、故障によるスパイクに気づく。画像提供：Chris Liverani

オペレーターが機械にいなかったり、メンテナンススタッフが故障をクリアしなかったりすることによる誤差を除くため、時間記録デバイスを「オペレーターが故障を確認するのにかかった時間」のみを見るように変更できます。故障を確認するのにかかった時間を故障の数で割ることで、オペレーターが機械に到着し、故障を読み、行動するまでの時間を理解できます。これは、総合設備効率（OEE）がなぜ低いのか、なぜダウンタイムが長いのかを判断する際に有用な情報となります。

平均故障間隔（MTBF）とは？

MTBFは平均故障間隔であり、あるシステム故障から次の故障までの平均時間です。制御ソフトウェア設計者として、機械的またはデバイス関連の故障については、そのデバイスや機械的干渉が修正されるまで発生し続けるため、あまり対処できない場合もあります。しかし、オペレーター関連の故障にMTBFを使用すれば、オペレーターがどれくらいの頻度でミスをし、生産損失を引き起こしているかを判断できます。

オペレーター故障

オペレーター故障は、オペレーターが自動化装置とやり取りして作業を継続する必要があるときはいつでも発生します。これは、自動化が難しいコンポーネントの取り付けや、組み立て用部品の装置への装填などが該当します。

オペレーターが自動化装置とやり取りする必要がある場所では、オペレーターがタスクを正しく完了したかを確認するためのセンサーやビジョンシステムが必要です。これらのシステムは、オペレーターが仕事を正しく実行していないと検知した場合に故障を発生させます。これらの故障は正当であり、頻繁に発生すると機械の生産速度を低下させます。

MTBFの計算

MTBFの計算はMTTRと非常に似ていますが、特定の故障を見ています。式は比較的シンプルです。

MTBF = 故障間の時間の合計 / 故障の数

ただし、この計算は非常に特定の故障を見る場合にのみ有用であり、オペレーター故障だけに限定する必要はありません。また、繰り返し発生する故障を受けている場合、そのリカバリへの影響を知りたいとき、MTBFを他の指標から差し引くことができます。

図3. MTTRとMTBFは生産ラインの問題を防ぎ、効率低下とコスト増大を抑制できる。

信頼性向上のための指標統合

機械オーナーや製造エンジニアは通常、機械のOEEを用いて部品製造の出来栄えを判断しますが、他の指標を用いることで問題の根本に迫ることができます。MTTRまたはMTBFを使用し、見る故障を調整することで、どの故障が最大のOEE低減と最長ダウンタイムを引き起こしているかを特定できます。

制御ソフトウェア設計者として、MTTRを用いてオペレーターやメンテナンススタッフが容易に理解できる、よりクリーンで堅牢な故障を開発できます。MTBFを用いて機械OEEのより正確な描写を提供できます。これらの指標を組み合わせることで、機械効率のより明確で正確なスナップショットを開発できます。これは、装置メーカーだけでなく、顧客と生産スタッフにとっても重要です。