Los parámetros RAMS paso a paso. ¿Qué es el MTBF?

Desde Leedeo Engineering cuando llevamos a cabo estudios RAMS para nuestros clientes observamos la dificultad en diferenciar los diferentes parámetros u objetivos de fiabilidad, mantenibilidad y disponibilidad (objetivos RAM) que caracterizan los productos, sistemas o instalaciones y que en muchas ocasiones vienen determinados en las licitaciones o especificaciones del cliente final.

De este modo, presentamos en este artículo, con una aproximación gráfica y de forma muy sencilla, los valores más relevantes en los estudios RAM así como las estrategias de optimización y mejora. A continuación presentamos los parámetros que definiremos, explicaremos y se entenderán en este artículo:

Indicadores RAM de mayor importancia

MTTF: Mean Time To Failure - Tiempo medio hasta el fallo

MDT: Mean Down Time - Tiempo medio fuera de servicio

MUT: Mean Up Time - Tiempo medio en servicio

MTBF: Mean Time Between Failure - Tiempo medio entre fallos

λ: Tasa de fallo 

MTTR: Mean Time To Repair - Tiempo medio de reparación

Como se observa en el gráfico anterior, tenemos un sistema que a lo largo del tiempo (en azul) está funcionando correctamente hasta que aparece un fallo (rayo en rojo). Cuando aparece el fallo, el sistema está durante un tiempo fuera de servicio (en amarillo) y, pasado un tiempo (suponemos una vez reparado), éste pasa a estar de nuevo en servicio (en azul). 

El estado de "en servicio" (en azul) permanecerá hasta que al cabo de un tiempo, aparece, nuevamente un fallo (rayo en rojo). 

¿Que significa el parámetro MTTF?

El parámetro MTTF son las siglas de Mean Time To Failure (Tiempo medio hsata el fallo) y es el tiempo en que el sistema está activo, cumpliendo las funcionalidades por las cuales ha sido diseñado. En los sistemas reparables (donde el sistema puede ir a un fuera de servicio y ponerse en marcha de nuevo una vez reparado), el MTTF y el MUT (Mean Up Time, Tiempo medio en servicio) son exactamente iguales. 

Es muy habitual confundir el MTTF y el MTBF. Como se observa fácilmente en la anterior gráfica, la diferencia entre ambos parámetros es el tiempo MDT (Mean Down Time), en amarillo es el tiempo el cual el sistema está fuera de servicio. De este modo, podemos decir que MTBF = MTTF + MDT. Cierto es que para elementos no reparables el MTBF y el MTTF son iguales.

Como observamos pues, el MTTF es realmente el parámetro que nos dice, que una vez puesto el sistema en servicio (por primera vez o después de un mantenimiento correctivo, por ejemplo), cuanto tiempo tenemos previsto que se mantenga en servicio.

¿Que significa el parámetro MTBF?

El parámetro u objetivo MTBF es, dentro del campo de la Ingeniería RAMS, el más utilizado, solicitado y extendido. El MTBF (Mean Time Between Failures, Tiempo medio entre fallos), nos indica cual es la previsión que se tiene de cada cuanto el sistema fallará. A veces, sobretodo en material rodante (rolling stock en inglés) tiene utilidad utilizar el MKBF (Mean Kilometers Between Failure). 

El MTBF, responde a la pregunta, ¿cada cuantas horas se prevé que aparezca un fallo al sistema bajo análisis? El MTBF está totalmente ligado a la fiabilidad del equipo, producto o instalación. 

En modelos y distribuciones exponenciales, las más extendidas en el sector por su relación de simplicidad y buenos resultados, con tasas de fallo constantes, se define la fiabilidad (reliability en inglés) como:

R(t) = exp(-λt)

Dónde R(t) es la fiabilidad de un componente o sistema en un tiempo dado. La función devuelve resultados entre 1 y 0 [t=0, t=infinito]. Los resultados deben interpretarse como la probabilidad de que dicho componente esté funcionando a un tiempo t. En estos modelos se considera el MTBF como la inversa de tasa de fallo:

MTBF = 1 / λ

El MTBF puede obtenerse, de manera justificada, mediante normativa IEC, Handbook, o bases de datos de fiabilidad.

¿Que significa el parámetro MDT?

El parámetro MDT (Mean Down Time, tiempo medio fuera de servicio), es el tiempo el cual un sistema estará sin funcionar correctamente cuando aparece un fallo. Entrando en detalle, el tiempo MDT se divide entre el tiempo hasta que se detecta el fallo del equipo (y por tanto, a partir del cual podemos ordenar su reparación), más el tiempo que tarda en reparse, el llamado MTTR (Mean Time To Repair).

Es importante hacer una mención especial al "Tiempo hasta Detección del Fallo". Durante este tiempo se considera que el riesgo es extremádamente crítico ya que existe un sistema que no funciona correctamente mientras se cree que está servicio y funcionando correctamente. Por tanto, este tiempo debe minimizarse al máximo, siendo intolerable en muchas aplicaciones que este tiempo sea diferente a pocos segundos o milisegundos.

¿Que significa el parámetro MTTR?

El MTTR es el tiempo medio en que se tarda en reparar el equipo, producto o instalación bajo análisis. De este modo, el MTTR nos indica la capacidad o bondad de reparación y el objetivo es que este sea lo más pequeño posible. Como se observa en el gráfico, el MTTR se divide en el diagnosis del fallo en cuestión, la posible sustitución de equipos, el ajuste de los mismos o del propio sistema al introducir un equipo nuevo y finalmente, su puesta en servicio de nuevo. El MTTR está totalmente ligado a la mantenibilidad del equipo, producto o instalación. Es decir, el parámetro cuantitativo de la mantenibilidad (la maintenability, "M") es el MTTR.

¿Porque siempre hablamos de "Mean Time" o "Tiempo Medio"?

Como podemos observar, en todos los casos, cuantos hablamos de objetivos o valores RAM, siempre lo hacemos como "Tiempo Medio de". La explicación de esta particularidad es que estos parámetros están calculados en base a un análisis estadístico y son proyecciones o probabilidades de lo que puede suceder en el futuro. Además, estas proyecciones (en su proceso de análisis más sencillo) se acostumbran a llevar a cabo bajo una aproximación del modelo exponencial que deriva en tener una tasa de fallo constante a lo largo del tiempo de vida del producto.

En Leedeo Engineering somos especialistas en los análisis RAMS y en calcular y determinar los parámetros/objetivos RAMS de los productos, sistemas o instalaciones, así como en la optimización de los mismos. Confíe en nosotros para desarrollar las actividades RAMS de sus proyectos. Contacto>>