Waktu rata-rata sebelum kerusakan

Waktu rata-rata sebelum kerusakan atau waktu rata-rata antara kegagalan (bahasa Inggris: mean time between failures, MTBF) merupakan waktu berjalan terprediksi antara kerusakan sebuah sistem mekanis atau elektronik, selama sistem beroperasi dengan normal. Waktu ini dapat dihitung sebagai waktu rata-rata aritmetik (rata-rata) antara kegagalan sebuah sistem. Istilah ini digunakan pada sistem yang dapat diperbaiki. Istilah waktu rata-rata hingga rusak (bahasa Inggris: mean time to failure, MTTF) menandakan waktu yang diprediksi hingga sebuah sistem menjadi gagal berfungsi dan tidak dapat diperbaiki lagi.^[1]

Definisi MTBF tergantung pada definisi dari apa yang dianggap menjadi sebuah kegagalan. Pada sistem yang kompleks dan dapat diperbaiki, kegagalan dapat didefinisikan sebagai sesuatu yang berada di luar kondisi desain awal yang menyebabkan sistem tersebut tidak dapat digunakan dan berstatus "untuk diperbaiki". Kegagalan yang terjadi yang dapat ditinggalkan atau ditangani dalam kondisi yang tidak dapat diperbaiki, dan tidak membuat sistem tersebut tidak dapat digunakan, tidak termasuk ke dalam kriteria kegagalan seperti ini.^[2] Selain itu, unit-unit yang dibawa untuk pemeliharaan atau pengontrolan inventori juga tidak termasuk ke dalam jenis kerusakan ini.^[3] Semakin tinggi nilai MTBF, semakin lama pula sistem tersebut bekerja sebelum mengalami kegagalan.

Waktu rata-rata sebelum kerusakan menjelaskan waktu yang diperkirakan antara dua kegagalan pada sebuah sistem yang dapat diperbaiki. Misalnya, tiga sistem yang identik mulai berfungsi dengan baik pada waktu 0 dan terus berfungsi hingga rusak. Sistem pertama mengalami kegagalan setelah 100 jam, sistem kedua mengalami kegagalan setelah 120 jam, dan sistem ketiga setelah 130 jam. MTBF sistem-sistem tersebut merupakan rata-rata dari waktu kegagalan ketiga sistem tersebut, yaitu 116,667 jam. Apabila sistem-sistem itu tidak dapat diperbaiki, MTTF sistem-sistem itu adalah 116,667 jam.

Secara umum, MTBF merupakan "waktu beroperasi" antara dua kegagalan dari sebuah sistem yang dapat diperbaiki saat beroperasi seperti yang ditunjukkan di bawah:

Untuk tiap pengamatan, "waktu mati" merupakan waktu sesaat sistem tersebut mati, yaitu setelah (lebih besar dari) momen sistem itu berjalan. Perbedaannya ("waktu mati" dikurangi "waktu beroperasi") merupakan jumlah waktu sistem tersebut berjalan antara dua kejadian tersebut.

Dengan merujuk pada gambar di atas, MTBF sebuah komponen merupakan jumlah panjang periode operasional dibagi dengan jumlah kegagalan diamati:

${\displaystyle {\text{MTBF}}={\frac {\sum {({\text{waktu mulai mati}}-{\text{waktu mulai beroperasi}})}}{\text{jumlah kegagalan}}}.}$

Dalam hal yang sama, waktu mati rata-rata (bahasa Inggris: mean down time, MDT) didefinisikan sebagai:

${\displaystyle {\text{MDT}}={\frac {\sum {({\text{waktu mulai beroperasi}}-{\text{waktu mulai mati}})}}{\text{jumlah kegagalan}}}.}$

Nilai MTBF digunakan sebagai sebuah parameter reliabilitas sistem atau untuk membandingkan sistem atau desain yang berbeda. Nilai ini hanya boleh dipahami bersyarat sebagai "waktu hidup rata-rata" (nilai rata-rata), dan bukan sebagai identitas kuantitas antara unit yang berfungsi dan yang gagal.^[1]

Karena MTBF dapat dinyatakan sebagai "(perkiraan) hidup rata-rata", banyak insinyur mengasumsikan bahwa 50% dari produk akan mengalami kegagalan sebelum ${\displaystyle t}$ = MTBF. Ketidakakuratan ini dapat membawa pada keputusan desain yang jelek. Selain itu, prediksi kegagalan probabilitas berdasarkan MTBF mengimplikasikan ketidakadaan menyeluruh dari kegagalan sistematik (yaitu, tingkat kegagalan konstan dengan hanya kegagalan instrinsik dan acak), yang tidak mudah diverifikasi.^[4] Dengan berasumsi tidak ada kerusakan sistematik, kemungkinan sistem itu bertahan selama periode ${\displaystyle T}$, dihitung sebagai exp^(-T/MTBF). Dengan demikian, probabilitas sebuah sistem menjadi rusak selama periode ${\displaystyle T}$ adalah 1 – exp^(-T/MTBF).

Prediksi nilai MTBF merupakan elemen penting dalam pengembangan produk. Insinyur bagian keandalan dan insinyur bagian desain sering menggunakan perangkat lunak keandalan untuk menghitung MTBF produk mereka berdasarkan berbagai metode dan standar (MIL-HDBK-217F, Telcordia SR332, Norma Siemens, FIDES, UTE 80-810 (RDF2000), dll.). Kalkulator keandalan Mil-HDBK-217 berkombinasi dengan perangkat lunak RelCalc (atau alat lain yang sebanding) memungkinkan tingkat keandalan MTBF dapat diprediksi menurut desain.

Konsep yang terkait erat dengan MTBF, dan penting dalam perhitungan yang melibatkan MTBF, adalah waktu mati rata-rata (bahasa Inggris: mean down time, MDT). MDT dapat didefinisikan sebagai waktu rata-rata di mana sistem mati setelah mengalami kegagalan. Biasanya, MDT dianggap berbeda dari MTTR (Mean Time To Repair). Secara khusus, MDT biasanya mencakup faktor organisasi dan logistik (seperti hari kerja atau menunggu komponen tiba), sementara itu, MTTR biasanya bermakna lebih sempit dan lebih teknis.

• Tingkat kegagalan tahunan
• Tingkat kegagalan
• Frame per stop
• Waktu rata-rata untuk diperbaiki
• Kurva bak mandi

• "Reliability and Availability Basics". EventHelix. 
• Speaks, Scott (2005). "Reliability and MTBF Overview" (PDF). Vicor Reliability Engineering. 
• "Failure Rates, MTBF, and All That". MathPages.