Cara menghitung MTBF dan MTTR, dan cara membacanya dengan benar

Pengertian MTBF, MTTR, dan MTTF

MTBF (mean time between failures) adalah rata-rata waktu operasi sebuah aset di antara dua kegagalan. Kosakata keandalan IEC 60050-192 memakai istilah yang lebih tepat, mean operating time between failures, untuk menegaskan bahwa yang dirata-ratakan adalah waktu operasi, bukan waktu kalender^[1]. MTBF berlaku untuk item yang dapat diperbaiki: pompa, kompresor, mesin injeksi, atau conveyor, yang setelah rusak diperbaiki lalu dijalankan kembali.

Huruf R pada MTTR lebih bermasalah. Di lapangan, MTTR biasa dibaca sebagai mean time to repair, rata-rata waktu perbaikan. IEC 60050-192 memakai singkatan yang sama untuk mean time to restoration, rata-rata waktu sampai pemulihan^[1]. Waktu pemulihan dihitung sejak kegagalan terjadi sampai item kembali mampu menjalankan fungsinya, sehingga mencakup waktu sebelum kegagalan disadari serta keterlambatan administratif dan logistik. Waktu perbaikan aktif hanyalah salah satu bagiannya.

Kedua indikator bertumpu pada istilah yang sering dianggap sudah jelas, yaitu kegagalan. EN 13306 mendefinisikan kegagalan sebagai hilangnya kemampuan sebuah item untuk menjalankan fungsi yang disyaratkan, dan membedakannya dari fault, yaitu keadaan item setelah kegagalan terjadi^[2]. Definisi ini terdengar akademis, tetapi dialah yang menentukan kejadian mana yang masuk hitungan.

Pedoman metrik SMRP, asosiasi profesi pemeliharaan dan keandalan, sejalan dengan pengertian pemulihan tersebut: MTTR adalah rata-rata waktu yang dibutuhkan untuk mengembalikan aset ke kemampuan operasi penuhnya setelah kehilangan fungsi^[3]. Dengan kata lain, jam berhentinya aset dihitung sampai aset benar-benar siap dipakai produksi, bukan sampai teknisi meletakkan kunci pas.

Untuk item yang tidak diperbaiki melainkan diganti, seperti bearing, seal mekanis, atau sekring, dipakai MTTF (mean time to failure): rata-rata waktu operasi sampai item itu gagal^[4]. Pembedaan ini penting dalam praktik. Bearing pada sebuah pompa memiliki MTTF, sedangkan pompa sebagai satu kesatuan, yang bearing-nya diganti setiap kali rusak, memiliki MTBF.

Rumus MTBF, MTTR, dan MTTF

Ketiga indikator dihitung dari catatan yang sama: kapan aset berjalan, kapan gagal, dan berapa lama sampai pulih. Rumus dasarnya adalah rata-rata sederhana, sebagaimana dipakai dalam pedoman metrik SMRP^[3].

Catatan pada rumus MTTF sering terlewat. Bila sebagian unit masih berjalan di akhir pengamatan, misalnya bearing yang belum pernah diganti, datanya disebut tersensor dan memerlukan metode estimasi yang memperhitungkannya^[4]. Menghitung MTTF hanya dari unit yang sudah gagal membuat angkanya tampak lebih pendek dari kenyataan, karena unit yang paling awet justru belum masuk hitungan.

Contoh perhitungan untuk satu pompa

Ambil contoh sebuah pompa sirkulasi air pendingin yang dirancang berjalan terus-menerus. Angka berikut adalah ilustrasi, bukan data dari pabrik tertentu, tetapi urutan hitungannya sama dengan yang dipakai di lapangan.

1. 1Waktu operasi = 4.320 − 120 − 24,0 = 4.176 jam. Berhenti terencana dan waktu pemulihan tidak dihitung sebagai waktu operasi.
2. 2MTBF = 4.176 ÷ 4 = 1.044 jam.
3. 3MTTR = 24,0 ÷ 4 = 6,0 jam.
4. 4Ketersediaan = 1.044 ÷ (1.044 + 6,0) = 1.044 ÷ 1.050 = 99,4%. Pemeriksaan ulang: 4.176 ÷ (4.176 + 24,0) = 4.176 ÷ 4.200 = 99,4%.

Rata-rata ini menyembunyikan sebaran yang lebar. Pemulihan tercepat selesai dalam 3,0 jam, yang terlama 8,5 jam, hampir tiga kali lipatnya. Untuk empat kejadian, sebaran seperti itu wajar, dan justru di situlah pelajarannya. Pertanyaan yang berguna bukan "berapa MTTR kita", tetapi "apa yang membuat kejadian kedua memakan waktu jauh lebih lama".

Dari MTBF dan MTTR ke ketersediaan

MTBF dan MTTR paling berguna ketika digabungkan. Aset yang jarang rusak tetapi butuh berhari-hari untuk pulih bisa sama tidak tersedianya dengan aset yang sering rusak tetapi cepat pulih. Hubungan keduanya dinyatakan dalam rumus ketersediaan.

Ebeling membedakan beberapa jenis ketersediaan menurut waktu henti yang dimasukkan^[4]. Inherent availability hanya memperhitungkan waktu perbaikan korektif aktif, sehingga menggambarkan kemampuan desain aset dan keterampilan perbaikannya. Ketersediaan operasional juga memasukkan keterlambatan logistik dan administratif, sehingga lebih dekat ke pengalaman produksi sehari-hari.

Pada contoh pompa, MTTR 6,0 jam adalah waktu pemulihan penuh, termasuk menunggu suku cadang. Hasil 99,4% karena itu lebih dekat ke ketersediaan operasional. Jika hanya waktu perbaikan aktif yang dipakai, misalnya 3,0 jam per kejadian seperti uraian di bagian berikutnya, hasilnya 1.044 ÷ (1.044 + 3,0) = 1.044 ÷ 1.047 = 99,7%. Selisih kedua angka itu adalah waktu yang hilang bukan karena pekerjaan teknik, melainkan karena menunggu.

Angka 99,4% juga terdengar tinggi, dan itu salah satu alasan persentase ketersediaan saja jarang cukup untuk rapat pemeliharaan. Selisihnya dari 100% setara dengan 24 jam berhenti mendadak dalam empat kejadian. Bila pompa itu memasok air pendingin ke beberapa mesin injeksi, konsekuensi setiap kejadian, bukan persentasenya, yang menentukan seberapa serius angka itu.

MTBF bukan umur pakai

Salah baca yang paling umum adalah memperlakukan MTBF sebagai umur. MTBF 1.044 jam tidak berarti pompa akan berjalan 1.044 jam lalu rusak, dan tidak berarti pompa aman sampai jam ke-1.044. MTBF adalah rata-rata: sebagian kegagalan terjadi jauh lebih awal, sebagian lagi jauh lebih lambat.

Salah baca ini makin menyesatkan karena banyak perhitungan keandalan memakai asumsi laju kegagalan konstan. Dengan asumsi itu, waktu antarkegagalan mengikuti distribusi eksponensial, dan MTBF sama dengan kebalikan laju kegagalan, yaitu 1 ÷ λ^[4]. Konsekuensinya sering mengejutkan: peluang sebuah item bertahan sampai waktu yang sama dengan MTBF-nya hanya sekitar 36,8%.

O'Connor dan Kleyner mengingatkan bahwa MTBF kerap disalahartikan sebagai umur pakai yang diharapkan, dan bahwa asumsi laju kegagalan konstan tidak berlaku untuk item yang mengalami keausan^[5]. Bearing, sikat karbon, dan seal mekanis umumnya aus, sehingga laju kegagalannya naik seiring pemakaian. Untuk item seperti itu, satu angka rata-rata tidak cukup. Bentuk distribusinya, yang lazim dianalisis dengan distribusi Weibull, jauh lebih berguna untuk menentukan kapan penggantian terencana masuk akal^[4].

Mengurai MTTR menjadi tahap-tahapnya

MTTR yang dilaporkan sebagai satu angka menyembunyikan di mana waktunya habis. Satu kejadian pemulihan biasanya terdiri dari beberapa tahap: kegagalan disadari dan dilaporkan, teknisi datang dan mendiagnosis, suku cadang dicari atau dipesan, perbaikan dikerjakan, lalu aset diuji dan diserahkan kembali ke produksi. Gambar berikut mengurai MTTR 6,0 jam pada contoh pompa. Pembagiannya juga ilustrasi.

Pada ilustrasi ini, separuh waktu pemulihan, yaitu 180 menit, habis untuk deteksi dan menunggu suku cadang, dua tahap yang hampir tidak melibatkan keterampilan teknisi. Tim yang hanya berusaha mempercepat perbaikan akan menggarap bagian yang lebih kecil. Dalam kasus seperti ini, suku cadang kritis yang tersedia di gudang, atau alarm yang langsung sampai ke teknisi jaga pada shift malam, berpeluang memangkas MTTR lebih banyak daripada teknisi yang bekerja lebih cepat.

Agar MTTR dapat diurai, work order perlu mencatat lebih dari jam mulai dan jam selesai. Minimal: kapan kegagalan terjadi atau terdeteksi, kapan teknisi mulai bekerja, kapan pekerjaan tertahan menunggu suku cadang dan kapan dilanjutkan, kapan perbaikan selesai, dan kapan aset diserahkan kembali. Di CMMS, cap waktu ini bisa diisi teknisi dari lokasi kerja, dan sebagian dapat diambil otomatis dari status mesin.

Jebakan kualitas data

MTBF dan MTTR hanya sebaik data di bawahnya. Wireman menekankan bahwa indikator pemeliharaan bergantung pada data yang tercatat dengan benar di sistem work order^[6]. Tanpa itu, indikator menghasilkan angka yang tampak meyakinkan tetapi tidak menggambarkan apa pun. Enam jebakan berikut paling sering ditemui.

• Tidak ada definisi tertulis tentang kegagalan. Apakah berhenti lima menit karena sensor kotor dihitung? Bagaimana dengan pompa yang masih berputar tetapi debitnya turun di bawah kebutuhan proses? Menurut pengertian EN 13306, yang kedua sudah merupakan kegagalan bila fungsi yang disyaratkan tidak lagi terpenuhi^[2]. Pabrik perlu menuliskan batasnya, lalu memakainya secara konsisten.
• Jam yang dipakai tidak jelas. Waktu kalender, waktu terjadwal, dan waktu operasi menghasilkan MTBF yang sangat berbeda. Pompa cadangan yang hanya berjalan beberapa jam sebulan akan tampak luar biasa andal bila dihitung dengan waktu kalender. Jam operasi dari hour meter atau status mesin adalah dasar yang paling jujur.
• MTTR dimulai dari work order, bukan dari kegagalan. Bila jam mulai adalah saat work order dibuat, waktu antara mesin berhenti dan laporan masuk hilang dari perhitungan. Pada shift malam, rentang itu bisa menjadi bagian yang cukup besar.
• Sampel terlalu kecil. Empat kegagalan bukan dasar statistik yang kokoh. Pada contoh pompa, jika salah satu dari empat kejadian ternyata lebih tepat dicatat sebagai penyetelan, MTBF naik dari 1.044 menjadi 4.176 ÷ 3 = 1.392 jam, sepertiga lebih tinggi, tanpa ada yang berubah pada pompa. Buku teks keandalan menyediakan cara menghitung selang kepercayaan untuk MTBF, dan dengan sedikit kegagalan selang itu lebar^[5].
• Mencampur aset yang berbeda. MTBF gabungan untuk "semua pompa" mencampur pompa baru dan tua, pompa air bersih dan pompa slurry. Satu aset yang bermasalah berulang (bad actor) dapat tersembunyi di rata-rata yang tampak wajar. Bila perlu digabung, hitung dari total waktu operasi dan total kegagalan, bukan rata-rata MTBF tiap aset, dan tetap tampilkan rincian per aset.
• Pekerjaan terencana tercampur dengan pemulihan. Penggantian komponen yang dijadwalkan bukan pemulihan setelah kegagalan. Bila work order preventif ikut dihitung, MTTR dan MTBF sama-sama terdistorsi.

Memakai angka untuk memutuskan tindakan

Nilai MTBF dan MTTR tidak terletak pada angkanya, tetapi pada pertanyaan yang dimunculkannya. Keduanya paling berguna ketika dibaca bersama dan dibandingkan dengan tren aset itu sendiri, bukan dengan angka patokan dari pabrik lain yang definisinya tidak diketahui. Wireman menempatkan indikator seperti ini dalam hierarki indikator yang lebih luas, sehingga setiap angka dapat ditelusuri ke penyebab dan tindakan di bawahnya^[6].

Arah tindakan pada tabel itu adalah titik awal diskusi, bukan resep. MTBF yang turun pada sebuah kompresor, misalnya, bisa berasal dari mutu suku cadang, perubahan beban produksi, atau prosedur perawatan yang berubah. Angkanya menunjukkan di mana harus melihat; analisis akar masalah menunjukkan apa yang harus diubah.

Perhatikan juga arah pergerakan keduanya bersama-sama. MTTR yang turun karena tim beralih ke perbaikan sementara yang cepat dapat diikuti MTBF yang ikut turun beberapa bulan kemudian. Satu indikator yang membaik belum tentu berarti aset membaik.

Langkah menghitung dan memantau MTBF dan MTTR

1. 1Tuliskan definisinya. Apa yang dihitung sebagai kegagalan, kapan waktu pemulihan dimulai dan berakhir, dan jam apa yang menjadi dasar waktu operasi.
2. 2Hitung per aset. Mulailah dari aset kritikal, misalnya pompa utama, kompresor, atau mesin injeksi di lini terpadat. Angka per kategori baru dibuat setelah angka per aset tersedia.
3. 3Ambil jam operasi dari sumber yang andal. Hour meter, PLC, atau status mesin lebih dapat dipercaya daripada perkiraan dari jadwal produksi.
4. 4Lengkapi cap waktu di work order. Catat saat deteksi, mulai kerja, tertahan, selesai, dan serah terima, serta bedakan work order korektif dari preventif.
5. 5Pilih periode yang cukup panjang. Untuk aset yang jarang gagal, periode bergulir dua belas bulan lebih stabil daripada angka bulanan. Tampilkan jumlah kegagalan di samping MTBF agar pembaca tahu seberapa kuat dasarnya.
6. 6Urai MTTR per tahap. Tentukan tahap terbesar dan jadikan itu sasaran perbaikan pertama.
7. 7Tinjau secara rutin dan kaitkan dengan tindakan. Setiap aset yang menonjol perlu pemilik, analisis penyebab, dan keputusan yang tercatat.

Kesimpulan

Rumus MTBF dan MTTR hanya pembagian sederhana. Yang sulit adalah semua keputusan di sekitarnya: apa yang disebut kegagalan, jam mana yang dipakai, kapan pemulihan dianggap selesai, dan berapa kejadian yang cukup untuk menarik kesimpulan. Pabrik yang menuliskan keputusan itu dan memakainya secara konsisten mendapatkan angka yang bisa dibandingkan dari bulan ke bulan.

Membacanya pun perlu kehati-hatian yang sama. MTBF adalah rata-rata jangka panjang, bukan jadwal kegagalan berikutnya. MTTR baru bisa ditindaklanjuti setelah diurai menjadi tahap-tahapnya. Dibaca bersama, keduanya menunjukkan aset mana yang perlu diperhatikan dan bagian proses mana yang paling banyak membuang waktu; tindakan yang tepat tetap ditentukan oleh analisis tim di lapangan.