MTBF的意義

2017-09-06 by:CAE仿真在線來源:互聯網

MTBF的意義(1)

MTBF (Mean Time Between Failure)其直譯是“失效之間的平均時間”,用中文解釋就是“平均無故障工作時間”。

1、“平均無故障工作時間”和“無故障工作時間”的理解

“平均無故障工作時間”和“無故障工作時間”是兩個不同的概念,“平均無故障工作時間”表示的是一批產品無故障上作時間的平均值,“無故障工作時問”是指批產品第一次出現故障前的工作時間。“如果產品的MTBF指標達到4500h ,意味著如果1臺機器24 h開機連續正常運行,大約平均可以運行5年(8760h/l年)多的時間不發生硬件故障。”這是經常出現在產品宣傳中的一句話,它就是通過混淆以上兩個概念來誤導消費者的,讓消費者認為MTBF就是“無故障工作時間”;舉個例子說明:

從一批產品中抽取n= 100件樣品進行試驗,工作10 h的失效數10臺,20h失效數20臺,30 h失效數30臺,40h失效數40臺,至此所有的產品全部失效,求該產品的MTBF和相應的失效數。

得到:

工作到30h的失效數為10+20+30=60。所以產品的MTBF為30 h,工作到30 h時相應的失效數為60臺。

由此可見,這批產品在平均無故障工作時間(MTBF)30 h時已有60臺失效,無故障工作的產品僅有40臺,所以上面的說法應改為“MTBF為45000 h的產品,在連續運行5年多的時間里,約有60%的產品會發生硬件故障。”“平均無故障工作時間”和產品失效數量的關系。即當一批產品在達到平均無故障工作時間時,50%~60%的產品會發生硬件故障。

2、MTBF與產品的平均終了壽命是不能等同的概念

我們必須了解什么是失效率,失效率(λ)的定義是“已工作到r時刻的產品,在時刻,后單位時問內發生失效的概率。稱為該產品在時刻t的失效率函數,又稱為失效率”。失效率計算公式為:

例如,100個試驗樣品,試驗到時刻t1=500h共失效48個,再繼續試驗t2=10h僅一個樣品失效,求在時刻t0和t1的失效率。代人失效率的公式,則有:

在時刻t0和t1的失效率分別是0.00096和0.00038。

通過上面的例子可以著出。失效率在不同的階段是不同的,必須明確的是。失效率的準確意思是指瞬時失效率,這個瞬時失效率在不同的時刻是不同的,所以說失效率是時刻t的函數。為了使用方便,在業界通常去掉了“瞬時”這兩個字。MIL-HDBK-338標準中所提到的平均失效率(指浴盆曲線的盆底階段)也僅是針對盆底階段的平均值,未考慮損耗階段。這樣從產品的整個使用階段看還是瞬時失效率的概念。

MTBF根本就不是為了求證產品的終了壽命而提出的。不能簡單地用瞬時失效率來表征產品的終了壽命。好的產品年失效率為0.02%,而差的產品年失效率為2%,那么評價這兩組產品哪一組更“健康”,更能夠可靠工作的“平均無故障工作時間“就有意義了。

3、可靠性學科中的壽命和MTBF的意義

可靠性學科中的產品壽命,不是指產品報廢前的工作時間,而是發生故障前的一段時間。公認的壽命是指自然或不自然的消亡,在生命過程中的生、意外傷害是不影響壽命統計的。在可靠性學科中,與公認的平均壽命概念相同的是“平均無故障時間”( Mean TimeTo Failure),簡稱MTTF,它一般用來表征一次消亡或報廢的產品(如元器件產品)。由于MTBF和MTTF在計算方法上一致,因此,很容易將兩者的壽命概念也等同看待,這就是解釋不清MTBF和MTTF區別的主要原因,也是導致產品壽命的定義和公認壽命意義混淆的原因。

4、可靠壽命、中位壽命與特征壽命

一批產品的可靠度R(約是時間的函數,隨著時間的延長,這批產品的可靠度會越來越低。假定開始工作時t=0,可靠度R(0)=1。以后在不同的時刻。產品的可靠度將具有不同的r值。在可靠性工作中經常需要知道,對于給定可靠水平r,產品的可靠度下降到r時的時間tr,是多少?這個時間,二就被稱為產品的可靠壽命,用可靠度公式表示為: