MTBF是电子产品靠得住性检测中最常被客户问到的指标之一。好多工厂在接单时被客户要求“提供MTBF汇报”,但真正搞明显MTBF是什么、怎么算、怎么用的企业并不多。本文从MTBF的界说、推算逻辑、常见误区三个维度,把这项靠得住性指标讲明显。

一、MTBF是什么
MTBF的全称是Mean Time Between Failures,中文接装均匀故障距离功夫”。它衡量的是可建复产品在两次故障之间的均匀工作功夫。
这里有一个关键分辨:MTBF合用于可建复产品,MTTF(Mean Time To Failure)合用于不成建复产品。电子设备大无数是可建复的,所以用MTBF。
MTBF的单元是幼时。一台设备的MTBF是50000幼时,不代表它能陆续工作50000幼时不坏。它的真实寓意是:在大量设备、长功夫运行的统计中,均匀每50000设备幼时发生一次故障。
换句话说,MTBF是一个统计均匀值,不是寿命承诺值。以一款MTBF为120万幼时的硬盘为例,120万幼时约为137年,并不是说该硬盘每只均能工作137年不出故障。由MTBF=1/λ可知,λ=1/137年,即该硬盘的均匀年故障率约为0.7%,一年内均匀1000只硬盘有7只会出故障。
MTBF所描述的是产品在使用寿命期内的靠得住性阐发。电子产品的寿命通常遵循“浴盆曲线”,分为三个阶段:早期故障期(失效能较高且随功夫递减)、使用寿命期(失效能根基恒定,MTBF即描述此阶段)、亏损期(失效能急剧上升)。造作商通过测试、老炼、筛选等伎俩将早期故障尽量剔除,而后提供给客户使用。
二、MTBF怎么算
MTBF的推算分两种场景:基于实测数据和基于预计模型。
基于实测数据的推算
这是最直接的步骤。如果有N台设备同时运行,总运行功夫为T,期间共发生F次故障,那么:
MTBF = T / F
好比100台设备运行1000幼时,期间共发生2次故障,MTBF = 100×1000 / 2 = 50000幼时。
在现实操作中,MTBF测试方式重要有三种:全寿命试验、按时截尾试验、定数截尾试验。
全寿命试验要求所有样品都在试验中最终都失效。但事实上必要试验样品在试验过程中全数失效,所必要的试验功夫可能长达几年、十几年甚至上百年。因而,此步骤只能能使用于产品的寿命功夫比力短的产品。
按时截尾试验指试验到划定的功夫终止。定数截尾试验指试验到出现划定的故障数或失效数时而终止。这两种截尾试验必要引入相信度水平和加快因子来推算MTBF。
基于预计模型的推算
大无数工厂没有前提做长功夫实测,所以选取预计法。预计法的主题逻辑是:把产品拆成元器件,查每个元器件的失效能,再按串联模型累加。 元器件的失效能取决于其类型、工作温度、电应力、环境前提。温度越高、应力越大,失效能越高。
常用的预计尺度蕴含:
MIL-HDBK-217:美国军标,由美国国防部靠得住性中心及Rome尝试室提出,专门用于军工产品MTBF值推算。该尺度从1995年颁布最后一版后不再更新守护,对应的国内版本为GJB/Z 299B。MIL-HDBK-217F选取了应力分析法和元件计数法分析产品的MTBF,通过元器件的数量以及零件的故障率评估产品的无故障功夫。
Telcordia SR-332:由AT&T Bell尝试室提出,是商用电子产品MTBF值推算的行业尺度。该步骤从贝尔尝试室通讯钻研中心发展起来的用于评估电信设备靠得住性预计步骤,目前最新版本为issue4-2016。给出了三种预计步骤:元器件计数法、尝试室数据法以及基于现场数据的预计法。
IEC TR 62380 / UTE C 80-810:欧洲尺度,合用于工业电子产品。
Siemens SN29500:由西门子公司研造的靠得住性预计模型,作为进行靠得住性预计的统一基础。
预计法的根基公式为:
λp = λb × πE × πQ × πC × πS × πA × πL × πT
其中λb为元器件根基失效能,π系数别离为环境成分、品质成分、利用成分、复杂性成分、电应力成分、温度成分等建改系数。元器件在加快试验温度前提下的故障率与基准环境温度前提的故障率数据,能够用于推算加快因子。
三、MTBF的常见误区
误区一:MTBF蹬宗寿命。
这是最常见的误会。MTBF是均匀故障距离功夫,不是产品寿命。一台MTBF为50000幼时的设备,可能在运行1000幼时后就出现第一次故障,也可能运行100000幼时才出现故障。MTBF描述的是故障发生的频率,不是产品能用多久。
误区二:MTBF越高越靠得住。
MTBF是一个统计指标,受预计模型、元器件数据、环境前提影响很大。用分歧尺度、分歧前提算出来的MTBF,数值可能差好几倍。拿两个分歧尺度的MTBF值直接比力,没有意思。并且MTBF预计值不应该被假定为代表用户现实丈量的现场靠得住性。
误区三:MTBF汇报能够“做”出来。
MTBF汇报是基于元器件失效能数据推算出来的,不是测出来的。但推算过程必须基于真实的产品BOM、真实的工作前提、真实的环境应力。若是BOM是假的、工作前提是编的,汇报就是废纸。预计法没有充分思考产品的出产工艺、报答成分对产品靠得住性的影响,同时在推算参数的选择上受推算人员对系数的把握和相识程杜装响很大,因而和现实值相比会有很大的差距。
误区四:MTBF合用于所有产品。
MTBF只合用于可建复产品。不成建复产品(如一次性电池、密封?椋┯玫氖荕TTF。两者不能混用。
误区五:MTBF代阐发场靠得住性。
MTBF预计值是一个基于模型的点估计值,不应该被假定为代表用户现实丈量的现场靠得住性?康米⌒栽ぜ剖且桓鲇行У墓こ坦ぞ,但那些仅仅把预计值看作一个必须超过某个指定数值的人,通常能找到步骤达到指标而对系统没有任何现实影响。
四、客户要MTBF汇报时,工厂该怎么做
第一,确认客户要的是哪种MTBF。 是基于实测数据,还是基于预计模型?用的是哪个尺度?客户有没有指定?分歧尺度算出来的了局没有可比性。
第二,确认产品的BOM和现实出货一致。 MTBF推算基于BOM,BOM变了,MTBF了局就变了。若是BOM和现实出货不一致,汇报就是废纸。
第三,确认工作前提和环境前提。 温度、电应力、环境等级,这些参数直接影响失效能?突恢付ǖ,按产品现实使用前提来。
第四,选择有资质的检测机构。 MTBF汇报的技术含量在于元器件失效能数据的正确性和推算模型的正确性。选择有靠得住性检测经验的机构。
第五,汇报不是“有就杏妆,是“算得对才杏妆。 汇报上的元器件清单、工作前提、预计模型、推算过程,都要能经得起客户审核。
五、MTBF的现实利用场景
MTBF指标通常用于以下场景:
客户招标要求:好多欧美客户在采购电子设备时,要求供给商提供MTBF汇报,作为靠得住性评估的凭据。
产品对比:统一类产品,分歧供给商的MTBF值能够作为靠得住性对比的参考。但必要把稳,分歧尺度、分歧前提下的MTBF值不能直接比力。
保建战术造订:MTBF数据能够援试祗业评估保建成本,造订合理的保建政策。例如,MTBF=1/λ可知,已知故障率就能够推算一按功夫内的故障数量,从而估算保建成本。
设计改进:通过MTBF推算,鉴别产品中失效能最高的元器件,针对性改进设计?康米⌒栽ぜ颇芄蛔魑慕闹改,显示对失效能贡献最大的部门。
守护战术规划:MTBF也摆布着所需系统守护和查抄的频率。守护战术规划者能够利用基于预测的故障地位相对概率来最幼化;Ψ。
六、MTBF与其他靠得住性指标的关系
MTBF与MTTF:MTBF用于可建复产品,MTTF用于不成建复产品。在可建复系统中,MTBF = MTTR + MTTF,即均匀故障距离功夫蹬宗均匀建复功夫加上均匀失效前功夫。
MTBF与故障率λ:当产品的寿命遵从指数散布时,其故障率的倒数就叫做均匀故障距离功夫,即MTBF = 1/λ。
MTBF与MTTR:MTTR是均匀复原前功夫,蕴含确认失效发生所必须的功夫,以及守护所必要的功夫。MTBF关注的是故障频率,MTTR关注的是建复速度。
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