MTBF(平均故障間隔)是可靠度工程及制造工程學(xué)的名詞,取自英文“Mean Time Between Failures”的縮寫,意即是產(chǎn)品在操作使用或測試期間的平均連續(xù)無故障時間,需要注意的是,這里探討的MTBF并非一個實測值,而是在產(chǎn)品設(shè)計階段工程師依據(jù)理論所估算出的參考值。使用平均故障間隔時,一般假設(shè)故障的系統(tǒng)可以立刻修復(fù)。倘若故障的系統(tǒng)無法修復(fù),一般改用MTTF(故障前平均時間)來說明。
平均故障間隔并非指系統(tǒng)一定出現(xiàn)物理性損壞,而是取決于該系統(tǒng)如何定義“故障”。例如對于需要高可靠性的復(fù)雜系統(tǒng)來說,“故障”就可能指的是系統(tǒng)出現(xiàn)預(yù)期以外的狀況使得必須停止工作并維護。能通過良好的維護而加以避免,或者直接導(dǎo)致設(shè)備除役的“故障” 以及計劃內(nèi)必須使設(shè)備停止工作的維護并不在這個定義所考慮的范疇之內(nèi)。
失效時間是指上一次設(shè)備恢復(fù)正常狀態(tài)起,到設(shè)備此次失效那一刻之間間隔的時間。
MTBF值是產(chǎn)品設(shè)計時要考慮的重要參數(shù),可靠度工程師或設(shè)計師經(jīng)常使用各種不同的方法與標(biāo)準(zhǔn)來估計產(chǎn)品的MTBF值。不過這些估算的數(shù)值和實際的平均故障間隔仍有相當(dāng)?shù)牟罹?。計算平均故障間隔的目的是為了找出設(shè)計中的薄弱環(huán)節(jié)。
MTBF是可修復(fù)產(chǎn)品可靠性的一種基本參數(shù)。度量方法為:在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi),產(chǎn)品的壽命單位總數(shù)與故障總次數(shù)之比。
MTBF值是產(chǎn)品設(shè)計時要考慮的重要參數(shù),可靠度工程師或設(shè)計師經(jīng)常使用各種不同的方法與標(biāo)準(zhǔn)來估計產(chǎn)品的MTBF值。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)包括MIL-HDBK-217F、Telcordia SR332、Siemens Norm、Fides或UTE C 80-810(RDF2000)等。不過這些方法估計到的值和實際的平均故障間隔仍有相當(dāng)?shù)牟罹?。計算平均故障間隔的目的是為了找出設(shè)計中的薄弱環(huán)節(jié)。
MTBF的數(shù)學(xué)式表達:
另外,在工程學(xué)上,常用希臘字母θ來表示MTBF,既有:
在概率論中,可用?(t)形式的概率密度方程表示MTBF,既有:
此處?指的是直到下次失效經(jīng)過時長的概率密度方程——滿足標(biāo)準(zhǔn)概率密度方程——設(shè)有一個可修復(fù)的產(chǎn)品在使用過程中,共計發(fā)生過N0次故障,每次故障后經(jīng)過修復(fù)又和新的一樣繼續(xù)投入使用,其工作時間分別為:T0,T1。那么產(chǎn)品的平均故障間隔時間,也就是平均壽命為Q為:(T0+T1)/N0。
關(guān)于 MTBF值的計算方法,最通用的權(quán)威性標(biāo)準(zhǔn)是MIL-HDBK-217、GJB/Z299B和Bellcore,分別用于軍工產(chǎn)品和民用產(chǎn)品。其中,MIL-HDBK-217是由美國國防部可靠性分析中心及Rome實驗室提出并成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),專門用于軍工產(chǎn)品MTBF值計算,GJB/Z299B是我國軍用標(biāo)準(zhǔn);而Bellcore是由AT&TBell實驗室提出并成為商用電子產(chǎn)品MTBF值計算的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
MTBF計算中主要考慮的是產(chǎn)品中每個器件的失效率。但由于器件在不同的環(huán)境、不同的使用條件下其失效率會有很大的區(qū)別,例如,同一產(chǎn)品在不同的環(huán)境下,如在實驗室和海洋平臺上,其可靠性值肯定是不同的;又如一個額定電壓為16V的電容在實際電壓為25V和5V下的失效率肯定是不同的。所以,在計算可靠性指標(biāo)時,必須考慮上述多種因素。所有上述這些因素,幾乎無法通過人工進行計算,但借助于軟件如MTBFcal軟件和其龐大的參數(shù)庫,我們就能夠輕松得出MTBF值。
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