MTBF的意义

2017-09-06 by:CAE仿真在线来源:互联网

MTBF的意义(1)

MTBF (Mean Time Between Failure)其直译是“失效之间的平均时间”,用中文解释就是“平均无故障工作时间”。

1、“平均无故障工作时间”和“无故障工作时间”的理解

“平均无故障工作时间”和“无故障工作时间”是两个不同的概念,“平均无故障工作时间”表示的是一批产品无故障上作时间的平均值,“无故障工作时问”是指批产品第一次出现故障前的工作时间。“如果产品的MTBF指标达到4500h ,意味着如果1台机器24 h开机连续正常运行,大约平均可以运行5年(8760h/l年)多的时间不发生硬件故障。”这是经常出现在产品宣传中的一句话,它就是通过混淆以上两个概念来误导消费者的,让消费者认为MTBF就是“无故障工作时间”;举个例子说明:

从一批产品中抽取n= 100件样品进行试验,工作10 h的失效数10台,20h失效数20台,30 h失效数30台,40h失效数40台,至此所有的产品全部失效,求该产品的MTBF和相应的失效数。

得到:

工作到30h的失效数为10+20+30=60。所以产品的MTBF为30 h,工作到30 h时相应的失效数为60台。

由此可见,这批产品在平均无故障工作时间(MTBF)30 h时已有60台失效,无故障工作的产品仅有40台,所以上面的说法应改为“MTBF为45000 h的产品,在连续运行5年多的时间里,约有60%的产品会发生硬件故障。”“平均无故障工作时间”和产品失效数量的关系。即当一批产品在达到平均无故障工作时间时,50%~60%的产品会发生硬件故障。

2、MTBF与产品的平均终了寿命是不能等同的概念

我们必须了解什么是失效率,失效率(λ)的定义是“已工作到r时刻的产品,在时刻,后单位时问内发生失效的概率。称为该产品在时刻t的失效率函数,又称为失效率”。失效率计算公式为:

例如,100个试验样品,试验到时刻t1=500h共失效48个,再继续试验t2=10h仅一个样品失效,求在时刻t0和t1的失效率。代人失效率的公式,则有:

在时刻t0和t1的失效率分别是0.00096和0.00038。

通过上面的例子可以着出。失效率在不同的阶段是不同的,必须明确的是。失效率的准确意思是指瞬时失效率,这个瞬时失效率在不同的时刻是不同的,所以说失效率是时刻t的函数。为了使用方便,在业界通常去掉了“瞬时”这两个字。MIL-HDBK-338标准中所提到的平均失效率(指浴盆曲线的盆底阶段)也仅是针对盆底阶段的平均值,未考虑损耗阶段。这样从产品的整个使用阶段看还是瞬时失效率的概念。

MTBF根本就不是为了求证产品的终了寿命而提出的。不能简单地用瞬时失效率来表征产品的终了寿命。好的产品年失效率为0.02%,而差的产品年失效率为2%,那么评价这两组产品哪一组更“健康”,更能够可靠工作的“平均无故障工作时间“就有意义了。

3、可靠性学科中的寿命和MTBF的意义

可靠性学科中的产品寿命,不是指产品报废前的工作时间,而是发生故障前的一段时间。公认的寿命是指自然或不自然的消亡,在生命过程中的生、意外伤害是不影响寿命统计的。在可靠性学科中,与公认的平均寿命概念相同的是“平均无故障时间”( Mean TimeTo Failure),简称MTTF,它一般用来表征一次消亡或报废的产品(如元器件产品)。由于MTBF和MTTF在计算方法上一致,因此,很容易将两者的寿命概念也等同看待,这就是解释不清MTBF和MTTF区别的主要原因,也是导致产品寿命的定义和公认寿命意义混淆的原因。

4、可靠寿命、中位寿命与特征寿命

一批产品的可靠度R(约是时间的函数,随着时间的延长,这批产品的可靠度会越来越低。假定开始工作时t=0,可靠度R(0)=1。以后在不同的时刻。产品的可靠度将具有不同的r值。在可靠性工作中经常需要知道,对于给定可靠水平r,产品的可靠度下降到r时的时间tr,是多少?这个时间,二就被称为产品的可靠寿命,用可靠度公式表示为: