MTBF的意義

2017-09-06 by:CAE仿真在線來源:互聯(lián)網(wǎng)

MTBF的意義(1)

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

1、“平均無故障工作時(shí)間”和“無故障工作時(shí)間”的理解

“平均無故障工作時(shí)間”和“無故障工作時(shí)間”是兩個(gè)不同的概念,“平均無故障工作時(shí)間”表示的是一批產(chǎn)品無故障上作時(shí)間的平均值,“無故障工作時(shí)問”是指批產(chǎn)品第一次出現(xiàn)故障前的工作時(shí)間?！叭绻a(chǎn)品的MTBF指標(biāo)達(dá)到4500h ,意味著如果1臺(tái)機(jī)器24 h開機(jī)連續(xù)正常運(yùn)行,大約平均可以運(yùn)行5年(8760h/l年)多的時(shí)間不發(fā)生硬件故障?！边@是經(jīng)常出現(xiàn)在產(chǎn)品宣傳中的一句話,它就是通過混淆以上兩個(gè)概念來誤導(dǎo)消費(fèi)者的,讓消費(fèi)者認(rèn)為MTBF就是“無故障工作時(shí)間”;舉個(gè)例子說明:

從一批產(chǎn)品中抽取n= 100件樣品進(jìn)行試驗(yàn),工作10 h的失效數(shù)10臺(tái),20h失效數(shù)20臺(tái),30 h失效數(shù)30臺(tái),40h失效數(shù)40臺(tái),至此所有的產(chǎn)品全部失效,求該產(chǎn)品的MTBF和相應(yīng)的失效數(shù)。

得到:

工作到30h的失效數(shù)為10+20+30=60。所以產(chǎn)品的MTBF為30 h,工作到30 h時(shí)相應(yīng)的失效數(shù)為60臺(tái)。

由此可見,這批產(chǎn)品在平均無故障工作時(shí)間(MTBF)30 h時(shí)已有60臺(tái)失效,無故障工作的產(chǎn)品僅有40臺(tái),所以上面的說法應(yīng)改為“MTBF為45000 h的產(chǎn)品,在連續(xù)運(yùn)行5年多的時(shí)間里,約有60%的產(chǎn)品會(huì)發(fā)生硬件故障?！薄捌骄鶡o故障工作時(shí)間”和產(chǎn)品失效數(shù)量的關(guān)系。即當(dāng)一批產(chǎn)品在達(dá)到平均無故障工作時(shí)間時(shí),50%~60%的產(chǎn)品會(huì)發(fā)生硬件故障。

2、MTBF與產(chǎn)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(shí)刻的產(chǎn)品,在時(shí)刻,后單位時(shí)問內(nèi)發(fā)生失效的概率。稱為該產(chǎn)品在時(shí)刻t的失效率函數(shù),又稱為失效率”。失效率計(jì)算公式為:

例如,100個(gè)試驗(yàn)樣品,試驗(yàn)到時(shí)刻t1=500h共失效48個(gè),再繼續(xù)試驗(yàn)t2=10h僅一個(gè)樣品失效,求在時(shí)刻t0和t1的失效率。代人失效率的公式,則有:

在時(shí)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(zhǔn)確意思是指瞬時(shí)失效率,這個(gè)瞬時(shí)失效率在不同的時(shí)刻是不同的,所以說失效率是時(shí)刻t的函數(shù)。為了使用方便,在業(yè)界通常去掉了“瞬時(shí)”這兩個(gè)字。MIL-HDBK-338標(biāo)準(zhǔn)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(duì)盆底階段的平均值,未考慮損耗階段。這樣從產(chǎn)品的整個(gè)使用階段看還是瞬時(shí)失效率的概念。

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

3、可靠性學(xué)科中的壽命和MTBF的意義

可靠性學(xué)科中的產(chǎn)品壽命,不是指產(chǎn)品報(bào)廢前的工作時(shí)間,而是發(fā)生故障前的一段時(shí)間。公認(rèn)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(tǒng)計(jì)的。在可靠性學(xué)科中,與公認(rèn)的平均壽命概念相同的是“平均無故障時(shí)間”( Mean TimeTo Failure),簡(jiǎn)稱MTTF,它一般用來表征一次消亡或報(bào)廢的產(chǎn)品(如元器件產(chǎn)品)。由于MTBF和MTTF在計(jì)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(qū)別的主要原因,也是導(dǎo)致產(chǎn)品壽命的定義和公認(rèn)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(chǎn)品的可靠度R(約是時(shí)間的函數(shù),隨著時(shí)間的延長(zhǎng),這批產(chǎn)品的可靠度會(huì)越來越低。假定開始工作時(shí)t=0,可靠度R(0)=1。以后在不同的時(shí)刻。產(chǎn)品的可靠度將具有不同的r值。在可靠性工作中經(jīng)常需要知道,對(duì)于給定可靠水平r,產(chǎn)品的可靠度下降到r時(shí)的時(shí)間tr,是多少?這個(gè)時(shí)間,二就被稱為產(chǎn)品的可靠壽命,用可靠度公式表示為:

當(dāng)失效服從指數(shù)分布時(shí),可靠壽命與失效率的關(guān)系為:

當(dāng)可靠水平r=0.5時(shí),即可靠度為一半時(shí)有R(t0.5)=0.5,此時(shí)稱為中位壽命,此時(shí)產(chǎn)品約有一半失效了。如果產(chǎn)品壽命服從標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布,此時(shí)的均值μ就是中位壽命,就是“平均無故障工作時(shí)間”或是平均壽命;如為對(duì)數(shù)止態(tài)分布或指數(shù)分布時(shí),中位壽命不等于平均壽命。

當(dāng)可靠水平r=exp(-1)=0.368時(shí),稱為特征壽命。在指數(shù)分布時(shí),特征壽命與平均壽命重合。即等于MTBF。所以有M'FBF=1/λ的簡(jiǎn)單計(jì)算公式。雖然公式簡(jiǎn)單,但由于指數(shù)分布符合大部分整機(jī)的失效分布形式,因此它在很多計(jì)算場(chǎng)合被廣泛應(yīng)用。

下次我們介紹MTBF常用的計(jì)算途徑

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