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MTBF即平均無故障時間,英文全稱是“Mean Time Between Failure”,是衡量一個產(chǎn)品(尤其是電器產(chǎn)品)的可靠性指標,單位為“小時”。它反映了產(chǎn)品的時間質(zhì)量,是體現(xiàn)產(chǎn)品在規(guī)定時間內(nèi)保持功能的一種能力。具體來說,是指相鄰兩次故障之間的平均工作時間,也稱為平均故障間隔。它僅適用于可維修產(chǎn)品,同時也規(guī)定產(chǎn)品在總的使用階段累計工作時間與故障次數(shù)的比值為MTBF,磁盤陣列產(chǎn)品一般MTBF不能低于50000小時,簡要介紹如下:
MTBF的作用
根據(jù)其平均值,判斷下次設備可能的故障時間,在該日期前,預先做好點檢或更換易損配件,如此可以避免生產(chǎn)中故障引起的停工損失,屬于計劃保養(yǎng)的預防保養(yǎng)。
MTBF測試的目的
一、對于高頻度故障零件的重點對策及延長零件壽命的技術改良依據(jù)。
二、零件壽命周期的推定及最合適修理計劃的研究。
三、有關點檢對象、項目的先定與點檢基準的設定、改良。
四、設定備品、備件基準。機械、電氣零件的各項常備項目及基本庫存數(shù)量應由MTBF的記錄分析來判斷,使其庫存達到最經(jīng)濟的狀況。
MTBF推算方法
由MTBF定義可知,規(guī)定產(chǎn)品在總的使用階段累計工作時間與故障次數(shù)的比值為MTBF, 指數(shù)(Exponential)分布是可靠度統(tǒng)計分析中使用最普遍的機率分布.指數(shù)分布之MTBF數(shù)值為失效率λ的倒數(shù),故一旦知道λ值,即可 由可靠度函數(shù)估算產(chǎn)品的可靠度。
MTBF= Total Operating(Hrs)/Total Failures
在常規(guī)的試驗條件要測試出產(chǎn)品的MTBF時間需要耗時較久,且需投入大量的金錢與時間,由此可在實驗室里以加速壽命的試驗方,在物理與時間上加速產(chǎn)品的劣化原因,以較短的時間試驗來推定產(chǎn)品在正常使用狀態(tài)的壽命或失效率,但基本條件是不能破壞原有設計特性。
一般情況下,加速壽命試驗考慮的三個要素是:環(huán)境應力、試驗樣本和試驗時間。
一般電子和通訊業(yè)的零件可靠度模式及加速模式幾乎都可以從美軍標或相關文獻查得。
通常,我們在產(chǎn)品的手冊或包裝上能夠看到這個MTBF值,如8000小時、2萬小時、5萬小時,那么MTBF的數(shù)值是怎樣算出來的呢,假設一臺電腦的MTBF為3萬小時,是不是把這臺電腦連續(xù)運行3萬小時檢測出來的呢?答案是否定的,如果是那樣的話,我們有那么多產(chǎn)品要用幾十年都檢測不完的。其實,關于MTBF值的計算方法,目前最通用的權威性標準是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)標準,專門用于軍工產(chǎn)品MTBF值計算,GJB/Z299B是我國軍用標準;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)標準。
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,我們就能夠輕松的得出MTBF值。
常用的加速模式
阿氏模型(Arrhenius Model): 如果溫度是產(chǎn)品唯一的加速因素,則可采用阿氏模型, 一般情況下,電子零件完全適用阿氏模型,而電子和通訊類成品也可適用阿氏模型,原因是成品類的失效模式是由大部分電子零件所構成.因此,阿氏模 型,廣泛用于電子與通訊行業(yè)。
愛玲模型(Eyring Model):如果引進溫度以外的應力,如濕度,電壓,機械應力等,則為愛玲模型。產(chǎn)品包括電燈,液晶顯示元件,電容器等應用此模式。
反乘冪法則(Inverse Power Law):適用于金屬和非金屬材料,軸承和電子裝備等。
復合模式(Combination Model):適用于同時考慮溫度與電壓作為環(huán)境應力的電子材料如電容。