壽命試驗(yàn)（MTBF）介紹

MTBF是什么？

MTBF，即平均故障間隔時(shí)間，英文全稱(chēng)是“Mean Time Between Failure”。是衡量一個(gè)產(chǎn)品（尤其是電器產(chǎn)品）的可靠性指標(biāo)。單位為“小時(shí)”。它反映了產(chǎn)品的時(shí)間質(zhì)量，是體現(xiàn)產(chǎn)品在規(guī)定時(shí)間內(nèi)保持功能的一種能力。具體來(lái)說(shuō)，是指相鄰兩次故障之間的平均工作時(shí)間，也稱(chēng)為平均故障間隔。產(chǎn)品故障少的就是可靠性高，產(chǎn)品的故障總數(shù)與壽命單位總數(shù)之比叫“故障率”（Failure rate）。它僅適用于可維修產(chǎn)品。同時(shí)也規(guī)定產(chǎn)品在總的使用階段累計(jì)工作時(shí)間與故障次數(shù)的比值為MTBF。

壽命試驗(yàn)（MTBF）是研究產(chǎn)品壽命特征的方法，這種方法可在實(shí)驗(yàn)室模擬各種使用條件來(lái)進(jìn)行。壽命試驗(yàn)是可靠性試驗(yàn)中最重要最基本的項(xiàng)目之一，它是將產(chǎn)品放在特定的試驗(yàn)條件下考察其失效（損壞）隨時(shí)間變化規(guī)律。產(chǎn)品進(jìn)入到維護(hù)管理階段后，MTBF(平均故障間隔時(shí)間)是最關(guān)鍵的一個(gè)性能指標(biāo)之一。

然而，MTBF應(yīng)該怎么測(cè)試和計(jì)算的？

MTBF的測(cè)試方法和計(jì)算方式

? 測(cè)試方法

實(shí)驗(yàn)方式主要有三種：

◆全壽命試驗(yàn) 

全壽命試驗(yàn)要求所有樣品都在試驗(yàn)中最終都失效，只需要采用簡(jiǎn)單的算術(shù)平均值就可以計(jì)算出MTBF。

◆序貫截尾試驗(yàn)

針對(duì)試驗(yàn)對(duì)象的特點(diǎn)，在一批數(shù)量為N的產(chǎn)品中，任意抽取數(shù)量為n的樣品，觀察發(fā)生r個(gè)故障出現(xiàn)時(shí)的時(shí)間，并計(jì)算總的測(cè)試時(shí)間。發(fā)生一次故障，就進(jìn)行一次判決。

◆定數(shù)、定時(shí)截尾試驗(yàn)。

定時(shí)截尾試驗(yàn)指試驗(yàn)到規(guī)定的時(shí)間終止。

定數(shù)截尾試驗(yàn)指試驗(yàn)到出現(xiàn)規(guī)定的故障數(shù)或失效數(shù)時(shí)而終止。

?計(jì)算方式

產(chǎn)品的故障總數(shù)與壽命單位總數(shù)之比叫“故障率”（Failure rate），常用λ表示。

當(dāng)產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布時(shí)，其故障率的倒數(shù)就叫做平均故障間隔時(shí)間，簡(jiǎn)稱(chēng)MTBF。即：MTBF=1/λ 。

標(biāo)準(zhǔn)故障率的曲線可以用眾所周知的“浴盆曲線”來(lái)描述。所有元件和系統(tǒng)的曲線形狀都近似相同-只是時(shí)間軸方向上的延伸率不同。它可以分 為三個(gè)區(qū)域：早期故障期（I），有效工作期（II），生命終期（III）。MTTF包含了區(qū)域I和 II，而MTBF只包含了區(qū)域（II）。

以序貫截尾試驗(yàn)方法為例，介紹MTBF的一種計(jì)算方式：

M0 =規(guī)定可接受的平均無(wú)故障時(shí)間；

α =生產(chǎn)方風(fēng)險(xiǎn)；

β =使用方風(fēng)險(xiǎn)；

Dm =平均無(wú)故障時(shí)間的鑒別比

當(dāng)生產(chǎn)方風(fēng)險(xiǎn)α是當(dāng)實(shí)際的 m=m0時(shí)，設(shè)備被拒收的概率

使用方風(fēng)險(xiǎn)β是實(shí)際的 m=m1時(shí)，設(shè)備被接受的概率。這里m1是不可接受的平均無(wú)故障時(shí)間。

平均無(wú)故障時(shí)間的鑒別比在整理的定義是：Dm= m0/m1

假設(shè)β =α , d、 m0 、m1、r 相同，為了方便比較，設(shè)置MTBF(m1 ) =2000h

β =α=10% , Dm= m0/m1 =3 ,r=5

當(dāng)故障數(shù)r為1和5時(shí)的接收時(shí)間分別為：

TA≥t （標(biāo)準(zhǔn)化判決時(shí)間）ⅹMTBF(θ1)=514ⅹ2000=10800h 

TA≥t （標(biāo)準(zhǔn)化判決時(shí)間）ⅹMTBF(θ1 )=10135ⅹ2000=20700h

如表，r=5時(shí)，合格判決時(shí)間TA=20700h ；r=1時(shí)，合格判決時(shí)間TA=10800h ；

? MTBF測(cè)試的目的：

一、對(duì)于高頻度故障零件的重點(diǎn)對(duì)策及延長(zhǎng)零件壽命的技術(shù)改良依據(jù)。

二、零件壽命周期的推定及最合適修理計(jì)劃的研究。

三、有關(guān)點(diǎn)檢對(duì)象、項(xiàng)目的先定與點(diǎn)檢基準(zhǔn)的設(shè)定、改良。

四、設(shè)定備品、備件基準(zhǔn)、機(jī)械、電氣零件的各項(xiàng)常備項(xiàng)目及基本庫(kù)存數(shù)量應(yīng)由MTBF的記錄分析來(lái)判斷，使其庫(kù)存達(dá)到最經(jīng)濟(jì)的狀況。

由MTBF定義可知,規(guī)定產(chǎn)品在總的使用階段累計(jì)工作時(shí)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(jì)分析中使用最普遍的機(jī)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,可可靠度函數(shù)估算產(chǎn)品的可靠度。