什么是MTBF？
MTBF：即平均無故障壽命時間
英文全稱：Mean Time Between Failure
測試目的：衡量一個產(chǎn)品（尤其是電器產(chǎn)品）的可靠性指標(biāo)
單位：通常以小時為單位，如：Ec. 5000000 hours
MTBF測試方法
MTBF預(yù)測法
MTBF預(yù)測法是通過在模擬測試軟件PCT中輸入各種影響因素參數(shù)，以筆記本電腦（主板）舉例，輸入測試條件：計算標(biāo)準(zhǔn)（Calculate standard），計算方法（Calculate Method），溫度（Temperature），環(huán)境（Environment ），部件質(zhì)量（Component Quality）等，由軟件根據(jù)查詢數(shù)據(jù)庫中產(chǎn)品各參數(shù)進(jìn)行模擬建模并計算出MTBF值，這是一個預(yù)估值。
可靠性預(yù)測法參考標(biāo)準(zhǔn)：
MIL-HDBK-217 《電子設(shè)備可靠性預(yù)計手冊》
說明：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)
GJB/Z 299B 《電子設(shè)備可靠性預(yù)計手冊》
說明：我國軍用標(biāo)準(zhǔn)
Bellcore SR-332 《電子設(shè)備可靠性預(yù)計程序》
說明：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實驗法
MTBF實驗法分為三種：
1、全壽命試驗：全壽命試驗要求所有樣品都在試驗中最終都失效，只需要采用簡單的算術(shù)平均值就可以計算出MTBF；
2、截尾貫序試驗：在試驗期間，對受試設(shè)備進(jìn)行連續(xù)地或短間隔地監(jiān)測并將累積的相關(guān)試驗時間和相關(guān)失效數(shù)與確定是否接收、拒收或繼續(xù)試驗的判據(jù)進(jìn)行比較；
3、定時或定數(shù)截尾試驗：在試驗期間對受試設(shè)備進(jìn)行連續(xù)地或短間隔地監(jiān)測，累積相關(guān)試驗時間直至或超過預(yù)定的相關(guān)試驗時間（接收）或發(fā)生了預(yù)定的相關(guān)失效數(shù)（拒收）。
注：在實際中，所有待測樣品在測試過程中都會失效，特別是對可靠性水平高的產(chǎn)品，測試時間可能是幾年、十年甚至幾百年，所以這種方法只能用于使用壽命較短的產(chǎn)品。
可靠性試驗法的標(biāo)準(zhǔn)參考：
GB/T 5080.7-1986 《設(shè)備可靠性試驗 恒定失效率假設(shè)的有效性檢驗》
GB/T 9813.1-2016 5.9 《計算機(jī)通用規(guī)范 第1部分：臺式微型計算機(jī) 可靠性試驗》
GB/T 9813.2-2016 5.9 《計算機(jī)通用規(guī)范 第2部分：便攜式微型計算機(jī) 可靠性試驗》
GB/T 14081-2010 5.9 《信息處理用鍵盤通用規(guī)范 可靠性試驗》
GB/T 18220-2012 5.17 《信息技術(shù)手持式信息處理設(shè)備通用規(guī)范可靠性及壽命試驗
MTBF加速法
在企業(yè)生產(chǎn)制造過程中，出廠前需要了解產(chǎn)品的可靠性，評估產(chǎn)品的售后風(fēng)險，這種情況用我們傳統(tǒng)的MTBF計算方式顯然不行，因為等我們產(chǎn)品實際MTBF測試值出來后，產(chǎn)品差不多已經(jīng)到淘汰或者更新?lián)Q代了，得到的測試數(shù)值已經(jīng)意義不大，這時候就需要我們用其他方法模擬并計算出產(chǎn)品MTBF值，如：MTBF加速法
MTBF加速法是在實驗室中以加速壽命試驗的方法，在可接受的試驗時間里，不破壞產(chǎn)品原有設(shè)計特性的情況下評估產(chǎn)品的MTBF值，影響電子產(chǎn)品的加速因子主要包括：溫度、濕度、電阻、電壓等。
加速法測試標(biāo)準(zhǔn)參考：
GB/T 34986-2017 《產(chǎn)品加速試驗方法》
MTBF加速法案例
以上海某醫(yī)療器械公司某監(jiān)測儀為例，介紹加速壽命試驗的開展過程。
Step1.根據(jù)產(chǎn)品特點確定評價路徑
功能單一，選擇整機(jī)驗證。
Step 2.確定樣品數(shù)量
整機(jī)3臺。
Step 3.給定預(yù)期使用期限和置信度
預(yù)期使用期限10年，置信度99%。產(chǎn)品預(yù)期使用期限10年，計劃用平均無故障時間來模擬產(chǎn)品的預(yù)期使用壽命，即MTBF=10年=87600h
Step 4.確定臨床使用模式
某監(jiān)測儀使用階段有三種模式，分別為貯存模式、待機(jī)模式和工作模式。
Step 5.確定臨床使用應(yīng)力剖面
考慮到某監(jiān)測儀用于手術(shù)前對患者的監(jiān)測，臨床使用應(yīng)力主要為溫度和濕度。產(chǎn)品的使用溫濕度為25℃，60%RH；
Step 6.確定應(yīng)力大小
產(chǎn)品的最高耐受溫濕度為：
貯存模式最高耐受溫濕度：60℃ 93%RH
待機(jī)模式最高耐受溫濕度：55℃ 85%RH
工作模式最高耐受溫濕度：45℃ 85%RH
為避免產(chǎn)品在過高溫度下?lián)p壞，且避免因溫度變化引入更多的變量，計劃采用恒定45℃，85%RH為試驗溫濕度。
Step 7.選擇失效模型
根據(jù)臨床使用應(yīng)力剖面，參考D.S.Peck提出的溫度和濕度應(yīng)力的加速模型：Peck模型
Step 8.根據(jù)文獻(xiàn)資料確定模型中系數(shù)數(shù)值
查閱Telcordia SR-332 2016版電子產(chǎn)品可靠性預(yù)計標(biāo)準(zhǔn)，確定系數(shù)Ea取1.0eV，n取2.66。
Step 9.計算加速因子
加速模型：
其中，n取2.66，Ea取1.0eV
計算加速系數(shù)AF=2.525*11.607=29.3
Step 10.確定加速試驗時間
置信度為99%，查正態(tài)分布表得Z=2.58
累計試驗時間Ttot=MTBF*Z/AF=87600*2.58/29.3=7714h；
設(shè)置10%的裕度，則總測試時間為Ttot=8485h。
提供3臺樣機(jī)進(jìn)行試驗，假設(shè)樣品未出現(xiàn)故障，每臺設(shè)備都完成了整個試驗周期，則每臺樣機(jī)需要測試時間T=8485/3=2828h=117.8天。
Step 11.應(yīng)力施加
產(chǎn)品實際使用中，每周使用7天，每天使用5小時，待機(jī)3小時,其余時間為貯存時間；
為模擬產(chǎn)品實際使用情況，以24h為周期對產(chǎn)品施加工作應(yīng)力，每24h循環(huán)中先連續(xù)工作5h，然后待機(jī)3h，最后貯存16h。
Step 12.結(jié)論
3臺樣機(jī)在45℃，85%RH環(huán)境下以第5節(jié)中規(guī)定的方式施加工作應(yīng)力，若持續(xù)試驗117.8天無故障，則認(rèn)為產(chǎn)品的MTBF値下限為10年（其中裕度10%）。
由以上各方法總結(jié)出，定時截尾試驗、序貫試驗等方法雖然非常有用，但試驗時間太過漫長，尤其是在產(chǎn)品可靠性水平特別高的情況下。
在實際生產(chǎn)中，為了縮短產(chǎn)品上市時間，降低產(chǎn)品成本，滿足人們對經(jīng)濟(jì)高效加速試驗方法的需求，加速試驗方法更為有效的解決了問題。該方法通過提高產(chǎn)品試驗的應(yīng)力水平或者增大交變應(yīng)力施加的頻度而縮短試驗時間，并發(fā)現(xiàn)和減少產(chǎn)品的失效模式，以便快速評估產(chǎn)品的可靠性水平并使其得到增長。
