MTBF(平均故障间隔时间)
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- 更新时间
- 2024-05-14 07:00
产品进入到维护管理阶段后,mtbf(平均故障间隔时间)是关键的一个性能指标。
与mttf(平均故障前时间)不同,mttf指的是产品发生故障前已经使用的时间,不包含维修时间,而mtbf则包含了维修时间。
我们通过下图来说明mtbf的计算方法。
t1与t2分别是两次故障之间所间隔的时间,假设产品只有这两次故障的话,那么mtbf=(t1+t2)/2。计算方法非常简单,但是mtbf这个指标的意义在哪?
一般来说,mtbf这个指标与产品的可靠性相关,mtbf越高越好,在寿命周期内的故障和维修次数也就越低。
理解了这个概念后,大家头脑中可能还是会有下面这些疑问:
我们能够根据mtbf的时间来建立产品定期维护保养计划吗?
我们能够根据mtbf来计算产品的失效率(failure rate)吗?
我们能够根据mtbf计算出某个时间点产品的失效概率(probability of failure)吗?
接下来一一解答这三个问题。
一、我们能够根据mtbf的时间来建立产品定期维护保养计划吗?
答案是:不能
mtbf是根据一组数据计算得到的平均数。也就是说,将一组数据生成一个柱状图,其中平均值是mtbf。假设这个分布是正态分布,我们将得到下图所示的正态曲线,mtbf位于图表中间。
看上面的正态曲线就能知道,50%的样本mtbf是小于平均值的,如果我们以等于mtbf时间的频率实施预防计划,它将有50%的失败概率。因此,我们不能完全根据mtbf的时间来建立产品定期维护保养计划。
可以考虑以mtbf的正态分布为基础,根据能接受的风险水平制定定期维护保养计划。
二、我们能够根据mtbf来计算产品的失效率(failurerate)吗?
答案是:可以
故障率(failure rate):在单位时间内(一般以年为单位),产品的故障总数与运行的产品总数之比叫做故障率,常用λ表示。
例如,共有100台设备运行,一年之内出了2次故障,那么该设备的故障率为2/100=0.02次/年。
当产品的寿命服从指数分布(见下图)时,故障率的倒数就是mtbf,即平均故障间隔时间。
mtbf = 1 / λ
例如某产品a的mtbf为22万小时。22万小时约为25年,并不是说a产品能工作25年不出故障。因为mtbf=1/λ,所以可以计算出故障率λ=1/mtbf=1/25=4%,即a产品的平均年故障率为4%,一年内,平均100台产品会有4台出故障。
要注意的一点是:虽然指数分布是可靠性分析中适用的,根据该分布,随着时间的推移,故障率会趋于一个恒定值,见下图“浴盆曲线”的中间部分。但是对于工业产品,其曲线不会这么规则,会有很多的变异的存在,不能完全生搬硬套。
三、我们能够根据mtbf计算出产品某个时间点的失效概率(probability offailure)吗?
如前文所述,只有在指数分布中,才会有一个恒定的失效率,可以用mtbf的倒数来计算。在这个前提下,我们可以通过以下公式来计算产品在某个时间点的失效概率。
对于其他数据模型,失效率不是一个恒定值,而是随时间的变化而变化。只能通过数据建模和参数统计曲线的确定来计算失效概率。
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