MTBF寿命测试报告 MTBF计算公式 MTBF平均无故障

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mtbf，即平均故障间隔时间，英文全称是“mean timebetweenfailure”，就是从新的产品在规定的工作环境条件下开始工作到出现个故障的时间的平均值。mtbf越长表示可靠性越高正确工作能力越强。单位为“小时”。它反映了产品的时间质量，是体现产品在规定时间内保持功能的一种能力。

具体来说，是指相邻两次故障之间的平均工作时间，也称为平均故障间隔。它仅适用于维修产品。同时也规定产品在总的使用阶段累计工作时间与故障次数的比值为mtbf。磁盘阵列产品一般mtbf不能低于50000小时。mtbf值是产品设计时要考虑的重要参数，可靠性工程师或设计师经常使用各种不同的方法与标准来估计产品的mtbf值。

在junpin和民品可靠性指标中，用得比较多的是mtbf，针对此指标如何分析和计算，很多人一直不清楚，本文详细介绍关于mtbf的基础知识和计算实例，供大家学习参考。

基础知识：mtbf指标和计算方法

1、一般以常用单位计算

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量之比叫“故障率”（failurerate），常用λ表示。例如网上运行了100台某设备，一年之内出了2次故障，则该设备的故障率为0.02次/年。当产品的寿命服从指数分布时，其故障率的倒数就叫做平均故障间隔时间（meantime between failures），简称mtbf。即：mtbf=1/λ。

标准故障率的曲线可以用众所周知的“浴盆曲线”来描述。所有元件和系统的曲线形状都近似相同-只是时间轴方向上的延伸率不同。它可以分为三个区域：早期故障期（i），有效工作期（ii），生命终期（iii）。mttf（见下文）包含了区域i和ii，而mtbf只包含了区域（ii）。

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例如，某型号yy产品的mtbf时间高达16万小时。16万小时约为18年，并不是说yy产品每台均能工作18年不出故障。

由mtbf=1/λ可知，λ=1/mtbf=1/18年（假如yy产品的寿命服从指数分布），即yy产品平均年故障率约为5.5%，一年内，平均1000台设备有55台会出故障。

整机可靠性指标用平均故障间隔时间表示：

mtbf=（t1+t2+…tn）/ rn

式中：mtbf——整机的平均故障间隔时间，h；

ti——第i台被试整机的累计工作时间，h；

rn——被试整机在试验期间内出现的故障总数。

2、串并联部件所导致的mtbf不同λ=1/mtbf(h)

如果两个部件串联工作，其中一个发生失效，整个功能就失效了，串联结构的：

λ总=λ1+λ2或mtbf总=1/（λ1+λ2）

对于并联或冗余的结构，虽然一个部件失效，但仍然维持功能的完整性()；

1/λ总=（1/λ1）+（1/λ2）+（1/（λ1+λ2））或mtbf总=（λ21 + λ1λ2 +λ22）/（λ21λ2 +λ1λ22）

3、一般产品的mtbf计算

平均失效（故障）前时间(mttf)

设n0个不可修复的产品在同样条件下进行试验，测得其全部失效时间为t1,t2,……tn0。其平均失效前时间(mttf)为：mttf= (t1+t2+…tn)/n0

由于对不可修复的产品，失效时间即是产品的寿命，故mttf也即为平均寿命。

当产品的寿命服从指数分布时，mttf=1/λ

平均故障间隔时间（mtbf）

一个可修复产品在使用过程中发生了n0次故障，每次故障修复后又重新投入使用，测得其每次工作持续时间为t1,t2,……tn0，其平均故障间隔时间mtbf为：mtbf=t/n0

其中，t为产品总的工作时间。

对于完全修复的产品，因修复后的状态与新产品一样，一个产品发生了n0次故障相当于n0个新产品工作到故障。因此：mtbf=mttf。

当产品的寿命服从指数分布时，产品的故障率为常数λ，则mtbf=mttf=1/λ。

平均修复时间(mttr)

其观测值是修复时间t的总和与修复次数之比：mttr=(t1+t2+…tn)/n

式中：ti——第i次修复时间；n——修复次数。

4、简单计算（通过温度系数）

mtbf = total testtime*acceleration factor/coefficient (refer to thetable)

total test time = (samplesize)*(test days)*(power on hour/day)

acceleration factor = e (ea/kb)(1/tn-1/ta)

ta = burn – in room testtemperature

tn = normaltemperature

计算案例

1、产品可靠度指标-指数分布应用范例

例：mtbf=70000小时的产品在使用4年后，其失效的机率？（假设产品平均每天使用10小时）

解：f(t)=1-r(t) = 1- e-λt=1-e-t/mtbf

t=10小时 * 365天 *4年=14600小時

mtbf= 1/λ=70000

四年失效機率:

f(14600)=1-e-14600/70000=1-e-0.21=0.1882=18.82%

四年可靠度:

r(14600)=1-0.19=0.8118=81%

例：mtbf=70000小时的产品在使用6个月后，其失效的机率？（假设产品平均每天使用10小时）