我試圖通過附件中的內(nèi)容比較完整地談一下MTBF的概念和應(yīng)用方法。
平均無故障時(shí)間概述與應(yīng)用 MTBF
Author: Winosor
可靠性基本概念
平均無故障時(shí)間
何謂“平均無故障時(shí)間(MTBF)” ？
“平均無故障時(shí)間(MTBF)”有什么用？
“平均無故障時(shí)間(MTBF)” 和“平均故障前時(shí)間(MTTF)”
“平均無故障時(shí)間(MTBF)”解讀
平均無故障時(shí)間(MTBF)的應(yīng)用
如何開始
如何計(jì)算
如何使用
基本流程、角色及職責(zé)
可靠性基本概念
可靠性Reliability
是指產(chǎn)品使用之后發(fā)生的故障，可靠性故障率是與時(shí)間相關(guān)的函數(shù)。
可靠性表達(dá)方式有許多，主要有：
一段時(shí)間后的累積故障率（Cumulative fail %）。
每10億小時(shí)故障率“菲特” -FIT (Failures in Time)
平均無故障時(shí)間-MTBF (Mean Time between Failures)
可靠性是后質(zhì)量部分的浴盆曲線即我們所認(rèn)為的可靠性故障。
可靠性的目標(biāo)根據(jù)不同的因素而變化，如產(chǎn)品類型，產(chǎn)品壽命，使用的條件等。
平均無故障時(shí)間（MTBF）-何謂“平均無故障時(shí)間” What is MTBF
MTBF (Mean Time Between Failure):
平均無故障時(shí)間，是衡量一個(gè)產(chǎn)品（尤其是電子產(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.
具體來說，是指相鄰兩次故障之間的平均工作時(shí)間，也稱為平均故障間隔。
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)間和故障次數(shù)的比值為MTBF。
備注：
這個(gè)數(shù)據(jù)的取得通常必須要產(chǎn)品被使用過一定的數(shù)量以及一定的時(shí)間后， 才能較為正確地被「統(tǒng)計(jì)」出來，所以一個(gè)新產(chǎn)品上市后的MTBF值也只能當(dāng)「參考數(shù)值」，跟產(chǎn)品的實(shí)際「壽命數(shù)值」不一定能相符。
不過目前有許多廠商用模擬的方式，來評估一個(gè)產(chǎn)品的平均故障時(shí)間。他們利用更惡劣的環(huán)境來測試產(chǎn)品，增加產(chǎn)品的老化速度，以計(jì)算出產(chǎn)品的平均故障時(shí)間。
平均無故障時(shí)間有什么用？
最小化投入的可靠性初步分析
了解設(shè)計(jì)的薄弱環(huán)節(jié)
（KAIZEN）設(shè)計(jì)
質(zhì)保能力分析（Warranty Analysis）
“平均無故障時(shí)間(MTBF)” 和“平均故障前時(shí)間(MTTF)”
“平均無故障時(shí)間(MTBF)” 和“平均故障前時(shí)間(MTTF)”有何不同
“平均無故障時(shí)間(MTBF)” 適用于那些可修復(fù)的，并在修復(fù)后立即投入使用的產(chǎn)品和系統(tǒng)。
“平均故障前時(shí)間(MTTF)” 適用于那些不可修復(fù)產(chǎn)品。
簡單來說，平均無故障時(shí)間(MTBF)就是菲特(FIT)的倒數(shù).
例如：一個(gè)元器件的FIT為200，求算它的MTBF.
MTBF = 109 hrs/200 = 5 million hours
我們用一個(gè)計(jì)算過程來說明一個(gè)產(chǎn)品的平均無故障時(shí)間為40000小時(shí)的意義
并不是指產(chǎn)品的壽命是40000小時(shí)。
如果在市場中投放10個(gè)這樣的產(chǎn)品，那么每個(gè)產(chǎn)品的平均無故障時(shí)間(MTBF)為40,000/10= 4,000 hrs
如果在市場中投放10000個(gè)這樣的產(chǎn)品，那么每個(gè)產(chǎn)品的平均無故障時(shí)間(MTBF)為40,000/10,000 = 4 hrs
如果在市場中投放60000個(gè)這樣的產(chǎn)品，那么每個(gè)產(chǎn)品的平均無故障時(shí)間(MTBF)為40,000/60,000 = 0.67 hrs or 40 minutes
根據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)理論，每一個(gè)這樣的產(chǎn)品到達(dá)40000小時(shí)的概率為
Probability = e-t/MTBF where t= MTBF = e-1 = 0.3677 or 36.8% of units surviving (or 63.2% of units fail)
上述過程是基于隨機(jī)故障并符合Weibull的分布曲線的假設(shè)，Beta斜率為1。
平均無故障時(shí)間（MTBF）-MTBF解讀(2 of 2)
以下的表述為錯(cuò)誤:
對于一個(gè)產(chǎn)品，
其MTBF = 5 years (43,800 hrs)
產(chǎn)品的壽命為五年
質(zhì)保期為五年
產(chǎn)品能使用五年并且沒有一次故障
第一次故障并修復(fù)后，下一次的故障是五年之后
在五年內(nèi)，100% 的產(chǎn)品會(huì)故障
產(chǎn)品能滿足使用一年沒有故障
對于一個(gè)產(chǎn)品， 其MTBF = 5 years (43,800 hrs)
五年后，在已投放市場的產(chǎn)品中，有63%發(fā)生故障一次或多次 平均年故障率為20%
FIT = 109/MTBF hrs = 109hrs/43,800 hrs = 22,831 FIT
案例1（MTBF)
1. 一百萬小時(shí)的MTBF相當(dāng)于多少菲特(FIT)？
2. 一百萬小時(shí)的MTBF相當(dāng)于多少平均年故障率(λ)？
解答：
1. FIT=109/106=1000FIT
2. λ=10-9*1000*8760*100%或1/(106/8760)=0.876%
案例2（MTBF)
一款可用于伺服器的WD Caviar RE2 7200 RPM硬碟，MTBF高達(dá)120萬小時(shí)，保修5年。估算該硬碟的平均年故障率(λ) ？若每年銷售100000只硬碟，每返修一次約需費(fèi)用￥100，那么保修費(fèi)用估算總計(jì)約為多少？
解答：
MTBF=120萬小時(shí)=137年。（不能理解為該種硬碟每只均能工作137年不出故障?。?br> 平均年故障率λ=1/137年=0.7%
總保修費(fèi)=5*（5*100000*0.7%）*100=￥1750000
如何使用---MTBF與設(shè)計(jì)改善
更換或改善元器件
改善產(chǎn)品工作環(huán)境
減少外加應(yīng)力
改變電路設(shè)計(jì)
設(shè)計(jì)失效模式及后果分析(DFMEA)的重要補(bǔ)充
支持失效分析
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