解答MTBF

  • 发布时间:2021-12-29 08:30:48,加入时间:2021年12月02日(距今1363天)
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MTBF,即平均无故障工作时间,英文全称是“Mean Time Between Failure”。是衡量一个产品(尤其是电器产品)的可靠性指标。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 。

概括地说,产品故障少的就是可靠性高,产品的故障总数与寿命单位总数之比叫“故障率”(Failure rate)。它仅适用于可维修产品。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不低于5万小时。

MTBF计算中主要考虑的是产品中每个器件的失效率。但由于器件在不同的环境、不同的使用条件下其失效率会有很大的区别,例如,同一产品在不同的环境下,如在实验室和海洋平台上,其可靠性值肯定是不同的;又如一个额定电压为16V的电容在实际电压为25V和5V下的失效率肯定是不同的。所以,在计算可靠性指标时,必须考虑上述多种因素。所有上述这些因素,几乎无法通过人工进行计算,但借助于软件如MTBFcal软件和其庞大的参数库,我们就能够轻松得出MTBF值。

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、我们可以够根据MTBF的时间来建立产品定期维护保养计划吗?

答案是:不可以。

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,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、我们可以根据MTBF来计算产品的失效率(Failure rate)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最适用的,根据该分布,随着时间的推移,故障率会趋于一个恒定值。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、我们可以根据MTBF计算出产品某个时间点的失效概率(Probability of failure)吗?

答案是:具体情况具体分析。

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。

说到底,MTBF是衡量一个产品(尤其是电器产品)的可靠性指标,也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。

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