MTBF的计算方法

MTBF值是可靠性指标的最通用表示方法。它是英文（Mean Time Between Failures）的缩写，有人把它译成中文“平均无故障工作时间”。

MTBF=1/（所有元件失效率之和）

MTBF值的计算方法，目前最通用的权威性标准是MIL-HDBK-217和Bellcore,它们分别用于军工产品和民用产品。其中，MIL-HDBK-217是由美国国防部可靠性分析中心及Rome实验室提出并成为行业标准，专门用于军工产品MTBF值计算，其最新版本为217-F2。

在整个产品开发过程利用可靠性预测工具评估产品是否可靠，为设计方案修改提供技术依据，从而避免盲目实施具体设计，尽量将潜在的“不可行性”发现在早期。

在电路功能基本相同，利用可靠性分析工具做出决定在条件允许时，一定采用高MTBF值的方案。 在电子产品调试过程中，利用可靠性分析定位产品中的潜在的“不稳定”因素。如过压、过流、过热等形成某个器件提前失效。衡量产品是否可靠的唯一标准就是MTBF值。 在质量管理方面，要求任何电气产品都必须有最终的MTBF报告。

MTBF的计算方法和依据已经成为标准，其主体是考虑产品中每个元器件的失效率。但是由于电子产品的结构不同，应用环境不同等，会严重影响每个元器件失效率，从而导致总体MTBF值降低。因此在计算中：首先考虑的是环境因素。其次十分重要的因素是器件本身的可靠性参数。此外，是电子系统加工工艺和结构，如器件插座、焊接、过孔数、贴片器件、连线等等。

根据每种器件参数（厂家提供），包括： 74系列等各种电路，FPGA、CPU、ASIC、晶体管、二极管、电阻、电容、保险丝，指示灯、开关、 供应商等。选用串行方式、并行方式和N中取K方式的计算方法采用计算机来计算系统的可靠性指标。并根据已订立的工业标准?连接器、接插件等。还有各种封装、 (MIL-HBK 217)来计算MTBF数值。并经过自己多年的设计生产研制的经验和统计数据资料得到各微波部件的MTBF如下表: 部件名称 代号 MTBF(小时)

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平均无故障工作时间的计算

确定整机的失效率的一般程序是将单独计算得到的每个组成部分的失效率相加。元器件失效率与焊线、焊点、接插件的失效率相加得到电路板的失效率。

元器件的质量直接影响元器件的失效率。

元器件的失效率的模型：λp=λbπTTAπRπSπCπQπE

λp：元器件的失效率

λb：基本失效率

πE和其他π系数用于根据影响该元器件可靠性的应用环境类别和其

他因素对基本失效率进行休整，几乎所用的模型都用到πQ和πE系数，而其他π系数之用于一些具体的模型。

下面为CMS系统各功能模块的失效率及MTBF的计算：

（1）CM15 UPS模快的预计统计概况

CMS UPS模块的MTBF = 1/λp =1/8.6x10-6/h =116279h=13年

（2）CMS-STS的预计统计概况：

p

CMS-STS的MTBF = 1/λ

=1/4.5x10-6/h =222222h=25年

（3）CMS-CSU的预计统计概况：

p

CMS-CSU的MTBF = 1/λ

=1/4.5x10-6/h =222222h=25年

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产品寿命可靠性试验MTBF计算规范

一、目的：

明确元器件及产品在进行可靠性寿命试验时选用标准的试验条件、测试方法

二、范围：

适用于公司内所有的元器件在进行样品承认、产品开发设计成熟度/产品成熟度（DMT/PMT）验证期间的可靠性测试及风险评估、常规性ORT例行试验

三、职责：

DQA部门为本文件之权责单位，责权主管负责本档之管制，协同开发、实验室进行试验，并确保供应商提交的元器件、开发设计产品满足本文件之条件并提供相关的报告。

四、内容：

MTBF:平均无故障时间

英文全称:Mean Time Between Failure

定义: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,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

MTBF测试原理

1.加速寿命试验 (Accelerated Life Testing)

1.1执行寿命试验的目的在于评估产品在既定环境下之使用寿命.

1.2 常規试验耗時较长,且需投入大量的金钱,而产品可靠性资讯又不能及时获得并加以改善.

1.3 可在实验室时以加速寿命试验的方法,在可接受的试验时间里评估产品的使用寿命.

1.4 是在物理与时间基础上,加速产品的劣化肇因,以较短的时间试验来推定产品在正常使用状态的寿命或失效率.但基本条件是不能破坏原有设计特性.

1.5 一般情況下, 加速寿命试验考虑的三个要素是环境应力,试验样本数和试验时间.

1.6 一般电子和工控业的零件可靠性模式及加速模式几乎都可以从美軍规范或相关标准查得,也可自行试验分析,获得其数学经验公式.

1.7 如果溫度是产品唯一的加速因素,則可采用阿氏模型(Arrhenius Model),此模式最为常用.

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2-2-5 可靠性分析报告

1.）设备的可靠性

设备可靠性通常由设备的平均无故障工作时间MTBF来描述，它定义为利用数学统计方法计算出的设备在发生两次故障之间的运行时间。对设备来讲，MTBF为两次停机（输出断电）故障之间十佳的统计平均值。设备的MTBF越大，则可靠性越高。为了叙述问题方便，又定义了设备的平均故障率λ：

λ＝ 1/MTBF （1/h） 公式1

即设备在单位时间段内出现故障的概率。当取时间段为1年时，λ表示设备的年平均故障率。受元器件制造工艺及整机制造工艺的限制，目前同类产品的MTBF最高只能达到500kh，即年平均故障率为24h×365/500kh＝1.8％。一般产品的MTBF通常在50～500kh之间。我方提供的设备单机的MTBF大于300kh。

设备的可靠性还要考虑设备的平均修复时间MTTR，它是设备发生故障后通过维修而重新投入使用所需的平均时间。

提高系统可靠性的方法主要有两个：一是提高工艺方面的因素；二是采用冗余技术。

2. ）多机并联冗余技术

对于如下图所示的由四台相同的单机设备并联冗余系统来讲，其整个系统的可靠性可表述为：

四台相同EPS双机并联冗余系统的可靠性

λSystem＝ 2λ4

UPS ＋λcom 公式2

3λUPS＋?UPS

式中，λSystem为整个系统的平均故障率

λUPS为单机的平均故障率

λcom为公共环节的平均故障率

?UPS为的平均维修率

由公式2中可以看出，提高?UPS，减小λUPS和λcom可以减少λSystem，一般情

况下，MTBF>>MTTR，即?UPS>>λUPS，则公式2又可近似为：

λSystem＝ 2λ4

UPS ＋λcom

?UPS

＝ 2λUPS ·λUPS ＋λcom

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MTTF、MTBF和MTTR的区别与联系

1. 概念：

MTTF(mean time to failure，平均失效前时间)，定义为随机变量、出错时间等的"期望值"。但是，MTTF经常被错误地理解为，"能保证的最短的生命周期"。MTTF 的长短，通常与使用周期中的产品有关，其中不包括老化失效。

MTTR（mean time to restoration， 平均恢复前时间），源自于IEC 61508中的平均维护时间（mean time to repair），目的是为了清楚界定术语中的时间的概念，MTTR是随机变量恢复时间得期望值。它包括确认失效发生所必需的时间，以及维护所需要的时间。 MTTR也必须包含获得配件的时间，维修团队的响应时间，记录所有任务的时间，还有将设备重新投入使用的时间。

MTBF（Mean time between failures，平均故障间隔时间)定义为，失效或维护中所需要的平均时间，包括故障时间以及检测和维护设备的时间。

2. 关系：

对于一个简单的可维护的元件，MTBF = MTTF + MTTR。因为MTTR通常远小于MTTF，所以MTBF近似等于MTTF，通常由MTTF替代。

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我这里有原来做的MTBF的相关程序资料,供朋友们参考一下,应该看过后基本能明白.

目地﹕为预估产品之平均寿命,故订定此程序.

范围﹕本公司生产之所有产品皆适用

权责﹕本公司品保部品质工程单位负责测试之所有相关事宜

参考文件:无

名词解释:

MTBF: Mean Time Between Failure

作业说明﹕预估产品之平均寿命,本公司使用试验法.

6.1乃利用比自然环境及诱发环境更恶劣之环境条件下进行试验,以推算产品之平均寿命.

工程师接受委托单位委托估算产品之平均寿命需求后,依据测试结果估算其平均寿命.

6.2. 测试仪器

6.2.1 C-SUN OVEN (志胜烤箱)

6.2.1 PC

6.3 试验样本至少十个以上

6.4 加速因子

加速老化试验(Accelerated Versus Real Time Aging Test)之加速因子(Acceler Factor)系根据

Martin Marietta Model推算,

其公式如下:

Va=加速电压 Ta=加速温度

Vu=工作电压 Tu=工作温度

加速电压=工作电压,加速温度设定为70度,

工作温度为25-26度

故 AF约等于22

版本: A0

6.5 本平均寿命测试之推定系采用试件失效时不更换之作法进行试验.当试验样品发生失效状况时,即记录失效时间,直到试验时间终了或基本寿命到达后即终止测试,并根据下面之公式推算其平均寿命 MTBF(Mean Time Between Failure).

MTBF=(2T/X?(α ,2γ+2) , ∞)

T = AF * [ δ + (ｎ-γ) * ｔ]

Ｔ : 總測試時間 AF : 加速因子

δ : 樣品失效時間總和 ｎ : 樣品數

γ : 失效數 X? : 分配累積機率表(附頁2)

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数控机床MTBF概念

MTBF即平均无故障时间，英文是“Mean Time Between Failure”，具体是指产品从一次故障到下一次故障的平均时间，是衡量一个产品的可靠性指标（仅用于发生故障经修理或更换零件能继续工作的设备或系统），单位为“小时”。数控机床常用它作为可靠性的定量指标。

MTBF的数值是怎样算出来的呢，假设一台电脑的MTBF为3万小时，是不是把这台电脑连续运行3万小时检测出来的呢？当然不是，否则有那么多产品要用几十年都检测不完。MTBF值的计算方法，目前最通用的权威性标准是MIL-HDBK-217（美国国防部可靠性分析中心及Rome实验室提出并成为行业标准，专门用于军工产品）、GJB/Z299B（中国军用标准）和Bellcore（AT&T Bell 实验室提出并成为民用产品MTBF的行业标准）。

MTBF计算中主要考虑的是产品中每个元器件的失效率。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，所以在计算可靠性指标时，必须考虑这些因素。而这些因素几乎无法通过人工进行计算，但借助于软件如MTBFcal和其庞大的参数库，就能够轻松地得出MTBF值。

每天工作三班的工厂如果要求24小时连续运转、无故障率P(t)＝99%以上，则机床的MTBF必须大于4500小时。MTBF5000小时对由不同数量的数控机床构成的生产线要求就更高、更复杂了，我们这里只讨论单台机床：

如果主机与数控系统的失效率之比为10：1（数控系统的可靠性要比主机高一个数量级），数控系统的MTBF就要大于5万小时，而其中的数控装置、主轴及驱动部分等主要部分的MTBF就必须大于10万小时。

其实，我们不必关注MTBF值如何计算，只要知道选择MTBF值高的产品，将给我们带来更高的竞争力。

当然了，也不是MTBF值越高越好，可靠性越高机床成本也越高，根据实际需要选择适度可靠就行了。

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