平均无故障时间的概述与应用.doc

可靠性基本概念
平均无故障时间
何谓“平均无故障时间(MTBF)” ？
“平均无故障时间(MTBF)”有什么用？
“平均无故障时间(MTBF)” 和“平均故障前时间(MTTF)”
“平均无故障时间(MTBF)”解读
平均无故障时间(MTBF)的应用
如何开始
如何计算
如何使用
基本流程、角色及职责
可靠性基本概念
可靠性Reliability
• 是指产品使用之后发生的故障，可靠性故障率是与时间相关的函数。
• 可靠性表达方式有许多，主要有：
• 一段时间后的累积故障率（Cumulative fail %）。
• 每10亿小时故障率“菲特” -FIT (Failures in Time)
• 平均无故障时间-MTBF (Mean Time between Failures)
• 可靠性是后质量部分的浴盆曲线即我们所认为的可靠性故障。
• 可靠性的目标根据不同的因素而变化，如产品类型，产品寿命，使用的条件等。
平均无故障时间（MTBF）-何谓“平均无故障时间” What is MTBF
MTBF (Mean Time Between Failure):
平均无故障时间，是衡量一个产品（尤其是电子产品）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和故障次数的比值为MTBF。
备注：
这个数据的取得通常必须要产品被使用过一定的数量以及一定的时间后， 才能较为正确地被「统计」出来，所以一个新产品上市后的MTBF值也只能当
「参考数值」，跟产品的实际「寿命数值」不一定能相符。
不过目前有许多厂商用模拟的方式，来评估一个产品的平均故障时间。他们利用更恶劣的环境来测试产品，增加产品的老化速度，以計算出产品的平均故障时间。
平均无故障时间有什么用？
 最流行的可靠性指标
最小化投入的可靠性初步分析
了解设计的薄弱环节
（KAIZEN）设计
质保能力分析（Warranty Analysis）
“平均无故障时间(MTBF)” 和“平均故障前时间(MTTF)”
“平均无故障时间(MTBF)” 和“平均故障前时间(MTTF)”有何不同
•“平均无故障时间(MTBF)” 适用于那些可修复的，并在修复后立即投入使用的产品和系统。
• “平均故障前时间(MTTF)” 适用于那些不可修复产品。

平均无故障时间（MTBF）-MTBF解读(1 of 2)
简单来说，平均无故障时间(MTBF)就是菲特(FIT)的倒数.
例如：一个元器件的FIT为200，求算它的MTBF.
MTBF = 109 hrs/200 = 5 million hours
我们用一个计算过程来说明一个产品的平均无故障时间为40000小时的意义 
并不是指产品的寿命是40000小时。 
如果在市场中投放10个这样的产品，那么每个产品的平均无故障时间(MTBF)为40,000/10= 4,000 hrs 
如果在市场中投放10000个这样的产品，那么每个产品的平均无故障时间(MTBF)为40,000/10,000 = 4 hrs 
  如果在市场中投放60000个这样的产品，那么每个产品的平均无故障时间(MTBF)为40,000/60,000 = 0.67 hrs or 40 minutes 
根据统计学理论，每一个这样的产品到达40000小时的概率为
 Probability = e-t/MTBF where t= MTBF = e-1 = 0.3677 or 36.8% of units surviving (or 63.2% of units fail) 
  上述过程是基于随机故障并符合Weibull的分布曲线的假设，Beta斜率为1。
平均无故障时间（MTBF）-MTBF解读(2 of 2)
以下的表述为错误: 
  对于一个产品，
 其MTBF = 5 years (43,800 hrs)
 产品的寿命为五年
 质保期为五年 
  产品能使用五年并且没有一次故障
 第一次故障并修复后，下一次的故障是五年之后 
  在五年内，100% 的产品会故障 
  产品能满足使用一年没有故障
以下的表述为正确:
 对于一个产品， 其MTBF = 5 years (43,800 hrs)
 五年后，在已投放市场的产品中，有63%发生故障一次或多次 平均年故障率为20%
 FIT = 109/MTBF hrs = 109hrs/43,800 hrs = 22,831 FIT
案例1（MTBF)
1. 一百万小时的MTBF相当于多少菲特(FIT)？
2. 一百万小时的MTBF相当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高达120万小时，保修5年。估算该硬碟的平均年故障率(λ) ？若每年销售100000只硬碟，每返修一次约需费用￥100，那么保修费用估算总计约为多少？
解答：
MTBF=120万小时=137年。（不能理解为该种硬碟每只均能工作137年不出故障！）
• 平均年故障率λ=1/137年=0.7%
• 总保修费=5*（5*100000*0.7%）*100=￥1750000
......
如何使用---MTBF与设计改善
 更换或改善元器件
 改善产品工作环境
 减少外加应力
 改变电路设计
 设计失效模式及后果分析(DFMEA)的重要补充
支持失效分析