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MTBF计算

MTBF计算
MTBF计算

产品在规定的条件下和规定的时间内,完成规定功能的能力称为可靠性。可靠性的概率度量称为可信度。可靠性定义中的“三个规定”是理解可靠性概念的核心。“规定条件”包括使用时的环境条件和工作条件。“规定的时间”和广义可靠性关系也极为密切。可靠性定义中的时间是广义的,除时间外,还可以是里程、次数等。工作时间越长,可靠性越低,产品的可靠性和时间的关系呈递减函数关系。“规定的功能”指的是产品规格书中给出的正常工作的性能指标。衡量一个产品可靠性水平时一定要给出故障(失效)判据,因此,在规定产品可靠性指标要求时一定要规定条件、规定时间和规定功能给予给详细具体的说明。如果这些规定不明确,仅给出产品可靠度的要求是无法验证的。

产品的可靠性可分为固有可靠性和使用可靠性。固有可靠性是产品在设计、制造中赋予的,是产品的一种固有特性,也是产品的开发者可以控制的。而使用可靠性则是产品在实际使用过程中表现出的一种性能的保持能力的特性,它除了考虑固有性的影响因素之外,还要考虑产品安装、操作使用和维修保障等方面因素的影响。

产品可靠性还可分为基本可靠性和任务可靠性。基本可靠性是产品在规定条件下无故障的持续时间或概率,它反映产品对维修人力的要求。任务可靠性是产品在规定的任务剖面内完成规定功能的能力。

产品可靠度是产品在规定条件下规定条件下规定时间完成功能的概率,描述的是产品功能随时间保持的概率,即产品可靠度是时间的函数,一般用R(t)表示,产品的可靠度函数定义为:R(t)=P(T > t)

式中:T——产品发生故障(失效)时间,有时也称为寿命;

t——规定的时间。

因此,产品在规定条件下规定的时间内,不能完成规定功能的概率,也是时间的函数,一般用F(t)表示,F(t)称为累积故障分布函数,即F(t)=P(T ≤t)。

关于产品所处的状态,为了研究的方便一般假定为要么处于正常工作状态,要么处于故障状态。产品发生故障和不发生故障是两个对立的事件,因此F(t)+R(t)=1。

累积故障分布函数和可靠度函数可以通过大量产品的试验进行估

计。假设将测试产品数逐渐增加,时间间隔逐渐缩短并趋于0,即可得到一条光滑的曲线,这条曲线即为累积故障分布函数F(t)。

故障密度函数f(t)是累积故障分布函数的导数。它表示在t 时刻后一个单位时间内产品故障的概率,即:

dt

t dF t f )()(=或?=t du u f t F 0)()(或?+∞=t du u f t R )()( 产品的累积故障分布可以是指数分布、威布尔分布或对数正态分布等,但最简单的分布是指数分布。

理论上可以证明:一个由若干组成部分构成的产品,不论组成部分故障是什么分布,只要出故障后即予维修,修后如新,则较长时间后,产品的故障分布就渐近于指数分布。

产品在规定的条件下和规定的时间内,按规定的程序和方法进行维修时,保持或恢复执行规定状态的能力称为维修性。维修性是产品质量的一种特性,即由产品设计赋予的使其维修简便、迅速和经济的固有特性。

系统(装备)的设计特性和计划的保障资源满足平时和战时使用要求的能力称为保障性。保障性是装备系统的固有属性,它包括两方面含义,即与装备保障有关的设计特性和保障资源的充足和适用程度。

可用性是在要求的外部资源得到保证的前提下,产品在规定的条件下和规定的时刻或时间区间内处于可执行规定功能状态的能力。它是产品可靠性、维修性和维修保障的综合反映,这里的可用性定义是固有可用性的定义,外部资源(不包括维修资源)不影响产品的可用性。反之,使用可用性则受外部资源的影响。可用性的概率度量称为可用度。

可靠度

产品在规定的条件下和规定的时间内,完成规定功能的概率称为可靠度,一般用R(t)表示。若产品的总数为N 0,工作到t 时刻产品发生的故障数为r(t),则产品在t 时刻的可靠度的观测值为:

0)()(N t r N t R -=

-------(5.2-1) 故障(失效)率

工作到某时刻尚未发生故障(失效)的产品,在该时刻后单位时间内发生故障(失效)的概率,称之为产品的故障(失效)率,也称瞬时故障(失效)率。故障率一般用λ(t)表示。

一般情况下,λ(t)可用下式进行计算:

t

t N t r t s ??=)()()(λ 式中:Δr(t) ——t 时刻后,Δt 时间内的发生故障的产品数;

Δt ——所取时间间隔;

N s ( t ) ——在t 时刻没有发生故障的产品数。

对于低故障的元器件常以10-9/h 为故障率的单位,称之为菲特(Fit)。 当产品的故障服从指数分布时,故障率为常数,此时可靠度为:

R(t)=e -λt

平均失效(故障)前时间(MTTF)

设N 0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0,......,,21N t t t 。其平均失效前时间(MTTF)为:

∑==010

1N t i t N MTTF ---------(5.2-4) 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,

λλ10==?

∞+-dt e MTTF t ---------(5.2-5)

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N 0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0,......,,21N t t t ,其平均故障

间隔时间MTBF 为:

10

01N T t N MTBF N i i ==∑= --------(5.2-6) 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N 0次故障相当于N 0个新产品工作到首次故障。因此:

?∞

==0)(dt t R MTTF MTBF -----------(5.2-7) 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:∑==N

i i n t MTTR 1

式中:ti ——第i 次修复时间;n ——修复次数。

产品的故障率随时间的变化大致可分为三个阶段:

在产品投入使用的初期,产品的故障率较高,且具有迅速下降的特征。

在产品投入使用一段时间后,产品的故障率可降到一个较低的水平,且基本处于平稳状态,可以近似认为故障率为常数,这一阶段就是偶然故障期。在这个时期产品的故障主要是由偶然因素引起的,偶然故障阶段是产品的主要工作期间。

在产品投入使用相当长的时间后,产品就会进入耗损故障期,其特点是产品的故障率迅速上升,很快出现产品故障大量增加直至最后报废。

可靠性设计的主要技术有:

(1) 规定定性定量的可靠性要求。最常用的可靠性指标是平均故障间隔时间,即MTTF 。

(2) 建立可靠性模型。用于预计或估计产品可靠性的一种模型叫可靠性模型。建立产品系统级、分系统级或设备级可靠性模型,可用于定量分配、估计和评价产品的可靠性。

可靠性模型包括可靠性方框图和可靠性数学模型。

产品典型的可靠性模型有串联模型和并联模型。串联模型是指组成产品的所有单元中任一单元发生故障都会导致整个产品故障的模型。并联模型是指组成产品所有单元同时工作时,只要有一个单元不发生故障,产品就不会发生故障,亦称工作贮备模型。

对于复杂产品的一个或多个功能模式,用方框表示的各组成部分的故障或它们的组合如何导致产品故障的框图叫可靠性框图。

① 式中R i (t )与λi (t )——第i 单元的可靠度与故障率;

产品的可靠性框图表示产品中各单元之间的功能逻辑关系,产品原理图表示产品各单元的物理关系,两者不能混淆。

组成串联系统的单元越多,产品的可靠性越低。因此,提高产品可靠性的一个重要途径是在满足性能要求前提下尽量简化设计,产品越简单越可靠,同时提高组成产品的各单元的可靠性。

(3)可靠性分配

可靠性分配是为了将产品总的可靠性的定量要求分配到规定的产品层次。通过分配使整体和部分的可靠性定量要求协调一致。它是一个由整体到局部,由上到下的分解过程。

可靠性分配有许多方法,如评分分配法、比例组合法和动态规划法等。

评分分配法是一种常用的分配方法。在产品可靠性数据缺乏的情况下,可以请专家按照影响产品可靠性的几种主要因素进行评分,然后根据评分的结果给各分系统或部件分配可靠性指标。

选择故障λ为分配参数,主要考虑四种影响因素——复杂度、技术成熟度、重要度及环境条件。每一种因素的分值在1~10之间。

这样分配给第i个分系统的故障率λi为:λi = C iλs

式中:C i——第i个分系统的评分系数;λs——系统规定的故障率指标。

ω

ωi i C =

式中:ωi ——第i 个分系统的评分数;ω——系统的评分数。 ∏==4

1j ij i γω

式中:ij γ——第i 个分系统第j 个因素的评分数;

j =1代表复杂度;j =2代表技术成熟度;

j =3代表重要度;j =4代表环境条件。

∑==n i i 1

ωω

式中:i =1,2,……,n ——分系统的数量。

(4)可靠性预计

可靠性预计是在设计阶段对系统可靠性进行定量的估计,是根据相似产品可靠性数据、系统的构成和结构特点、系统的工作环境等因素估计组成系统的部件及系统的可靠性。系统的可靠性预计是一个自下而上,从局部到整体的系统综合过程。可靠性预计结果可以与要求的可靠性相比较,估计设计是否满足要求,通过可靠性预计还可发现组成系统的各单位中故障率高的单元,找到薄弱环节,加以改进。

可靠性预计有许多方法,如元器件计数法、应力分析法、上下限法等。

元器件计数法适用于产品设计开发的早期。它的优点是不需要详尽了解每个元器件的应用及它们之间的逻辑关系就可迅速估算出产品的故障率,但预计结果比较粗糙。元器件计数法公式为:

∑==n i Qi Gi i s N 1

πλλ

式中:

λs ——产品总的故障率;

λGi ——第i 种元器件的通用故障率;

πQi ——第i 种元器件的通过质量系数;

N i ——第i 种元器件的数量;

n ——产品所使用元器件的种类数目。

应力分析法适用于电子产品详细设计阶段,已具备了详细的文件清单、电应力比、环境温度等信息,这种方法比元器件计数法的结果要准确些。应力分析法分三步求出。第一步先求出各种元器件的工作故障率λp : K ··E b p πλλ=

式中:

λp ——第i 种元器件的工作故障率;

λb ——元器件基本故障率;

πE ——环境系数;

K ——降额因子,其值小于等于1,由设计根据适用范围选定应

力等级后决定。

第二步求产品的工作故障率λs :

∑==n i pi i s N 1

λλ

式中:

λpi ——第i 中元器件的工作故障率;

N i ——第i 种元器件的数量;

n ——产品中元器件的种类数;

第三步求产品的MTBF: MTBF=1/λ。

FMECA 是对产品所有可能的故障,并根据对故障模式的分析,确定每种故障模式对产品工作的影响,找出单点故障,并按故障模式的严酷度及其发生概率确定其危害性。所谓单点故障指的是引进产品故障的,且没有冗余或替代的工作程序作为补救的局部故障。FMECA 包括故障模式及影响分析(FMEA)和危害性分析(CA )。

故障模式及影响分析(FMEA)是在产品设计过程中,通过对产品各组成单元潜在的各种故障模式及其对产品功能的影响进行分析,提出可能采取的预防改进措施,已提高产品可靠性的一种设计分析方法。

危害性分析(CA )是把FMEA 中确定的每一种故障模式按其影响的严重程度类别及发生概率的综合影响加以分析,以便全面地评价各种可

能出现的故障模式的影响。CA是FMEA的继续,根据产品的结构及可靠性数据的获得情况,CA可以是定性分析也可以是定量分析。

故障模式是指元器件或产品故障的一种表现形式。一般是能被观察到的一种故障现象。

故障影响是指该故障模式会造成对安全性、产品功能的影响。故障影响的一般可分为:对局部、高一层次及最终影响三个等级。

严酷度是指某种故障模式影响的严重程度。一般分为四类:

I类:灾难性故障;

II类:致命性故障;

III类:严重故障;

IV类:轻度故障。

危害性矩阵

i 危害性矩阵是用来确定每一故障模式的危害程度并与其他故障模

式相比较,进而确定补偿措施的先后顺序提供依据。

ii 危害性矩阵图的作法:横坐标用严酷程度等级表示,纵坐标用产品危害度或故障模式出现的概率等级表示。

iii 线段离原点越远,其危害程度越严重。

QS 9000的FMECA方法

现在QS 9000已在很多工业部门应用,在QS 9000中使用了更细了一些的分级,用风险顺序数(RPN)代替美军标、国军标的危害性矩阵。(1)确定各种故障模式对产品或人员产生危害的严酷度S。

严酷度(S)是潜在故障模式对交付给顾客后的影响后果的严重程度的评价指标。如果顾客是下一道工序,应站在操作人员的立场上评价。严酷度仅适用于故障的后果。

(2)确定故障模式发生的概率(O)

故障模式发生的概率(O),是指具体的故障模式起因/机理发生的概率,概率的分级数着重在其含义而不是数值。

(3)故障模式被发现的概率D

故障模式被发现的概率D是:在现行的过程控制下,工序及过程输

出的半成品及产品在离开工序及过程之前,或产品使用中有可能被发现存在的故障模式,从而防止其发生不良后果的可能性。

(4)计算风险顺序数RPN并寻找纠正粗措施

计算风险顺序数(RPN)和建议纠正措施:风险顺序数PRN=SOD。风险顺序是FMEA分析中的一个重要参数,RPN越大,说明所产生缺陷的影响越大。RPN从1~1000。

(5)当故障模式按RPN值从大到小排出先后次序后,应首先对排列在最前面的事和最关键的项目采取纠正措施。

维修性设计

维修性设计的主要方法有定性和定量两种方法。维修性的定性设计是最主要的,只要设计人员有维修性的意识和工程经验就能将维修性设计进产品。维修性定性设计主要有简化设计、可达性设计、标准化互换性与模块化设计、防差错及识别标志设计、维修安全设计、故障检测设计、维修中人素工程设计等。

可靠性试验是对产品的可靠性进行调查、分析和评价的一种手段。可靠性试验一般可分为工程试验和统计试验。工程试验包括环境应力筛选试验和可靠性增长试验;统计试验包括可靠性鉴定试验和可靠性验收试验。

环境应力筛选试验

环境应力筛选试验是通过在产品上施加一定的环境应力,以剔除由不良元器件、零部件或工艺缺陷引起的产品早期故障的一种工序或方法。这种早期故障通常用常规的方法和目视检查等是无法发现的。环境应力不必准确模拟真实的环境条件,但不应超过产品设计能耐受的极限,其大小应根据产品总体要求确定。对电子产品施加的环境应力最有效的是随机振动和温度循环应力。

不论是产品开发阶段,还是批生产阶段早期,环境应力筛选在元器件、组件、部件等产品层次上都应100%的进行。在批生产阶段后期,对

MTBF寿命计算公式

寿命计算公式 MTBF (平均间隔失效时间)预估 概述 MTBF之计算系依据军用手册MIL-HDBK-217F “电子设备之可靠性预估” 来 进行,此部份涵盖了电子零件实际的应力关系、失效率。MIL-HDBK-217 的基 本版本将保持不变,只有失效率的资料会更新。在评估过程之前,应确定各元 器件的相关特性(如基本失效率、质量等级,环境等级等等)。 定义 “MTBF”的解释为“平均间隔失效时间”而MTBF是由MIL-HDBK- 217E.F计算,以25 C环境温度为参考温度。 电解电容寿命预测 Rubycon 品牌的电解电容的寿命计算公式 L X=Lr X2【(T°-Tx)/1°】X2(A r s/Ao- A Tj/A) L X预测寿命(Hr), Lr:制造商承诺的在最高工作温度(To)及额定纹波电流(Io)下的寿命, To:最高工作温度一105C或85C, Tx:实际外壳温度(C), △Ts:额定纹波电流(Io)下的电解电容中心温升「C), △Tj:实际纹波电流(lx)下的电解电容中心温升(C), A: A= 10 —0.25XZTj,(0

Io:额定的纹波电流值(Arms), R:电解电容的等效串连阻抗(Q), S:电解电容的表面积(cm2), S=dDX(D+ 4L)/4 , B:热辐射常数,一般取3= 2.3 X1O-3XS0.2, D:电解电容的截面积的直径(cm), L:电解电容的高度(cm), nichicon品牌的电解电容的寿命计算公式 2 L X= Lr X2【(To-Tx)/10] x21-(Ix/Io )/K, K:温升加速系数,二10—6X(Tx—75 C)/30 (Tx W75C 时,K 值 取 10) 其余字符的表达含意同上。 其余品牌的电解电容的寿命计算公式 2 b= L r X2【(To-Tx)/10]眾1-(Ix/Io ) ] XZTo/10 △To:最高工作温度下的电解电容中心容许温升(取△T o= 5C), K= 2,纹波电流允许的范围内;K= 4,超过纹波电流允许的范围时。

MTBF计算方法概论

MTB F計算方法概論

MTBF: Mean Time Between Failure 1. 意義:可修復之產品~兩次相鄰故障的平均工作時間,是一種可靠度之統計數值.通常均以小時為計算單位. 2. 通常以小時為單位. EX. 100,000 hours. 3. 若為故障而不可修復之產品,則不適用MTBF之計算.但可計算其MTTR (Mean Time To Repair). 稱之為: 平均維修時間. 4. 若為產品在正常環境及條件下,連續性測試從一而終,所計算之時間為:壽命試驗(Life Cycle)

1.11.1加速壽命試驗加速壽命試驗(Accelerated Life Testing) 1.1 執行壽命試驗的目的在於評估產品在既定環境下之使 用壽命. 1.2 常規試驗耗時較久,且需投入大量的金錢,而產品可靠度 資訊又不能及時獲得並加以改善. 1.3 可在實驗室裡以加速壽命試驗的方法,在可接受的試驗 時間裡評估產品的使用壽命. 1.4 是在物理與時間上,加速產品的劣化肇因,以較短的時間 試驗來推定產品在正常使用狀態的壽命或失效率.但基本條件是不能破壞原有設計特性. 1.1.MTBF MTBF MTBF測試原理測試原理

1.5 一般情況下, 加速壽命試驗考慮的三個要素是環境應 力,試驗樣本數和試驗時間. 1.6如果溫度是產品唯一的加速因素,則可採用阿氏模型 (Arrhenius Model),此模式最為常用. 1.7引進溫度以外的應力,如濕度,電壓,機械應力等,則為 愛玲模型(Eyring Model).產品包括電燈,液晶顯示元件,電容器等適用此模式. 1.8.一般情況下,主動電子零件完全適用阿氏模型,而電子 和資訊類成品也可適用阿氏模型,原因是成品類的失效模式是由大部分主動式電子零件所構成.因此,阿氏模型,廣泛應用於電子﹑資訊行業. 1.1.MTBF MTBF MTBF測試原理測試原理

MTBF计算实例

关于产品寿命MTBF的计算方法实例 作者:赵先生-2011-1-8 个人简介:从事多年实验室管量工作,具有较深的产品可靠性实验方案 1、基本MTBF的测试 MTBF定义为:平均失效间隔时间,它用来评估产品的寿命能力, 下面用一个例子来说明测试条件的确定方法。 题五:某种产品,要求在90%的信心度下MTBF为2000H,如何判定此产品的可靠性是否达到了规定的要求? 可以转化为判定此产品是否能通过规定时间的模拟运行测试,其关键是要找出测试时间;测试时间=A×MTBF,A 这个因子与“在这段时间内允许失效的次数”和“90%的信心度”有关系。根据已经成熟的体系,直接代用公式:A=0.5*X2(1-a,2(r+1)) X2(1-a,2(r+1))是自由度为2(r+1)的X平方分布的1-a的分位数; a 是要求的信心度,为90%; r 是允许的失效数,由你自己决定; 此分布值可以通过EXCEL来计算,在EXCEL中对应的函数为CHIINV; 如允许失效1次时,A=0.5*CHIINV(1-0.9,2*2)=0.5*CHIINV(0.1,4)=0.5*7.78=3.89;所以应该测试的时间为: 3.89×2000=7780H。也就是当设备运行7780H是只出现一次失效就认为此产品达到了要求的可靠性。 7780H是324天(7780/24=324),快一年了,做一次测试花一年的时间?太长!我们可用这样去调整:①增加测试的总样品数;7780从统计上看,准确地说是7780台时、它是“机台×时间”这样一个量,也就是所有样机的测试时间总和;如果测试中有50台样机,则只需要测试155.6H;如果有100台样机,则只需要测试到77.8H(强烈建议在MTBF的测试中采用尽可能多的样品数);②减少允许失效的次数;允许失效的次数为0时,同上计算后得到测试时间为4605台时(一般不建议采用此种方式来缩短测试时间,这样会增大测试的误差率)。 对于价格较低、数量较多的产品(如各种元器件、各种家用电器等),用上面介绍的方法,可以很方便地进行测试;但当产品的价格较高、MTBF较高的产品如何测试? 题六:某种产品,要求在90%的信心度下MTBF为20000H,因单价较贵,只能提供10台左右的产品做测试,请问如何判定此产品的可靠性是否达到规定的要求? 还是转化为测试。即使有10台产品全部用于测试,20000H的MTBF也需要测2000H左右,这个时间太长,应该怎么办? 此时一般用到加速测试。对一般电子产品而言,多用高热加速,有时也用高湿高湿加速。根据加速模型(Arrhenius Model),得知加速因子的表达式为: AF=exp{(Ea/k)*[(1/Tu)-(1/Ts)]+ (RHu^n-RHs^n)} Ea为激活能(eV),k为玻尔兹曼常数且k=8.6*10E-5eV/K。T为绝对温度、RH指相对湿度(单位%)、下标u指常态、下标s指加速状态(如RHu^n指常态下相对湿度的n次方),一般情况下n取2。

MTBF寿命计算公式

寿命计算公式MTBF(平均间隔失效时间)预估 概述 MTBF之计算系依据军用手册MIL-HDBK-217F“电子设备之可靠性预估”来 进行,此部份涵盖了电子零件实际的应力关系、失效率。MIL-HDBK-217的 基本版本将保持不变,只有失效率的资料会更新。在评估过程之前,应确 定各元器件的相关特性(如基本失效率、质量等级,环境等级等等)。 定义 “MTBF”的解释为“平均间隔失效时间”而MTBF是由MIL-HDBK-217E.F 计算,以25℃环境温度为参考温度。 电解电容寿命预测 Rubycon品牌的电解电容的寿命计算公式 L X=Lr×2[(To-Tx)/10]×2(ΔTs/Ao-ΔTj/A), L X:预测寿命(Hr), Lr:制造商承诺的在最高工作温度(To)及额定纹波电流(Io)下的寿命, To:最高工作温度—105℃或85℃, Tx:实际外壳温度(℃), ΔTs:额定纹波电流(Io)下的电解电容中心温升(℃), ΔTj:实际纹波电流(Ix)下的电解电容中心温升(℃), A:A=10-0.25×ΔTj,(0≤ΔTj≤20) Ao:Ao=10-0.25×ΔTs, 其中 ΔTs=α×ΔTco=α×Io2×R/(β×S), ΔTj=α×ΔTcx=α×Ix2×R/(β×S), ΔTco:额定纹波电流(Io)下的电解电容外壳温升(℃), ΔTcx:实际纹波电流(Ix)下的电解电容外壳温升(℃), α:电解电容中心温升与外壳温升的比例系数, Ix:纹波电流的实际测量值(Arms), Io:额定的纹波电流值(Arms), R:电解电容的等效串连阻抗(Ω), S:电解电容的表面积(cm2),S=πD×(D+4L)/4,

MTBF计算公式讲解

检验值θ0、θ1及其相互关系 摘要:随着可靠性工程向纵深发展,可靠性定量指标显得愈来愈重要。本文详细分析了可靠性参数中MTBF各种量值间关系,并举例作了深入浅出的说明,有利于加深工程技术人员对此的理解。在设计中,明确可靠性指标要求;在检验中,正确检验指标。 关键词:MTBF指标要求值;检验值;设计值;预计要求值 中图分类号: TN 106 文献标识码: A 文章编号:1004-7204(2000)01-0007-03 1 MTBF各种量值 平均故障间隔时间MTBF是可靠性定量指标之一,也是最常用的定量指标。MTBF指标要求值θr,检验值θ0、θ1,设计值θd及预计要求值θp,在它们之间有着比较复杂的关系,设计人员必须理清。 2 指标要求值 指标要求值θr是由武器系统有效度指标,经指标层次转换得出。众所周知,任何一项量值的完整表达,一般应该用三个参数加以描述,才可确定。一是量值标称值,二是标称值的偏差,亦即量值精确度,三是量值的真值处于整个偏差范围的置信概率,对于离散性较大的随机变量,比如MTBF的均值来说,更是如此。对于用θ表示MTBF的真值来说,正偏差越大,可靠性愈高,故仅需控制负偏差,因此MTBF指标要求值的完整表达应为: θ≥θr│Pθr 即指标要求的真值以置信概率Pθr保证不小于θr。换句话说,当以MTBF 的最低可接收值(有时也叫门限值)作为指标要求值,必须明确置信概率,否则指标要求值是不确定的。 3 指标检验值 指标检验值一般用θ0,θ1表示,它是为验证指标要求值的统计试验方案中对应承制方风险率α、使用方风险率β而设的检验值。 θ0不取决于指标要求值,因为θ0受θ1及鉴别比d的约束,承制方应该使自己的产品批生产质量水平接近θ0。另外,鉴别比d=θ0/θ1确定了抽样试验的样本量,与费用直接相关。在抽样方案中,d只有几个指定的值,但θ0却应参考指标要求值,在要求值附近选定。指标要求值是合同参数,是承制方设计的依据,而θ0只是抽样试验(工厂一般叫可靠性试验)的一个参数,因此GJB 1909《装备可靠性维修性参数选择和指标确定要求》明确指出,要求值或规定值是合同和研制任务书中规定的,装备必须达到的合同指标,是承制方进行可靠性、维修性设计的依据。另外,在抽样方案的设计中,使用方明确了最低可接受值及β后,承制方参考自己的设计值,全面权衡生产周期、费用,选择θ0,α和β一般大体相等,以便双方可协商解决。其中α为承制方风险率,β为使用方风险率。 国家军用标准GJB 450-88(或者美军标MIL-STD-785B)规定θ1即最低可接收值,但是不能把两者等同起来。因而GJB 899-90又把MTBF的验证区间写为(θ1、θu),即在试验条件下真实MTBF的可能范围或者在所规定的置信度下对MTBF的区间估计。为了验证指标要求值,不仅可以选择不同的试验方案,而且应该并且可以选择不同的检验上下限值θ0、θ1。

MTBF 指标和计算方法

MTBF 指标和计算方法 1)一般常用单位计算 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‖ (Failure rate) , 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(Mean Time Between Failures ),简称MTBF 。即: MTBF=1/λ 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)通信上通过单个模块计算总值 MTBF -平均无故障时间,是指两次故障之间所经历的时间,是一种统计平均值, MTBF 值的确定, 通常 采用两种方式: 1) 理论统计法:根据器件、组件及约束条件的实际情况,累计平均得到的。 2) 经验统计法:根据工厂或实验室破坏性记录,累计平均得到的数据。 1+0单机系统MTBF 统计值 根据1+0单机系统的组成框图,总的MTBF 统计值由以下公式给出: 1/MTBF总=1/MTBF发高频+1/MTBF收高频+1/MTBF调制+1/MTBF基带+1/MTBF电源3)通信网络中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(100%); 1/λ总=(1/λ1) +(1/λ2) +(1/(λ1+λ2)) 或MTBF 总=(λ21 + λ1λ2 +λ22) /(λ21λ2 +λ1λ22) 4)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。

MTBF与MTTR计算

设备出现故障,或状态不好,就会直接影响到生产效率,单件工时。我们主要通过定期点检和及时维修来减少设备的影响。但定期点检是周期性的,而及时维修也是在设备出现明显故障才进行的。现实生产中往往是设备并没有出现明显故障时,可以继续生产,但状态就是不佳,这种情况往往不会采取措施,因为很难知道设备不佳的程度。为了有效评价设备状态,我们就要有一些具体的指标。 下面就介绍我们两个最常用的指标: 一、MTBF(Mean Time Between Failures)即平均故障间隔(时间/次) 计算公式为:MTBF(时间/次)=总运行时间/总故障次数 MTBF表示的是某设备故障发生期间的时间平均值 例:某设备的使用情形如下,MTBF是多少? 100小时运行-3小时修理-120小时运行-2小时修理-140小时运行-4小时修理 MTBF=(100+120+140)/3=120(时间/次) 时间应用中我们将此公式稍微变换一下,就可有效地用来评价工装的状态了。 “我们用MTBF=产量/修理次数”,简单理解就是MTBF表示的是修一次工装可做多少个产品,从公式上可以看出MTBF越大则表示工装的状态越好。 有了反映工装状态的指标,就可以为我们的行动提供依据了。我们每周就可以挑出 MTBF小于一定标准的工装进行检修,使总体MTBF保持一个缴高的水平。 二、MTTR(Mean Time To Repair)(小时/次)平均修理时间 计算公式为:MTTR(时间/次)=总修复时间/故障次数 例:某设备的使用经过如下,MTTR是多少? 100小时运行-3小时修理-120小时运行-2小时修理-140小时运行-4小时修理 MTTR=(3+2+4)/3=3(小时/次)

MTBF计算实例

MTBF计算实例! MTBF 前段时间一个韩国客户问,当时计算了一下,并回复级客户,拿出来分享并和大家讨论一下: 补充:详细计算表格, :MTBF计算EXCEL附件 6000台产品,每天工作10小时,工作一个月后有6台失效,MTBF是多少? 1000台产品,每天工作24小时,工作一个月后有0.5台失效,MTBF是多少? 那当1000台产品,每天工作24小时,连续工作一个月,要使其MTBF为第一种情况时的值时,需使其失效低于多少台? 我的计算方法如下:假定:寿命服从指数分布 计算方法一: 1Fit=1/10^9 小时意为:10^9 小时坏了1台,失效率为1Fit 1) 6000台*10小时*30天=1800000台时,一个月内坏了6台 λ=6/180W MTBF=180W/6=30W小时 2) 1000台*24小时*30天=720000台时,一个月内坏了0.5台 λ=0.5/72W MTBF=72W/0.5=144W小时 3) 6/180==2.4/72 也就是说180W台时内坏了6台与 72W 内坏了2.4台是等效的. 计算方法二:

计算方法三: (参考cliffcrag 可靠性统计试验方案EXCEL计算表第5页置信限(指数) 示例1,再次感谢cliffcrag 的无私奉献) 有20件产品经受有更换试验,试验一直进行到发生10次故障,第10次在第80小时发生,试确定MTBF值95%单侧和双侧置信区间?

所以答案是 (附部分计算公式): 6000台产品,每天工作10小时,工作一个月后有6台失效,MTBF是30W小时 1000台产品,每天工作24小时,工作一个月后有0.5台失效,MTBF是144W小时 即当1000台产品,每天工作24小时,连续工作一个月,要使其MTBF为30W时,需使其失效低于2.4台 双侧置信下限= 2*T/chiinv(a/2,2r) 双侧置信上限= 2*T/chiinv(1-a/2,2r) 有兴趣的朋友导入到EXCEL计算验证一下即可!

MTBF指标和计算方法

MTBF指标和计算方法 1)一般常用单位计算 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”(Failure rate),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(Mean Time Between Failures),简称MTBF。即: MTBF=1/λ 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。字串8 2)通信上通过单个模块计算总值 MTBF-平均无故障时间,是指两次故障之间所经历的时间,是一种统计平均值,MTBF值的确定,通常采用两种方式: 1) 理论统计法:根据器件、组件及约束条件的实际情况,累计平均得到的。 2) 经验统计法:根据工厂或实验室破坏性记录,累计平均得到的数据。

1+0单机系统MTBF统计值 根据1+0单机系统的组成框图,总的MTBF统计值由以下公式给出:

1/MTBF总=1/MTBF发高频+1/MTBF收高频+1/MTBF调制+1/MTBF基带+1/MTBF 电源 3)通信网络中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(100%); 1/λ总=(1/λ1)+(1/λ2)+(1/(λ1+λ2)) 或MTBF总=(λ21 + λ1λ2 +λ22)/(λ21λ2 +λ1λ22)字串4 4)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

平均无故障时间MTBF测试及计算过程

一、寿命估算模型 常温下的故障及寿命的统计耗时耗力。为方便估算产品寿命,通常会进行批次性产品抽 样,作加速寿命实验。 不同种类的产品,MTBF的计算方式也不尽相同,常用的加速模式有以下几种: 阿氏模型(Arrhenius Model):如果温度是产品唯一的加速因素,则可采用阿氏模型,一般情況下,电子零件完全适用阿氏模型,而电子和通讯类成品也可适用阿氏模型,原因是成品类的失效模式是由大部分电子零件所构成?因此,阿氏模型,广泛用于电子与通讯行业。 爱玲模型(Eyring Model):如果引进温度以外的应力,如湿度,电压,机械应力等,则为爱玲模型。产品包括电灯,液晶显示元件,电容器等应用此模式。 反乘幕法则(Inverse Power Law):适用于金属和非金属材料,轴承和电子装备等。 复合模式(Combination Model):适用于同时考虑温度与电压作为环境应力的电子材料如电容。 二、常温下MTBF勺估算方式 MTBF( Mean Time Between Failure ),即平均失效间隔,指系统两次故障发生时间之间的时间段的平均值。 S(Start of down i ime - start of up time) MTBF= number of failures 例子:从一批产品中抽取5PCS产品,在某一温度下,其实际工作时间、失效数如下图所示,求MTBF值。 解:带入公式计算 S(Start of down time - start of tip time) 11 + T2 + T3 + 11 + T5 MTBF= = number ot failures 11 _L450_ =〒= 二、MTBF阿氏模型 只有一项加速因子,如温度,且服从指数分布的加速寿命实验,可采用MTBF 阿氏模型计算公式进行估算。阿氏模型起源于瑞典物理化学家Svandte Arrhenius 1887年提出的阿氏反应方程式. R:反应速度speed of reacti on A:溫度常数a unknown non-thermal constant EA:活化 能activation energy (eV) K:Boltzmann 常数,等地*10-5 eV/OK. T: 为绝对溫度(KeIvin)

MTBF计算公式详解

MTBF(MEAN TIME BETWEEN FAILURE):是指产品在使用过程中前一个故障至后一个故障的平均时间,称为平均寿命时 间,又名平均无故障时间。采用MIL-STD-781(POISSON) CONFIDENCE LEVEL 90%计算。 NOTE: n: Numbers Of Test Sets. TL: Total Life Test Time FCC = 2(Tr-Ta)/10 Tr: Room Temperature.(40?C) Ta: Environment Temperature (25?C) Ft: Hours Before Defect Occurred C.L ?= Confidence Level(90%) 举例说明(C.L.值见下表) 例 S785P 机种将24台放入40?C 加温室B/I 2000Hrs(常温25?C), 1.若Failure Number=0时,MTBF 为多少? 2.若在600Hrs Failure 1台,则MTBF 为多少? 3.若600HrsFailure 1台,1100Hrs 又 Failure 1台,则MTBF 为多少? 解:1.Failure number=0时 MTBF=[(n*TL*FCC)+(Ft*FCC)]/C.L ? =[24*2000Hrs*2 (40-25)/10+0Hrs*2(40-25)/10]/2.3026=58952Hrs 2.Failure number=1时 MTBF=[(n*TL*FCC)+(Ft*FCC)]/C.L ? =[(24-1)*2000Hrs*2 (40-25)/10+600Hrs*2(40-25)/10]/3.8897=33880Hrs 3.Failure number=2时 MTBF=[(n*TL*FCC)+(Ft*FCC)]/C.L ? =[(24-2)*2000Hrs*2 (40-25)/10+(600+1100)Hrs*2(40-25)/10]/5.323=24282Hrs

MTBF寿命计算公式

寿命计算公式 1.1 MTBF(平均间隔失效时间)预估 1.1.1概述 MTBF之计算系依据军用手册MIL-HDBK-217F“电子设备之可靠性预估”来进行,此部份涵盖了电子零件实际的应力关系、失效率。 MIL-HDBK-217的基本版本将保持不 变,只有失效率的资料会更新。在评估过程之前,应确定各元器件的相关特性(如基 本失效率、质量等级,环境等级等等)。 1.1.2定义 “MTBF”的解释为“平均间隔失效时间”而MTBF是由MIL-HDBK-217E.F计 算,以25℃环境温度为参考温度。 1.1.3电解电容寿命预测 Rubycon品牌的电解电容的寿命计算公式 L X=Lr×2[(To-Tx)/10]×2(ΔTs/Ao-ΔTj/A), L X:预测寿命(Hr), Lr:制造商承诺的在最高工作温度(To)及额定纹波电流(Io)下的寿命, To:最高工作温度—105℃或85℃, Tx:实际外壳温度(℃), ΔTs:额定纹波电流(Io)下的电解电容中心温升(℃), ΔTj:实际纹波电流(Ix)下的电解电容中心温升(℃), A: A=10-0.25×ΔTj,(0≤ΔTj≤20) Ao:Ao=10-0.25×ΔTs, 其中 ΔTs=α×ΔTco=α×Io2×R/(β×S), ΔTj=α×ΔTcx=α×Ix2×R/(β×S), ΔTco:额定纹波电流(Io)下的电解电容外壳温升(℃), ΔTcx:实际纹波电流(Ix)下的电解电容外壳温升(℃), α:电解电容中心温升与外壳温升的比例系数, Ix:纹波电流的实际测量值(Arms), Io:额定的纹波电流值(Arms), R:电解电容的等效串连阻抗(Ω), S:电解电容的表面积(cm2),S=πD×(D+4L)/4, β:热辐射常数,一般取β=2.3×10-3×S-0.2, D:电解电容的截面积的直径(cm), L:电解电容的高度(cm),

MTBF与MTTR两指标

MTBF与MTTR两指标的介绍 设备出现故障,或状态不好,就会直接影响到生产效率,单件工时。我们主要通过定期点检和及时维修来减少设备的影响。但定期点检是周期性的,而及时维修也是在设备出现明显故障才进行的。现实生产中往往是设备并没有出现明显故障时,可以继续生产,但状态就是不佳,这种情况往往不会采取措施,因为很难知道设备不佳的程度。为了有效评价设备状态,我们就要有一些具体的指标。 下面就介绍我们两个最常用的指标: 一、MTBF(Mean Time Between Failures)即平均故障间隔(时间/次) 计算公式为:MTBF(时间/次)=总运行时间/总故障次数 MTBF表示的是某设备故障发生期间的时间平均值 例:某设备的使用情形如下,MTBF是多少? 100小时运行-3小时修理-120小时运行-2小时修理-140小时运行-4小时修理 MTBF=(100+120+140)/3=120(时间/次) 时间应用中我们将此公式稍微变换一下,就可有效地用来评价工装的状态了。 “ 我们用MTBF=产量/修理次数”,简单理解就是MTBF表示的是修一次工装可做多少个产品,从公式上可以看出MTBF越大则表示工装的状态越好。 有了反映工装状态的指标,就可以为我们的行动提供依据了。我们每周就可以挑出MTBF小于一定标准的工装进行检修,使总体MTBF保持一个缴高的水平。 二、MTTR(Mean Time To Repair)(小时/次)平均修理时间 计算公式为:MTTR(时间/次)=总修复时间/故障次数 例:某设备的使用经过如下,MTTR是多少? 100小时运行-3小时修理-120小时运行-2小时修理-140小时运行-4小时修理 MTTR=(3+2+4)/3=3(小时/次) 实际应用中为了更直观,我们将此公式也稍微变换一下,我们用MTTR=维修时间/产量。简单理解就是MTTR表示每做一个产品的平均修理时间。很明显,MTTR越小机器的状态就越好,这样又有了行动的依据了。 1. MTBF——全称是Mean Time Between Failure,即平均失效间隔。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第一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。 2. MTTR——全称是Mean Time To Repair,即平均恢复时间。就是从出现故障到恢复中间的这段时间。MTTR越短表示易恢复性越好。 3. MTTF——全称是Mean Time To Failure,即平均无故障时间。系统平均能够正常运行多长时间,才发生一次故障。系统的可靠性越高,平均无故障时间越长。(MTTF=MTBF+MTTR) 故障时间/维修时间,设备完好时间,

产品寿命可靠性试验MTBF计算规范

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. 1.8 引进溫度以外的应力,如湿度,电压,机械应力等,則为爱玲模型(Eyring Model),此种模式适用的产品包括电灯,液晶显示元件,电容器等. 1.9反乘冪法則(Inverse Power Law)适用于金属和非金属材料,如轴承和电子装备等.

MTBF计算方法

可靠性基础 制作:纪玉金日期:2005-1-1 深圳市核达中远通电源技术有限公司 SHENZHEN HOLDLUCK-ZYT POWER SUPPL Y TECHNOLOGY CO., L TD.

目录 第一节.可靠性基本术语及定义 (3) 一、可靠性定义 (3) 二、研究可靠性的意义 (3) 三、可靠性的研究内容 (4) 四、可靠性指标 (4) 第二节、可靠性相关计算 (7) 一、可靠性分布 (7) 二、筛选强度 (8) 三、可信度系数和加速因子计算 (8) 四、MTBF计算 (10) 第三节、可靠性试验 (11) 一、环境试验 (11) 1、低温试验 (12) 3、高温试验 (14) 5、温度循环 (15) 6、交变湿热 (16) 7、振动试验 (16) 8、包装自由跌落试验 (19) 9、其它试验 (19) 二、EMC试验 (20) 三、HALT和HASS试验 (20) 1、什么是HALT试验 (20) 2、HALT的常用的概念 (20) 3、HALT试验步骤 (21) 4、什么是HASS试验 (23) 5、什么样的产品要做HASS (23) 6、筛选方法 (23) 四、验证试验 (23) 1、基本定义 (23) 2、序贯试验方案 (24) 3、定时截尾试验方案 (24) 4、全数试验方案 (25) 五、可靠性增长试验 (25) 1、可靠性增长试验的定义及目的。 (25) 2、可靠性增长的试验方法 (25) 3、增长的模型 (26) 第四节、可靠性设计 (27) 一、可靠性模型图 (27) 二、可靠性分配 (29) 三、可靠性预计 (32) 四、降额设计 (33)

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