可靠性强化试验与MTBF的关系

电子产品的可靠性与故障分析近年来，电子产品在我们的日常生活中扮演着越来越重要的角色。

从智能手机到电视机，我们几乎无时无刻不与各种电子产品相伴。

然而，随着电子产品的不断普及和多样化，人们开始越来越关注它们的可靠性和故障分析问题。

本文将深入探讨电子产品的可靠性与故障分析，以帮助读者更好地理解这一话题。

一、电子产品的可靠性电子产品的可靠性是指其在特定时间和条件下正常工作的能力。

可靠性是衡量一个产品性能的重要指标，对于电子产品来说尤为关键。

在电子产品领域，可靠性通常通过故障率、平均无故障时间（MTTF）和平均故障间隔时间（MTBF）来衡量。

1. 故障率故障率是指在单位时间内产品出现故障的概率。

通常以每百万小时为单位进行统计。

较低的故障率代表着较高的可靠性。

2. MTTF平均无故障时间（MTTF）是指产品平均正常工作的时间，以小时为单位。

MTTF越长，代表产品的可靠性越高。

3. MTBF平均故障间隔时间（MTBF）是指产品在发生故障后到下一次故障之间的平均时间间隔。

与MTTF类似，MTBF越长，说明产品的可靠性越高。

二、电子产品故障分析尽管电子产品的可靠性在不断提高，但故障仍然难以避免。

故障分析是为了找到故障原因并采取相应措施来修复故障的过程。

下面是电子产品故障分析的几个常见方法：1. 统计学分析统计学是一种常见的故障分析方法。

通过收集大量的产品故障数据并进行统计学分析，可以找出一些常见的故障规律和特点。

这有助于制造商更好地改进产品设计并提高可靠性。

2. 故障树分析故障树分析是一种通过将故障事件分解为一系列基本故障事件，并分析它们之间的逻辑关系来进行故障分析的方法。

通过构建故障树模型，我们可以找到导致故障的根本原因，并采取相应的修复措施。

3. 人工智能算法近年来，人工智能算法在故障分析领域的应用得到了越来越多的关注。

通过使用机器学习和深度学习等技术，可以对大量的故障数据进行自动分析和判断，并提供修复建议。

MTBF,MTTR,MTTF三个可靠性指标的区别MTBF（MeanTimeBetweenFailures，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。

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。

MTBF用于可维护性和不可维护的系统。

MTTF（MeanTimetoFailure，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（MeanTimetoRestoration，平均恢复前时间），源自于IEC61508中的平均维护时间（MeanTimetoRepair），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的期望值。

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。

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。

是一个缩写的平均时间恢复或平均修复时间代表的平均时间将有缺陷的部件或系统恢复工作秩序。

它是衡量一个系统的可维护性和可预测的平均所需的时间让系统工作的情况下再次出现系统故障。

MTTR可以从几个毫秒，如不间断电源（UPS）的许多数小时甚至数天的情况下的应用软件或复杂的机制。

所需要的时间来恢复系统恢复正常，包括期间的诊断中的问题以及其整改。

当失败率是可预见的和有据可查的MTTR可以大大减少。

另一方面，如果系统没有意外，所需要的时间来诊断问题本身可能是相当高的首要原因。

有时不适当的诊断会导致错误的修理，可以使问题复杂化，延长恢复期。

一、可靠性定义产品的可靠性是指：产品在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的能力。

从定义本身来说，它是产品的一种能力，这是一个很抽象的概念；我们可以用个例子（100个学生即将参加考试）来理解这个定义，可靠性就是指：100个学生的考分的平均是多少？对这个平均分的准确性有多大把握？分数越高、把握越大，可靠性就越高。

我国的可靠性工作起步较晚，20世纪70年代才开始在电子工业和航空工业中初步形成可靠性研究体系，并将其应用于军工产品。

其他行业可靠性工作起步更晚，差距更大，与先进国家差距20～30年，虽然国家已制订可靠性标准，但尚未引起所有企业的足够重视。

对产品而言，可靠性越高就越好。

可靠性高的产品，可以长时间正常工作（这正是所有消费者需要得到的）；从专业术语上来说，就是产品的可靠性越高，产品可以无故障工作的时间就越长。

二、可靠性的重要性调查结果显示（如某公司市场部2001年调查记录）：“对可靠性的重视度，与地区的经济发达程度成正比”。

例如，英国电讯（BT）关于可靠性管理/指标要求有产品寿命、MTBF 报告、可靠性框图、失效树分析（FTA）、可靠性测试计划和测试报告等；泰国只有MTBF 和MTTF的要求；而厄瓜多尔则未提到，只是提出环境适应性和安全性的要求。

产品的可靠性很重要，它不仅影响生产公司的前途，而且影响到使用者的安全（前苏联的“联盟11号”宇宙飞船返回时，因压力阀门提前打开而造成三名宇航员全部死亡）。

可靠性好的产品，不但可以减少公司的维修费用，而且可以很快就打出品牌，大幅度提升公司形象，增加公司收入。

随着市场经济的发展，竞争日趋激烈，人们不仅要求产品物美价廉，而且十分重视产品的可靠性和安全性。

日本的汽车、家用电器等产品，虽然在性能、价格方面与我国彼此相仿，却能占领美国以及国际市场。

主要的原因就是日本的产品可靠性胜过我国一筹。

美国的康明斯、卡勃彼特柴油机，大修期为12000小时，而我国柴油机不过1000小时，有的甚至几十小时、几百小时就出现故障。

MTBF是什么和MTBF计算的方法（转载）MTBF是什么和MTBF计算的方法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。

产品寿命可靠性测试方法概念：• 平均失效时间: MTBF (Mean Time between Failures)，就是失效率的倒数，试验求得的 MTBF 设为θ，是相当于产品总运作时间除以总失效的次数。

• 平均失效时间的最低接收值(θ1) : Minimum Acceptable Mean Time Between Failures,是根据能 够容忍错误接收产品的特定风险而决定出。

• 规定的平均失效时间(θ0): Specified Mean Time Between Failure, 是一种在规格书上所订定 的MTBF 值此值是用平均失效时间的最低接收值θ1乘上判别比率(Discrimination Ratio) θ0/θ1而得。

它是用来限制生产者的冒险率(α)。

• 判别比率(θ0/θ1): Discrimination Ratio, 是规定的平均失效时间与平均失效时间的最低接收 值之比，也即是在可靠性试验下，可视为合格之最坏的可靠性特性值的界限值与尽可能视为不合格之可靠性的特性值的界限值之比。

• 风险(Decision Risks):(1) 消费者的风险(Consumer ’s Decision Risk: β): 消费者接收较差的MTBF(θ1)的机率称之 为消费者的风险。

(2) 生产者的风险(Producer ’s Decision Risk: α): 拒绝接收产品的真实MTBF 为θ0之机率称 之为生产者的风险　．中国可靠性网：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋｅｋａｏｘｉｎｇ．ｃｏｍ。

1. 寿命可靠性验证试验(Demonstration Test)该试验适用于DMT/PMT 验证时期的产品可靠性测试，建议采用一次抽样可靠性试验(Sequential Reliability Testing)。

一次抽样可靠性测试设计及评估方法：• 首先确认产品Spec.规定的MTBF 值及信赖度水平(1- α)• 依照下列公式与测试计划给予的时间要求确定测试样品的数量及测试时间MTBF Calculation Formula)22,(22+×=R TMTBF αχT = Total Power On Time, R = Total Failure number; 9.011−=−=confidence αReference Table:Confidence LevelFailure Q ’ty90% 10%)22,(2+R αχ )22,(2+R αχ0 4.6 0.21 1 7.78 1.07 2 10.6 2.21 3 13.4 3.49 4 16 4.87•试验接收/拒收曲线：118910764 5321R(失效数 1 2 3 6 0 T.R=T/MTBF (试验比率)2. 寿命可靠性接收试验(Production Acceptance Tests)只有当产品通过寿命可靠性验证试验后，才能做接收测试。

试验与研究汽车可靠性强化试验的探讨及失效分析北汽福田车辆股份有限公司技术研究院　丁祖学1　前言汽车强化试验是考核汽车产品可靠性的基本试验方法,是汽车在比正常使用环境苛刻的条件下进行的寿命试验。

其中强化的通常含义是指采用增加工作应力的方法加速汽车零部件的失效,从而缩短试验时间。

此后还须根据加速寿命模型和强化试验的结果来推算正常使用条件下汽车的使用寿命,即确立强化系数。

大量实践证明,强化试验对于那些以零部件的疲劳破坏为主要失效形式的汽车寿命分析预测是合适的、科学的。

所谓的汽车可靠性是指汽车系统(人—机)、总成或零部件的功能在一定时间内,在特定使用条件下的稳定程度。

它是系统、总成或零部件的时间质量的抽象化。

简而言之,汽车的可靠性直接反映汽车的质量,而通过对可靠性强化试验所产生的失效进行分析则是提高产品质量最有效的手段之一。

2　可靠性指标与失效率曲线图1　F (t )、R (t )和Κ(t )之间的关系 从可靠性的定义可知,汽车可靠性是汽车系统、总成、零部件时间质量的抽象化。

衡量可靠性的指标也可分为时间指标和概率指标。

衡量汽车可靠性的常用指标有:(1)时间指标:故障间隔时间M TB F (M ean T i m e B etw een Failu re );失效前的平均时间M T T F (M ean T i m e To Failu re );故障平均持续时间M T TR (M ean T i m e To R ep air );(2)概率指标:可靠度R (t );不可靠度F (t );维修度Λ(t );有效度v (t );失效率密度函数f (t );失效率Κ(t )。

上述汽车可靠性指标之间是有着相互联系的,其中R (t )、F (t )、Κ(t )之间的关系如图1所示。

图2　失效率与使用时间曲线图 上述汽车概率可靠性指标中失效率Κ(t )是最常用的指标之一。

汽车的失效率是“系统、总成或零部件到t 时间为止,尚未发生过失效的条件下,在下一单位时间内发生失效的条件概率。

MTBF可靠性的理论与实践培训【课程背景】：21世纪是质量的世纪，在新的经济发展模式下，任何一家公司要生存下去，就必须面对全球领域的先进竞争对手。

因为缺乏系统的可靠性工作，所以利润被维护费用所蚕食；甚至不明白为什么经过性能检验合格的产品其翻修率依然很高？为什么竞争对手热衷于制定标准？用户为什么要强调MTBF指标？如何向用户提供MTBF指标？在电子工业界，MTBF是当前产品重要的可靠性指标，它标识了产品的平均无故障工作时间。

但是，这个术语经常被错误地解释和误用。

面对当前各种各样的M TBF的解释如何去分辨真伪？ MTBF对于产品的和企业以及用户的真正意义是什么？如何向用户证明或提供产品的MTBF?如何预计产品的MTBF?如何测量产品的MTBF?以及如何提升产品的MTBF呢？这些问题是任何产品制造企业所关心的，也是最迷惑的。

【主办单位】中国电子标准协会培训中心【协办单位】深圳市威硕企业管理咨询有限公司本课程从可靠性工程角度出发分析了如何理解产品MTBF的概念，分析了MTBF 与可靠度、失效率、Downtime 的关系，讲述了客户要求的可靠性指标与MTBF 的转换方法， MTBF的计算方法、MTBF的预计方法、MTBF的分配、MTBF的测量、MTBF的设计提升，最后通过MTBF工程的策划流程给出了完整的MTBF工程实例。

参加培训，你将得到以下丰富的收获：1、正确认识MTBF的概念和应用范围2、学会MTBF的建模和计算3、学会MTBF的预计方法４、学会MTBF的测定试验方法５、了解MTBF的提升方法免费提供指数分布、威布尔分布的MTBF用点估计计算（图估法和MLE法）的EXCEL 模版。

------------------------------------------------------【授课大纲】一、 MTBF的概念1.1 可靠性的概念与理解可靠度、不可靠度、瞬时失效率、保证寿命、平均寿命1.2 MTBF的概念与理解1.2.1 MTBF与MTTF1.2.2 MTBF与MTTR1.3 MTBF与可靠度、失效率、Downtime 的关系1.3.1 MTBF与可靠度1.3.2 MTBF与有效度1.3.3 MTBF与挡机时间（Downtime）1.4 客户要求的可靠性指标与MTBF的转换方法1.4.1 MTBF的快速点估计实操练习1.4.2 客户要求的可靠性指标的分解案例1.5 MTBF理解的误区1.5.1 寿命与MTBF1.5.2 MTBF试验应力的正确施加。

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