产品可靠度MTBF原理
- 格式:ppt
- 大小:2.11 MB
- 文档页数:25
MTBF指标和计算方法在当今的科技时代,各种设备和系统的可靠性成为了至关重要的考量因素。
而平均故障间隔时间(Mean Time Between Failures,简称MTBF)作为衡量产品可靠性的关键指标,对于评估设备或系统的稳定性、预测维护需求以及优化成本效益等方面都具有重要意义。
MTBF 到底是什么呢?简单来说,MTBF 指的是可修复产品在相邻两次故障之间的平均工作时间。
它反映了产品的耐久性和稳定性,数值越大,表明产品在规定时间内发生故障的频率越低,可靠性越高。
为了更清晰地理解 MTBF,让我们通过一个简单的例子来说明。
假设某台电脑在一段时间内共出现了 5 次故障,每次故障后的修复时间都很短,且相邻两次故障之间的工作时间分别为1000 小时、800 小时、1200 小时、900 小时和 1100 小时。
那么,这台电脑的 MTBF 就等于(1000 + 800 + 1200 + 900 + 1100)÷ 5 = 1000 小时。
这意味着,平均来看,这台电脑每运行 1000 小时就可能会出现一次故障。
那么,MTBF 是如何计算的呢?一般来说,有以下几种常见的计算方法。
第一种是通过实测数据进行计算。
这就像我们刚才举的电脑的例子一样,通过记录设备或系统在实际运行过程中相邻两次故障之间的工作时间,然后取平均值来得到 MTBF。
这种方法的优点是基于真实的运行数据,结果比较可靠。
但缺点是需要较长的时间来收集足够多的数据,而且在实际操作中,可能会受到各种外部因素的干扰,导致数据的准确性受到一定影响。
第二种方法是通过预计的故障率来计算。
在产品设计阶段,根据零部件的可靠性数据和系统的架构,预估出产品的故障率。
然后,MTBF 就等于 1 除以故障率。
例如,如果预计某个产品的故障率为 0001 次/小时,那么 MTBF 就是 1 ÷ 0001 = 1000 小时。
这种方法的优点是可以在产品开发早期进行估算,为设计和决策提供参考。
MTBF简介随着伺服器的广泛应用,对伺服器的可靠性提出了更高的要求。
所谓“可靠性”,就是产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力;反之,产品或其一部分不能或将不能完成规定的功能是出故障。
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),常用λ表示。
例如正在运行中的100只硬碟,一年之内出了2次故障,则每个硬碟的故障率为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笔者最近看到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。
120万小时约为137年,并不是说该种硬碟每只均能工作137年不出故障。
由MTBF=1/λ可知λ=1/MTBF=1/137年,即该硬碟的平均年故障率约为0.7%,一年内,平均1000只硬碟有7只会出故障。
上图所示为著名的“浴盆”曲线,左边斜线部分为早期故障率,其故障率一般较高且随着时间推移很快下降。
曲线中部为使用寿命期,其故障率一般很低且基本固定。
最右部为耗损期,失效率急速升高。
电子产品制造商一般通过测试、老炼、筛选等手段将早期故障尽量剔除,然后提供给客户使用。
当使用寿命期将尽,产品也即将进入故障高发期,需要报废或更新换代了。
温度与器件的寿命明白了MTBF和“浴盆”曲线的基本概念,我们对评估产品的使用寿命有了一定的掌握。
在合适工作条件下器件使用寿命期内的故障率很低。
广大电子爱好者都知道电子元器件的寿命,与工作温度是有密切关系的。
以电脑主板上常用的也常出故障的电解电容器为例,其寿命会受到温度的影响。
因此,应尽可能使电容器在较低的温度之下工作,如果电容器的实际工作温度超过了其规格范围,不仅其寿命会缩短,而且电容器会受到严重的损毁(例如电解液泄漏)。
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”。
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指标和计算方法(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。
通常,我们在产品的手册或包装上能够看到这个MTBF值,如8000小时,2万小时,那么,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?答案是否定的,如果是那样的话,我们有那么多产品要用几十年都检测不完的。
其实,关于MTBF值的计算方法,目前最通用的权威性标准是MIL-HDBK-217、GJB/Z299B和Bellcore,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,GJB/Z 299B是我国军用标准;而Bellcore是由AT&T Bell实验室提出并成为商用电子产品MTBF值计算的行业标准。
就MBTF本身而言,是关系着广大消费者的稳定性指数。
MTBF值越高,表示PC的稳定性越好。
其实,国家为了保护广大消费者的权益,规定PC产品的MTBF要达到一定的水平,中国对MTBF平均无故障工作时间的规定是4000小时。