什么是MTBF？

MTBF：即平均無(wú)故障壽命時(shí)間

英文全稱：Mean Time Between Failure

測(cè)試目的：衡量一個(gè)產(chǎn)品（尤其是電器產(chǎn)品）的可靠性指標(biāo)

單位：通常以小時(shí)為單位，如：Ec. 5000000 hours

MTBF測(cè)試方法

MTBF預(yù)測(cè)法

MTBF預(yù)測(cè)法是通過(guò)在模擬測(cè)試軟件PCT中輸入各種影響因素參數(shù)，以筆記本電腦（主板）舉例，輸入測(cè)試條件：計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)（Calculate standard），計(jì)算方法（Calculate Method），溫度（Temperature），環(huán)境（Environment ），部件質(zhì)量（Component Quality）等，由軟件根據(jù)查詢數(shù)據(jù)庫(kù)中產(chǎn)品各參數(shù)進(jìn)行模擬建模并計(jì)算出MTBF值，這是一個(gè)預(yù)估值。

可靠性預(yù)測(cè)法參考標(biāo)準(zhǔn)：

MIL-HDBK-217 《電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè)》

說(shuō)明：美國(guó)國(guó)防部可靠性分析中心及Rome實(shí)驗(yàn)室提出并成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

GJB/Z 299B 《電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè)》

說(shuō)明：我國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)

Bellcore SR-332 《電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)程序》

說(shuō)明：AT&TBell實(shí)驗(yàn)室提出并成為商用電子產(chǎn)品MTBF值計(jì)算的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

MTBF實(shí)驗(yàn)法

MTBF實(shí)驗(yàn)法分為三種：

1、全壽命試驗(yàn)：全壽命試驗(yàn)要求所有樣品都在試驗(yàn)中終都失效，只需要采用簡(jiǎn)單的算術(shù)平均值就可以計(jì)算出MTBF；

2、截尾貫序試驗(yàn)：在試驗(yàn)期間，對(duì)受試設(shè)備進(jìn)行連續(xù)地或短間隔地監(jiān)測(cè)并將累積的相關(guān)試驗(yàn)時(shí)間和相關(guān)失效數(shù)與確定是否接收、拒收或繼續(xù)試驗(yàn)的判據(jù)進(jìn)行比較；

3、定時(shí)或定數(shù)截尾試驗(yàn)：在試驗(yàn)期間對(duì)受試設(shè)備進(jìn)行連續(xù)地或短間隔地監(jiān)測(cè)，累積相關(guān)試驗(yàn)時(shí)間直至或超過(guò)預(yù)定的相關(guān)試驗(yàn)時(shí)間（接收）或發(fā)生了預(yù)定的相關(guān)失效數(shù)（拒收）。

注：在實(shí)際中，所有待測(cè)樣品在測(cè)試過(guò)程中都會(huì)失效，特別是對(duì)可靠性水平高的產(chǎn)品，測(cè)試時(shí)間可能是幾年、十年甚至幾百年，所以這種方法只能用于使用壽命較短的產(chǎn)品。

可靠性試驗(yàn)法的標(biāo)準(zhǔn)參考：

GB/T 5080.7-1986 《設(shè)備可靠性試驗(yàn) 恒定失效率假設(shè)的有效性檢驗(yàn)》

GB/T 9813.1-2016 5.9 《計(jì)算機(jī)通用規(guī)范 第1部分：臺(tái)式微型計(jì)算機(jī) 可靠性試驗(yàn)》

GB/T 9813.2-2016 5.9 《計(jì)算機(jī)通用規(guī)范 第2部分：便攜式微型計(jì)算機(jī) 可靠性試驗(yàn)》

GB/T 14081-2010 5.9 《信息處理用鍵盤通用規(guī)范 可靠性試驗(yàn)》

GB/T 18220-2012 5.17 《信息技術(shù)手持式信息處理設(shè)備通用規(guī)范可靠性及壽命試驗(yàn)

MTBF加速法

在企業(yè)生產(chǎn)制造過(guò)程中，出廠前需要了解產(chǎn)品的可靠性，評(píng)估產(chǎn)品的售后風(fēng)險(xiǎn)，這種情況用我們傳統(tǒng)的MTBF計(jì)算方式顯然不行，因?yàn)榈任覀儺a(chǎn)品實(shí)際MTBF測(cè)試值出來(lái)后，產(chǎn)品差不多已經(jīng)到淘汰或者更新?lián)Q代了，得到的測(cè)試數(shù)值已經(jīng)意義不大，這時(shí)候就需要我們用其他方法模擬并計(jì)算出產(chǎn)品MTBF值，如：MTBF加速法

MTBF加速法是在實(shí)驗(yàn)室中以加速壽命試驗(yàn)的方法，在可接受的試驗(yàn)時(shí)間里，不破壞產(chǎn)品原有設(shè)計(jì)特性的情況下評(píng)估產(chǎn)品的MTBF值，影響電子產(chǎn)品的加速因子主要包括：溫度、濕度、電阻、電壓等。

加速法測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)參考：

GB/T 34986-2017 《產(chǎn)品加速試驗(yàn)方法》

MTBF加速法案例

以上海某醫(yī)療器械公司某監(jiān)測(cè)儀為例，介紹加速壽命試驗(yàn)的開(kāi)展過(guò)程。

Step1.根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)確定評(píng)價(jià)路徑

功能單一，選擇整機(jī)驗(yàn)證。

Step 2.確定樣品數(shù)量

整機(jī)3臺(tái)。

Step 3.給定預(yù)期使用期限和置信度

預(yù)期使用期限10年，置信度99%。產(chǎn)品預(yù)期使用期限10年，計(jì)劃用平均無(wú)故障時(shí)間來(lái)模擬產(chǎn)品的預(yù)期使用壽命，即MTBF=10年=87600h

Step 4.確定臨床使用模式

某監(jiān)測(cè)儀使用階段有三種模式，分別為貯存模式、待機(jī)模式和工作模式。

Step 5.確定臨床使用應(yīng)力剖面

考慮到某監(jiān)測(cè)儀用于手術(shù)前對(duì)患者的監(jiān)測(cè)，臨床使用應(yīng)力主要為溫度和濕度。產(chǎn)品的使用溫濕度為25℃，60%RH；

Step 6.確定應(yīng)力大小

產(chǎn)品的耐受溫濕度為：

貯存模式耐受溫濕度：60℃ 93%RH

待機(jī)模式耐受溫濕度：55℃ 85%RH

工作模式耐受溫濕度：45℃ 85%RH

為避免產(chǎn)品在過(guò)高溫度下?lián)p壞，且避免因溫度變化引入更多的變量，計(jì)劃采用恒定45℃，85%RH為試驗(yàn)溫濕度。

Step 7.選擇失效模型

根據(jù)臨床使用應(yīng)力剖面，參考D.S.Peck提出的溫度和濕度應(yīng)力的加速模型：Peck模型

Step 8.根據(jù)文獻(xiàn)資料確定模型中系數(shù)數(shù)值

查閱Telcordia SR-332 2016版電子產(chǎn)品可靠性預(yù)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，確定系數(shù)Ea取1.0eV，n取2.66。

Step 9.計(jì)算加速因子

加速模型：

其中，n取2.66，Ea取1.0eV

計(jì)算加速系數(shù)AF=2.525*11.607=29.3

Step 10.確定加速試驗(yàn)時(shí)間

置信度為99%，查正態(tài)分布表得Z=2.58

累計(jì)試驗(yàn)時(shí)間Ttot=MTBF*Z/AF=87600*2.58/29.3=7714h；

設(shè)置10%的裕度，則總測(cè)試時(shí)間為Ttot=8485h。

提供3臺(tái)樣機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，假設(shè)樣品未出現(xiàn)故障，每臺(tái)設(shè)備都完成了整個(gè)試驗(yàn)周期，則每臺(tái)樣機(jī)需要測(cè)試時(shí)間T=8485/3=2828h=117.8天。

Step 11.應(yīng)力施加

產(chǎn)品實(shí)際使用中，每周使用7天，每天使用5小時(shí)，待機(jī)3小時(shí),其余時(shí)間為貯存時(shí)間；

為模擬產(chǎn)品實(shí)際使用情況，以24h為周期對(duì)產(chǎn)品施加工作應(yīng)力，每24h循環(huán)中先連續(xù)工作5h，然后待機(jī)3h，后貯存16h。

Step 12.結(jié)論

3臺(tái)樣機(jī)在45℃，85%RH環(huán)境下以第5節(jié)中規(guī)定的方式施加工作應(yīng)力，若持續(xù)試驗(yàn)117.8天無(wú)故障，則認(rèn)為產(chǎn)品的MTBF値下限為10年（其中裕度10%）。

由以上各方法總結(jié)出，定時(shí)截尾試驗(yàn)、序貫試驗(yàn)等方法雖然非常有用，但試驗(yàn)時(shí)間太過(guò)漫長(zhǎng)，尤其是在產(chǎn)品可靠性水平特別高的情況下。

在實(shí)際生產(chǎn)中，為了縮短產(chǎn)品上市時(shí)間，降低產(chǎn)品成本，滿足人們對(duì)經(jīng)濟(jì)加速試驗(yàn)方法的需求，加速試驗(yàn)方法更為有效的解決了問(wèn)題。該方法通過(guò)提高產(chǎn)品試驗(yàn)的應(yīng)力水平或者增大交變應(yīng)力施加的頻度而縮短試驗(yàn)時(shí)間，并發(fā)現(xiàn)和減少產(chǎn)品的失效模式，以便快速評(píng)估產(chǎn)品的可靠性水平并使其得到增長(zhǎng)。北京可靠性實(shí)驗(yàn)室彭光瓊136-9109-3503. 作者：可靠性及EMC測(cè)試 /read/cv27416300/?spm_id_from=333.999.0.0 出處：bilibili