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壽命試驗（MTBF）介紹

MTBF是什么？

MTBF，即平均故障間隔時間，英文全稱是“Mean Time Between Failure”。是衡量一個產品（尤其是電器產品）的可靠性指標。單位為“小時”。它反映了產品的時間質量，是體現產品在規定時間內保持功能的一種能力。具體來說，是指相鄰兩次故障之間的平均工作時間，也稱為平均故障間隔。產品故障少的就是可靠性高，產品的故障總數與壽命單位總數之比叫“故障率”（Failure rate）。它僅適用于可維修產品。同時也規定產品在總的使用階段累計工作時間與故障次數的比值為MTBF。

壽命試驗（MTBF）是研究產品壽命特征的方法，這種方法可在實驗室模擬各種使用條件來進行。壽命試驗是可靠性試驗中最重要最基本的項目之一，它是將產品放在特定的試驗條件下考察其失效（損壞）隨時間變化規律。產品進入到維護管理階段后，MTBF(平均故障間隔時間)是最關鍵的一個性能指標之一。

然而，MTBF應該怎么測試和計算的？

MTBF的測試方法和計算方式

? 測試方法

實驗方式主要有三種：

◆全壽命試驗 

全壽命試驗要求所有樣品都在試驗中最終都失效，只需要采用簡單的算術平均值就可以計算出MTBF。

◆序貫截尾試驗

針對試驗對象的特點，在一批數量為N的產品中，任意抽取數量為n的樣品，觀察發生r個故障出現時的時間，并計算總的測試時間。發生一次故障，就進行一次判決。

◆定數、定時截尾試驗。

定時截尾試驗指試驗到規定的時間終止。

定數截尾試驗指試驗到出現規定的故障數或失效數時而終止。

?計算方式

產品的故障總數與壽命單位總數之比叫“故障率”（Failure rate），常用λ表示。

當產品的壽命服從指數分布時，其故障率的倒數就叫做平均故障間隔時間，簡稱MTBF。即：MTBF=1/λ 。

標準故障率的曲線可以用眾所周知的“浴盆曲線”來描述。所有元件和系統的曲線形狀都近似相同-只是時間軸方向上的延伸率不同。它可以分 為三個區域：早期故障期（I），有效工作期（II），生命終期（III）。MTTF包含了區域I和 II，而MTBF只包含了區域（II）。

以序貫截尾試驗方法為例，介紹MTBF的一種計算方式：

M0 =規定可接受的平均無故障時間；

α =生產方風險；

β =使用方風險；

Dm =平均無故障時間的鑒別比

當生產方風險α是當實際的 m=m0時，設備被拒收的概率

使用方風險β是實際的 m=m1時，設備被接受的概率。這里m1是不可接受的平均無故障時間。

平均無故障時間的鑒別比在整理的定義是：Dm= m0/m1

假設β =α , d、 m0 、m1、r 相同，為了方便比較，設置MTBF(m1 ) =2000h

β =α=10% , Dm= m0/m1 =3 ,r=5

當故障數r為1和5時的接收時間分別為：

TA≥t （標準化判決時間）ⅹMTBF(θ1)=514ⅹ2000=10800h 

TA≥t （標準化判決時間）ⅹMTBF(θ1 )=10135ⅹ2000=20700h

如表，r=5時，合格判決時間TA=20700h ；r=1時，合格判決時間TA=10800h ；

? MTBF測試的目的：

一、對于高頻度故障零件的重點對策及延長零件壽命的技術改良依據。

二、零件壽命周期的推定及最合適修理計劃的研究。

三、有關點檢對象、項目的先定與點檢基準的設定、改良。

四、設定備品、備件基準、機械、電氣零件的各項常備項目及基本庫存數量應由MTBF的記錄分析來判斷，使其庫存達到最經濟的狀況。

由MTBF定義可知,規定產品在總的使用階段累計工作時間與故障次數的比值為MTBF,指數(Exponential)分布是可靠度統計分析中使用最普遍的機率分布.指數分布之MTBF數值為失效率λ的倒數,故一旦知道λ值,可可靠度函數估算產品的可靠度。