MTBF指的是平均无故障时间或者称作平均故障间隔时间,表示一个可修复产品在其生命周期内,相邻两次故障之间的时间间隔的期望值。MTBF单位为"小时"。它直观反映了产品在规定时间内保持规定功能的能力,数值越大,表明产品可靠性越高。
例如,某产品的MTBF为4000小时,并不意味着它一定能连续工作4000小时不出问题,而是指在大量的、同一型号的设备样本中,故障发生的平均间隔时间是4000小时。简单来说,MTBF值越高,意味着产品发生故障的间隔时间越长,产品的可靠性也就越高。
一、可靠性是产品在规定条件下和规定时间内,完成规定功能的能力。产品的可靠性能力通过可靠性指标进行衡量,在定义产品的可靠性指标前,根据可靠性的定义,应该明确以下四点:
1.产品定义——可以是系统、设备、零部件或元器件。系统分为多个层次,如汽车由各个子系统组成,每个子系统如发动机、变速箱本身又是系统,由设备和零部件组成。需求方可以仅在系统最高层次提出可靠性要求,也可以对一些对系统可靠性水平起决定性影响的子系统提出要求。由于实现系统的技术方案、设备组成存在差异,无法对所有组成系统的设备、零部件都提出要求;
2.规定的条件——指产品的使用条件和环境条件,产品所处的运行条件对可靠性指标有直接的影响,同一个类型的产品,在室外连续工作,缺少后勤支持的条件,和室内间歇性工作,有良好的后勤保障能力的条件下,对这个产品的可靠性要求差别很大;
3.规定的时间——也称为任务时间,规定时间的长短随着产品对象不同和使用目的不同而异。对一个产品来说,如果规定的任务时间很短,它可能是可靠的;若规定的任务时间很长,它就可能不可靠。规定时间根据产品的任务类别不同,也可以不用时间计算,而是采用其它量纲。如与工作次数有关的产品,像继电器、开关通过触点开关的次数进行表示,与行驶里程相关的车辆用里程进行表示。
4.规定的任务——产品所实现的功能。产品不能完成规定的任务就是发生了故障。故障根据对任务的影响程度不同,可以分为不同的类别,完全故障和局部故障,以一辆汽车为例,发动机发生故障汽车就无法完成行驶任务,是完全故障,而车辆内存在异响,影响乘车人的乘坐体验,是局部故障。可靠性是产品不出故障的概率,需要明确故障的类别和含义,如不能确定故障就无法计算概率。
二、MTBF是产品可靠性评估的核心标尺
1.表示产品"无故障"运行的平均时长;
2.是产品设计阶段必须考量的关键参数;
3.为质量控制、售后服务提供量化依据;
4.作为产品竞争力的重要体现。
比如说同样是电脑,A品牌的某个电脑一年坏5次,B品牌一年坏1次,那么肯定B品牌的可靠性高。
三、MTBF测试涉及的主要参数
1.MTBF目标值,如MTBF≥1000小时。
2.选择测试方案(定时截尾、序贯截尾)。
3.选择环境应力(电应力、温度应力、湿度应力、振动应力、温度循环或温度冲击应力等)。
四、MTBF测试核心检测标准
1.GB/T 5080.7-1986《设备可靠性试验 恒定失效率假设下的失效率与平均无故障时间的验证试验方案》;
2.GB/T39590.1-2020《机器人可靠性 第1部分:通用导则》;
3.GJB 899A-2009《可靠性鉴定和验收试验》;
4.GJB 367A-2001 《通信设备通用规范 》。
五、仪综所实验室MTBF测试服务项目
1.MTBF可靠性试验方案的确定;
2.MTBF环境应力的筛选、试验条件的确定
3.MTBF可靠性大纲的编制与审核;
4.MTBF可靠性试验的组织和实施;
4.使用三综合可靠性测试系统进行MTBF的验证;
5.出具CNAS和CMA双标志的第三方报告。
六、MTBF测试的应用领域
MTBF测试广泛应用于需要长期稳定运行的设备和系统中,尤其在以下领域:
1. 电子电气、智能传感器设备:电子行业产品种类繁多,MTBF要求差异较大。消费电子产品如智能手机、平板电脑等,由于更新换代速度快,MTBF常见取值范围一般在5000-50000小时;而工业控制电子设备,如PLC(可编程逻辑控制器)、变频器等,由于需要长时间连续稳定运行,MTBF要求较高
2. 计算机服务器和网络设备:评估台式服务器、计算机、防火墙等网络设备的可靠性。
3. 航空航天设备:航空航天行业对产品的可靠性要求最为严格,MTBF值通常非常高。
MTBF测试不仅是衡量产品可靠性的重要手段,也是提升产品质量的有效途径。通过科学合理的测试方案设计,不仅可以准确评估产品的可靠性水平,还能及时发现和解决潜在问题,从而提高产品的市场竞争力。未来,随着技术的进步和市场需求的变化,MTBF测试方法也将不断演进和完善。制造商应当密切关注相关标准和技术动态,持续优化自身的测试流程,以适应日益激烈的市场竞争环境。
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