什么是MTBF? MTBF檢測常見問題？

時間：2021-01-30

作者：深圳立訊檢測股份有限公司

產(chǎn)品進入到維護管理階段后，MTBF(平均故障間隔時間)是較關鍵的一個性能指標。

與MTTF(平均故障前時間)不同，MTTF指的是產(chǎn)品發(fā)生故障前已經(jīng)使用的時間，不包含維修時間，而MTBF則包含了維修時間。

我們通過下圖來說明MTBF的計算方法。

T1與T2分別是兩次故障之間所間隔的時間，假設產(chǎn)品只有這兩次故障的話，那么MTBF=(T1+T2)/2。計算方法非常簡單，但是MTBF這個指標的意義在哪？

一般來說，MTBF這個指標與產(chǎn)品的可靠性相關，MTBF越高越好，在壽命周期內的故障和維修次數(shù)也就越低。

理解了這個概念后，大家頭腦中可能還是會有下面這些疑問：

我們能夠根據(jù)MTBF的時間來建立產(chǎn)品定期維護保養(yǎng)計劃嗎？

我們能夠根據(jù)MTBF來計算產(chǎn)品的失效率(Failure rate)嗎？

我們能夠根據(jù)MTBF計算出某個時間點產(chǎn)品的失效概率(Probability of failure)嗎？

接下來一一解答這三個問題。

一、我們能夠根據(jù)MTBF的時間來建立產(chǎn)品定期維護保養(yǎng)計劃嗎？

答案是：不能

MTBF是根據(jù)一組數(shù)據(jù)計算得到的平均數(shù)。也就是說，將一組數(shù)據(jù)生成一個柱狀圖，其中平均值是MTBF。假設這個分布是正態(tài)分布，我們將得到下圖所示的正態(tài)曲線，MTBF位于圖表中間。

看上面的正態(tài)曲線就能知道，50%的樣本MTBF是小于平均值的，如果我們以等于MTBF時間的頻率實施預防計劃，它將有50%的失敗概率。因此，我們不能完全根據(jù)MTBF的時間來建立產(chǎn)品定期維護保養(yǎng)計劃。

可以考慮以MTBF的正態(tài)分布為基礎，根據(jù)能接受的風險水平制定定期維護保養(yǎng)計劃。

二、我們能夠根據(jù)MTBF來計算產(chǎn)品的失效率(Failure rate)嗎？

答案是：可以

故障率（Failure rate）:在單位時間內（一般以年為單位），產(chǎn)品的故障總數(shù)與運行的產(chǎn)品總數(shù)之比叫做故障率，常用λ表示。

例如，共有100臺設備運行，一年之內出了2次故障，那么該設備的故障率為2/100=0.02次/年。

當產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布（見下圖）時，故障率的倒數(shù)就是MTBF，即平均故障間隔時間。

MTBF = 1 / λ

例如某產(chǎn)品A的MTBF為22萬小時。22萬小時約為25年，并不是說A產(chǎn)品能工作25年不出故障。因為MTBF=1/λ, 所以可以計算出故障率λ=1/MTBF=1/25=4%,即A產(chǎn)品的平均年故障率為4%，一年內，平均100臺產(chǎn)品會有4臺出故障。

要注意的一點是：雖然指數(shù)分布是可靠性分析中較適用的，根據(jù)該分布，隨著時間的推移，故障率會趨于一個恒定值，見下圖“浴盆曲線”的中間部分。但是對于工業(yè)產(chǎn)品，其曲線不會這么規(guī)則，會有很多的變異的存在，不能完全生搬硬套。

三、我們能夠根據(jù)MTBF計算出產(chǎn)品某個時間點的失效概率(Probability of failure)嗎？

如前文所述，只有在指數(shù)分布中，才會有一個恒定的失效率，可以用MTBF的倒數(shù)來計算。在這個前提下，我們可以通過以下公式來計算產(chǎn)品在某個時間點的失效概率。

對于其他數(shù)據(jù)模型，失效率不是一個恒定值，而是隨時間的變化而變化。只能通過數(shù)據(jù)建模和參數(shù)統(tǒng)計曲線的確定來計算失效概率。

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