MTBF(平均无故障间隔时间)-衡量产品质量的关键指标
发布时间:2025-01-05
MTBF,全称Mean Time Between Failure,是指产品在两次相邻故障之间的平均工作时间,是衡量产品(尤其是电子产品和机械设备)可靠性的关键参数。它反映了产品在规定时间内保持功能的能力,是产品设计、生产、维护及评估过程中不可或缺的一环。MTBF的单位通常为小时,数值越大,表示产品的可靠性越高,故障率越低。
一、MTBF的计算方法
MTBF的计算方法主流的有两种:预计计算法、实验试验法。
预计计算法:基于产品故障的一般原因及影响故障率的因素,通过相关标准或模型进行预测计算。这种方法依赖于大量的历史数据和经验公式,但存在一定的局限性,因为实际使用中的情况往往比预测更为复杂。
实验试验法:通过模拟实际使用条件,对产品进行加速寿命试验,以快速获取产品的失效数据,并据此反推出正常工作条件下的MTBF。这种方法相对更为准确,但实验周期长,成本较高。
二、传统可靠性预计方法
在工程实践中方便易行,见效快,从而在各个国家被广泛推广,发展迅速。目前最通用的权威性标准是ML-HDBK-217、GJB/Z2998和 Bellcore,分別用于车工产品和民用产品。其中,MIL-HDBK-217是由美国国防部可靠性分析中心及Rome实室提出井成为行业标准,专用于军工产品MTBF值计算;GJB/Z2998是我国军用标准; 而 Bellcore是由AT&TBell实验室提出并成为商用电子产品MTBF值计算的行业标准。传统的可靠性预计中主要考虑的是产品中每个器件的失效率,一个产品的失效率由组成该产品的各个元器件或模块来决定。但由于器件在不同的环境、不同的使用条件下其失效率会有很大的区別,例如,同一产品在不同的环境下,如在内地地区和海洋平台上,其可靠性值肯定是不同的;又如一个额定电压为16V的电容在实际电压为25V和5V下的失效率肯定是不同的。所以,在计算可靠性指标时,必须考虑上述多种因素。但上述这些因素,几乎无法通过人工进行计算,必须借助于软件如MTBFCAL软件和其庞大的参数库来得到。
三、可靠性加速模型
寿命试验是基本的可靠性试验方法,在正常工作条件下,常常采用寿命试验方法去评估产品的各种可靠性特征。但是这种方法对寿命特别长的产品来说,不是一种合适的方法。因为它需要花费很长的试验时间,甚至来不及作完寿命试验,新的产品又设计出来,老产品就要被淘汰了。因此,在寿命试验的基础上形成的加大应力、缩短时间的加速寿命试验方法逐渐取代了常规的寿命试验方法。 加速寿命试验是用加大试验应力(诸如热应力、电应力、机械应力等)的方法,激发产品在短时间内产生跟正常应力水平下相同的失效,缩短试验周期。然后运用加速寿命模型,评估产品在正常工作应力下的可靠性特征。加速环境试验是近年来快速发展的一项可靠性试验技术。该技术突破了传统可靠性试验的技术思路,将激发的试验机制引入到可靠性试验,可以大大缩短试验时间,提高试验效率,降低试验耗损。
四、为何要进行MTBF寿命评估
提升产品质量:快速识别并改进设计缺陷,增强市场竞争力。
降低成本:低故障率减少售后成本,提升客户满意度。
满足行业标准:确保产品符合或超越行业可靠性要求,获得市场准入。
科学决策:提供可靠性数据,支持企业制定精准的生产与研发策略。
五、如何进行可靠性MTBF实验室测试,可按照如下的方法进行
1、确定测试样品数量需要确定用于测试的受试样品数量。例如,MTBF≥5000h的测试,可以提供55台样机进行测试。
2、确定应力条件确定可靠性试验的应力条件,如低温应力(-30℃)、高温应力(+50℃)、振动应力(频率范围20Hz-350Hz-2000Hz,加速度均方根6.06Grms,振动垂直方向,振动时间为10min)电应力(AC220V)等。
3、选择合适的可靠性检测标准选择适合的可靠性检测标准,例如民用电子设备可以选择GB/T5080.7-1986标准等。
4、选择合适的试验方案类型根据GB/T5080.7-1986标准中的定时截尾试验方案表选择合适的试验方案,例如5:4试验方案,实际试验时间为100小时。
5、编写可靠性试验大纲包含单位名称、地址、产品名称、型号、检测标准、故障判据、处理方式、工作状态、交联图、测试方案、测试应力条件选择、可靠性试验应力剖面图等。
6、可靠性试验计划和实施步骤编制可靠性计划流程表和测试步骤。
7、选择合适的第三方检测机构选择合适的第三方检测机构进行测试,选择具备CNAS资质、CMA资质的第三方实验室进行可靠性试验。
8、安排研发人员到实验室研发人员到实验室现场进行受试样品工作状态的搭接,测试细节的沟通、测试状态的监测等。
9、测试通过后出具报告测试通过后,第三方机构出具CNAS和CMA资质的检测报告。
检测试验找彭工136-9109-3503