什么是MTBF？

MTBF：即平均無故障壽命時間

英文全稱：Mean Time Between Failure

測試目的：衡量一個產(chǎn)品（尤其是電器產(chǎn)品）的可靠性指標

單位：通常以小時為單位，如：Ec. 5000000 hours

MTBF測試方法

MTBF預測法

MTBF預測法是通過在模擬測試軟件PCT中輸入各種影響因素參數(shù)，以筆記本電腦（主板）舉例，輸入測試條件：計算標準（Calculate standard），計算方法（Calculate Method），溫度（Temperature），環(huán)境（Environment ），部件質量（Component Quality）等，由軟件根據(jù)查詢數(shù)據(jù)庫中產(chǎn)品各參數(shù)進行模擬建模并計算出MTBF值，這是一個預估值。

可靠性預測法參考標準：

MIL-HDBK-217 《電子設備可靠性預計手冊》

說明：美國國防部可靠性分析中心及Rome實驗室提出并成為行業(yè)標準

GJB/Z 299B 《電子設備可靠性預計手冊》

說明：我國軍用標準

Bellcore SR-332 《電子設備可靠性預計程序》

說明：AT&TBell實驗室提出并成為商用電子產(chǎn)品MTBF值計算的行業(yè)標準

MTBF實驗法

MTBF實驗法分為三種：

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

2、截尾貫序試驗：在試驗期間，對受試設備進行連續(xù)地或短間隔地監(jiān)測并將累積的相關試驗時間和相關失效數(shù)與確定是否接收、拒收或繼續(xù)試驗的判據(jù)進行比較；

3、定時或定數(shù)截尾試驗：在試驗期間對受試設備進行連續(xù)地或短間隔地監(jiān)測，累積相關試驗時間直至或超過預定的相關試驗時間（接收）或發(fā)生了預定的相關失效數(shù)（拒收）。

注：在實際中，所有待測樣品在測試過程中都會失效，特別是對可靠性水平高的產(chǎn)品，測試時間可能是幾年、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。

可靠性試驗法的標準參考：

GB/T 5080.7-1986 《設備可靠性試驗 恒定失效率假設的有效性檢驗》

GB/T 9813.1-2016 5.9 《計算機通用規(guī)范 第1部分：臺式微型計算機 可靠性試驗》

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

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

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

MTBF加速法

在企業(yè)生產(chǎn)制造過程中，出廠前需要了解產(chǎn)品的可靠性，評估產(chǎn)品的售后風險，這種情況用我們傳統(tǒng)的MTBF計算方式顯然不行，因為等我們產(chǎn)品實際MTBF測試值出來后，產(chǎn)品差不多已經(jīng)到淘汰或者更新?lián)Q代了，得到的測試數(shù)值已經(jīng)意義不大，這時候就需要我們用其他方法模擬并計算出產(chǎn)品MTBF值，如：MTBF加速法

MTBF加速法是在實驗室中以加速壽命試驗的方法，在可接受的試驗時間里，不破壞產(chǎn)品原有設計特性的情況下評估產(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。

加速法測試標準參考：

GB/T 34986-2017 《產(chǎn)品加速試驗方法》

MTBF加速法案例

以上海某醫(yī)療器械公司某監(jiān)測儀為例，介紹加速壽命試驗的開展過程。

Step1.根據(jù)產(chǎn)品特點確定評價路徑

功能單一，選擇整機驗證。

Step 2.確定樣品數(shù)量

整機3臺。

Step 3.給定預期使用期限和置信度

預期使用期限10年，置信度99%。產(chǎn)品預期使用期限10年，計劃用平均無故障時間來模擬產(chǎn)品的預期使用壽命，即MTBF=10年=87600h

Step 4.確定臨床使用模式

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

Step 5.確定臨床使用應力剖面

考慮到某監(jiān)測儀用于手術前對患者的監(jiān)測，臨床使用應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)品在過高溫度下?lián)p壞，且避免因溫度變化引入更多的變量，計劃采用恒定45℃，85%RH為試驗溫濕度。

Step 7.選擇失效模型

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

Step 8.根據(jù)文獻資料確定模型中系數(shù)數(shù)值

查閱Telcordia SR-332 2016版電子產(chǎn)品可靠性預計標準，確定系數(shù)Ea取1.0eV，n取2.66。

Step 9.計算加速因子

加速模型：

其中，n取2.66，Ea取1.0eV

計算加速系數(shù)AF=2.525*11.607=29.3

Step 10.確定加速試驗時間

置信度為99%，查正態(tài)分布表得Z=2.58

累計試驗時間Ttot=MTBF*Z/AF=87600*2.58/29.3=7714h；

設置10%的裕度，則總測試時間為Ttot=8485h。

提供3臺樣機進行試驗，假設樣品未出現(xiàn)故障，每臺設備都完成了整個試驗周期，則每臺樣機需要測試時間T=8485/3=2828h=117.8天。

Step 11.應力施加

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

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

Step 12.結論

3臺樣機在45℃，85%RH環(huán)境下以第5節(jié)中規(guī)定的方式施加工作應力，若持續(xù)試驗117.8天無故障，則認為產(chǎn)品的MTBF値下限為10年（其中裕度10%）。

由以上各方法總結出，定時截尾試驗、序貫試驗等方法雖然非常有用，但試驗時間太過漫長，尤其是在產(chǎn)品可靠性水平特別高的情況下。

在實際生產(chǎn)中，為了縮短產(chǎn)品上市時間，降低產(chǎn)品成本，滿足人們對經(jīng)濟加速試驗方法的需求，加速試驗方法更為有效的解決了問題。該方法通過提高產(chǎn)品試驗的應力水平或者增大交變應力施加的頻度而縮短試驗時間，并發(fā)現(xiàn)和減少產(chǎn)品的失效模式，以便快速評估產(chǎn)品的可靠性水平并使其得到增長。北京可靠性實驗室彭光瓊136-9109-3503. 作者：可靠性及EMC測試 /read/cv27416300/?spm_id_from=333.999.0.0 出處：bilibili