产品寿命可靠性测试方法MTBF计算公式

产品寿命可靠性测试方法
概念：
• 平均失效时间: MTBF (Mean Time between Failures)，就是失效率的倒数，试验求得的 MTBF 设为θ，是相当于产品总运作时间除以总失效的次数。

• 平均失效时间的最低接收值(θ1) : Minimum Acceptable Mean Time Between Failures,
是根据能 够容忍错误接收产品的特定风险而决定出。

• 规定的平均失效时间(θ0): Specified Mean Time Between Failure, 是一种在规格书上所
订定 的MTBF 值此值是用平均失效时间的最低接收值θ1乘上判别比率(Discrimination Ratio) θ0/θ1而得。

它是用来限制生产者的冒险率(α)。

• 判别比率(θ0/θ1): Discrimination Ratio, 是规定的平均失效时间与平均失效时间的最低
接收 值之比，也即是在可靠性试验下，可视为合格之最坏的可靠性特性值的界限值与尽可能视为不合格之可靠性的特性值的界限值之比。

• 风险(Decision Risks):
(1) 消费者的风险(Consumer ’s Decision Risk: β): 消费者接收较差的MTBF(θ1)的机率
称之 为消费者的风险。

(2) 生产者的风险(Producer ’s Decision Risk: α): 拒绝接收产品的真实MTBF 为θ0之机
率称 之为生产者的风险　．中国可靠性网：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋｅｋａｏｘｉｎｇ．ｃｏｍ。

1. 寿命可靠性验证试验(Demonstration Test)
该试验适用于DMT/PMT 验证时期的产品可靠性测试，建议采用一次抽样可靠性试验(Sequential Reliability Testing)。

一次抽样可靠性测试设计及评估方法：
• 首先确认产品Spec.规定的MTBF 值及信赖度水平(1- α)
• 依照下列公式与测试计划给予的时间要求确定测试样品的数量及测试时间
MTBF Calculation Formula
)
22,(22+×=
R T
MTBF αχ
T = Total Power On Time, R = Total Failure number; 9.011−=−=confidence α
Reference Table:
Confidence Level
Failure Q ’ty
90% 10%
)22,(2+R αχ )22,(2+R αχ
0 4.6 0.21 1 7.78 1.07 2 10.6 2.21 3 13.4 3.49 4 16 4.87
•
试验接收/拒收曲线：
11
89
10
764 5
3
2
1
R(失效数 1 2 3 6 0 T.R=T/MTBF (试验比率)
2. 寿命可靠性接收试验(Production Acceptance Tests)
只有当产品通过寿命可靠性验证试验后，才能做接收测试。

(1) 逐次抽样可靠性测试设计及评估方法：
• 首先确认产品Spec.规定的MTBF 值，及判别比率θ0/θ1 (Discrimination Ratio)，生
产者 风险率 α，消费者风险率β。

• 按照下述公式确定接收线和拒收线：
011011
11)1ln()(11ln θθαβθθθθ−−−−
=
r t 接收线
01101111)1ln()(11ln θθαβθθθθ−−+−
=
r t 拒收线
• 试验接收/拒收曲线：
故障
测试时间
•
确定接收批的容量(如：一周产量或一月产量等)，测试样本的数量并确定单个样品的操作时间，依据上述标准判定该批产品是否可以接收。

(2) 固定操作时间的可靠性测试设计及评估方法：
• 首先确认产品Spec.规定的MTBF 值，及生产者 风险率 α。

• 根据下述公式设定预定操作时间：
T = k • θ0
其中： T 是预定操作的时间。

k 是常数，见下表。

θ0是Spec.规定的MTBF 值。

r F Yes 2r F No 2r F Yes 3r F No 3r F Yes 4r F No 4r F Yes 5r F No 5r F Yes 6r F No
6r F
Yes 7r F
No 7r F
α
1 0.026 0.053 0.026 0.053 0.017 0.035 0.017 0.035 0.0130.0260.0130.0260.0100.0210.0100.0210.0090.0180.0090.0180.007 0.015 0.007 0.015 0.05 0.10
2 0.089 0.13
3 0.104
0.155 0.059 0.089 0.065 0.098 0.0440.0660.0480.0710.0360.0530.0380.0560.0300.0440.0310.0460.025 0.038 0.026 0.039 0.05 0.10 3 0.136 0.184 0.168
0.226 0.091 0.122 0.103 0.139 0.0680.0920.0750.1010.0550.0730.0580.0790.0450.0610.0480.0650.039 0.052 0.041 0.055 0.05 0.10 4 0.171 0.218 0.217
0.277
0.114 0.145
0.132 0.168
0.0850.109
0.0950.121
0.0680.087
0.0740.095
0.0570.073
0.0610.078
0.049 0.062
0.052 0.066
0.05 0.10
* Yes 表示要更换故障的部分；No 表示不要更换故障的部分。

• 确定接收批的容量(如：一周产量或两周的产量等)，根据上述预定操作时间的公式确
定单个样品操作时间和测试样本的数量，依据上述标准判定该批产品是否可以接收(即当预定操作时间T 已到，而设定的故障个数没有出现则判定该批接收，如果预定操作时间T 未到，而设定的故障个数已出现则判定该批拒收)。

• 可以按出现一个故障的情形确定预定操作的时间 中国可靠性网：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｋｅｋａｏｘｉｎｇ．ｃｏｍ。