MTBF可靠性的理论与实践
MTBF与MTTR计算
MTBF与MTTR计算MTBF（Mean Time Between Failures）和MTTR（Mean Time To Repair）是用来评估设备或系统可靠性和可用性的两个重要指标。
MTBF 是指设备或系统连续正常运行的平均时间，MTTR是指在发生故障后修复设备或系统所需的平均时间。
本文将详细介绍MTBF和MTTR的计算方法以及与可靠性和可用性的关系。
一、MTBF的计算方法MTBF可以通过以下公式计算：MTBF=（总运行时间-总故障时间）/发生故障的次数其中总运行时间是指设备或系统运行的总时间，可以通过记录设备或系统的开始时间和结束时间来计算；总故障时间是指设备或系统发生故障后的修复时间之和，可以通过记录每次故障的开始时间和结束时间来计算；发生故障的次数是指设备或系统在给定时间内发生故障的次数。
例如，设备在连续运行了1000小时后发生了2次故障，并且每次故障的修复时间分别为2小时和3小时。
则可以计算出该设备的MTBF为：MTBF=（1000-（2+3））/2=247.5小时MTBF的单位一般为时间，例如小时、天、月等。
二、MTTR的计算方法MTTR可以通过以下公式计算：MTTR=总故障时间/发生故障的次数其中总故障时间是指设备或系统发生故障后的修复时间之和；发生故障的次数是指设备或系统在给定时间内发生故障的次数。
例如，设备在连续运行了1000小时后发生了2次故障，并且每次故障的修复时间分别为2小时和3小时。
则可以计算出该设备的MTTR为：MTTR=（2+3）/2=2.5小时MTTR的单位一般为时间，例如小时、天、月等。
三、MTBF和MTTR与可靠性的关系MTBF和MTTR是评估设备或系统可靠性的重要指标。
设备或系统的可靠性是指在给定时间内能够正常运行而不发生故障的概率。
可靠性（R）可以通过以下公式计算：R=e^(-t/MTBF)其中t是给定时间；e是自然对数的底数。
MTBF越大，表示设备或系统的平均故障间隔时间越长，意味着设备或系统越可靠。
可靠性强化试验与MTBF的关系
五、可靠性强化试验技术(RET)与产品的可靠性的 关系
改进前两分布数学期望之间的距离 强化试验进行改进的数学期望值之间的距离
ρ 使用环境 应力包线 A
强化可靠性试验前的产品耐环境应力包线
通过可靠性增长试验 改进设计 工艺后的产品耐环境 应力包线
A'
B'
0
B
应力
图5 可靠性强化试验改进减少失效率的示意图
以上是我们一些粗浅认识，在此提出了试图
激起同行们研究讨论。
六、可靠性环境应力筛选与MTBF的关系
产品生产过程会带给产品一些早期故障，使 产品耐环境应力的概率曲线变形。
通过筛选将产品耐环境应力的概率恢复到原 来固有的分布特性曲线，即是将浴盆曲线的早期 浅层失效率高的部分剔出，使其失效率降到优良 产品的失效率，从而提高其使用可靠度，如图6 所示。若进行定量筛选则可将隐藏较深的故障剔 除，从而改变产品耐环境应力分布，进一步降低 失效率。
大量同一产品其耐环境应力能力的统计特性应 服从正态分布，如图２所示 。
ρ
0 图2 产品耐环境应力的概率曲线
应力
三、决定ＭＴＢＦ的失效率λ０与两个分布的交 的积的和的关系
产品失效是因为承受的环境应力达到和超过
产品耐环境应力的能力，进入产品耐环境应力概 率包线内，使耐环境应力低的那部分产品失效。
ρ
环境应力 产品耐环境应力的能力
ρ
筛选前
0 λ
筛选后 筛选后产品耐环境应力 Байду номын сангаас平的概率曲线
应力
λ 0
t
图6 可靠性强化试验用于筛选提高产品产品使用可靠度示意图
美国用高温变率，三轴自由度，气动振动台
的试验装置的可靠性强化试验技术应用很广，它 代替了相当部分的其他方式的可靠性试验，美国 技术的今天就是我们技术的明天,国内华为公司已 大量使用此技术提高产品耐环境应力能力和可靠 性水平。因此花力气研究可靠性强化技术是势在 必行。
可靠性理论、案例及应用
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案例
长征系列火箭的可靠性（三）
对无法采取冗余 措施的系统，如液体 火箭发动机进行了以 提高可靠性为目的的 改进设计，箭体结构 提高了剩余强度系数， 特别是针对历史上火 箭飞行试验中出现的 问题和薄弱环节，重 点解决了防多余物、 防虚焊、防断压线、 防松动、防漏电、防 电磁干扰、防过负荷、 防不相容、防漏液漏 气、防局部环境放大、 防装配应力、防应力 集中等问题。
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一、 可靠性概念（二）
可靠性的重要性
对可靠性的重视度，与地区的经济发达程度成正比。例如，英国电讯（BT）关于可靠性管理/指 标要求有产品寿命、MTBF报告、可靠性框图、失效树分析（FTA）、可靠性测试计划和测试报告等； 泰国只有MTBF和MTTF的要求；而厄瓜多尔则未提到，只是提出环境适应性和安全性的要求。 产品的可靠性很重要，它不仅影响生产公司的前途，而且影响到使用者的安全（前苏联的“联盟 11号”宇宙飞船返回时，因压力阀门提前打开而造成三名宇航员全部死亡）。可靠性好的产品，不但 可以减少公司的维修费用，而且可以很快就打出品牌，大幅度提升公司形象，增加公司收入。 随着市场经济的发展，竞争日趋激烈，人们不仅要求产品物美价廉，而且十分重视产品的可靠性 和安全性。日本的汽车、家用电器等产品能够占领美国以及国际市场。主要的原因就是日本的产品可 靠性胜过我国一筹。美国的康明斯、卡勃彼特柴油机，大修期为12000小时，而我国柴油机不过1000 小时，有的甚至几十小时、几百小时就出现故障。我国生产的电梯，平均使用寿命（指两次大修期的 间隔时期）为3年左右，而国外的电梯平均寿命在10年以上，是我们的3倍；故障率，国外平均为0.05 次，而我国为1次以上，高出20倍，这样的产品怎么有竞争力呢！因此要想在竞争中立于不败之地， 就要狠抓产品质量，特别是产品可靠性，没有可靠性就没有质量，企业就无法在激烈的竞争中生存和 发展。因此，可靠性问题必须引起政府和企业的高度重视，抓好可靠性工作，不仅是关系到企业生存 和发展的大问题，也是关系到国家经济兴衰的大问题。
MTTF、MTBF和MTTR
MTTF、MTBF和MTTR可靠性是最初是确定一个系统在一个特定的运行时间内有效运行的概率的一个标准。
可靠性的衡量需要系统在某段时间内保持正常的运行。
目前,使用最为广泛的一个衡量可靠性的参数是，MTTF（mean time to failure,平均失效前时间），定义为随机变量、出错时间等的”期望值”。
但是,MTTF经常被错误地理解为，"能保证的最短的生命周期”。
MTTF的长短，通常与使用周期中的产品有关,其中不包括老化失效。
MTTR（mean time to restoration,平均恢复前时间），源自于IEC 61508中的平均维护时间(mean time to repair），目的是为了清楚界定术语中的时间的概念，MTTR是随机变量恢复时间得期望值。
它包括确认失效发生所必需的时间，以及维护所需要的时间。
MTTR也必须包含获得配件的时间,维修团队的响应时间，记录所有任务的时间,还有将设备重新投入使用的时间.MTBF（Mean time between failures，平均故障间隔时间)定义为，失效或维护中所需要的平均时间，包括故障时间以及检测和维护设备的时间。
对于一个简单的可维护的元件，MTBF = MTTF + MTTR。
因为MTTR通常远小于MTTF，所以MTBF近似等于MTTF，通常由MTTF替代。
MTBF用于可维护性和不可维护的系统。
MTBF、MTTR、OEE的意义是什么?他们之间有什么关系？1. MTBF—-全称是Mean Time Between Failure，即平均失效间隔。
就是从新的产品在规定的工作环境条件下开始工作到出现第一个故障的时间的平均值。
MTBF 越长表示可靠性越高正确工作能力越强。
2。
MTTR—-全称是Mean Time To Repair，即平均恢复时间.就是从出现故障到恢复中间的这段时间。
MTTR越短表示易恢复性越好。
3. MTTF——全称是Mean Time To Failure，即平均无故障时间。
MTBF测试报告
MTBF测试报告一、背景介绍Mean Time Between Failures（故障间隔平均时间，简称MTBF）是一个关键性能指标，用于衡量一些系统在正常运行期间的可靠性。
MTBF 是指从一个故障事件发生到下一个故障事件发生之间的平均时间间隔。
本次测试旨在评估一些电子设备的可靠性指标，特别是MTBF。
通过测量设备发生故障的次数和正常运行的总时间，计算出设备的MTBF。
二、测试过程1.确定测试计划：根据设备的使用情况和厂商提供的规格要求，确定了测试时间和条件。
2.收集数据：测试期间，我们通过监控设备运行状态和记录故障发生的时间来收集数据。
3.统计故障次数和运行时间：根据收集到的数据，计算出设备发生故障的次数和正常运行的总时间。
4.计算MTBF：使用公式MTBF=正常运行时间/故障次数，计算出设备的MTBF，并根据所收集的数据进行可靠性分析。
5.编写测试报告：整理测试结果和分析，撰写测试报告。
三、测试结果在本次测试中，我们测试了一台电子设备的MTBF。
1.测试时间：测试持续时间为30天，期间设备正常运行时间为700小时。
2.故障数据：在测试期间，设备共发生了3次故障。
3.计算MTBF：根据收集到的数据，可以计算出设备的MTBF：MTBF=700小时/3次=233.33小时/次四、可靠性分析根据计算得出的MTBF值，可以进行可靠性分析。
1.MTBF值的解释：所测试的电子设备的MTBF为233.33小时/次，这意味着平均每次故障间隔时间为233.33小时。
2.可靠性评估：根据行业标准，高可靠性的电子设备MTBF通常应该在1000小时以上。
因此，所测试的设备的可靠性较低。
3.可靠性改进：根据测试结果，设备的可靠性需要进行改进。
可以通过加强设备的设计和制造质量控制，提高关键零部件的可靠性，以及增加故障预警和预防措施来提升MTBF值。
五、结论通过本次MTBF测试，我们得出了以下结论：1.所测试的电子设备的MTBF为233.33小时/次，可靠性较低。
MTBF对同类设备可靠性评价的探索创新
ＭＴ Ｆ Ｔ方程 基 于连续 曲线拟 合离 散数据 的最 小二 乘原 Ｂ—
理。 工程 中对离散数据的拟合 是以测量数据 为基础 ， 建立 和
目标 数据 Ｙ的函数关 系 ｙｆｘ 。ｙｆ ｘ 有线性 和非线性两种数 ＝（ ） ＝ （） 学模 型 ， 在工程 中一般采 用线 性模 型 ） ＋ｘ ｃ其 中 ｎ ｂ ｃ ＝ ｂ＋ ， 、、 就是 拟合 中要求 的未知 数 ，可用 最 小 二乘 拟合 中 的格 兰姆
（ ｒｍ） 阵求解 。这里的 即 ＴＹ即 Ｍ Ｂ 。 Ｇａ 矩 ， Ｔ Ｆ
２Ｍ Ｂ — ．Ｔ Ｆ Ｔ求解 方法
备 故障浴盆 曲线理论基本吻合 ，设备使用初期和后期故障明 显
增多会影 响 Ｍ Ｂ Ｔ Ｆ的大小１， Ｏ Ｏ ９ ９ ８ ８ ７ 证实了建 ４ ３ ３ 两者线形正好相反 ， ６ ５ ５ ４ 立函数 ２ ２ １ ７ ６ 关 系来 动态量化 ＭＴ Ｆ的合理性 。图 １中 Ａ矿 ５年 （３ ０ ｈ∞ Ｂ 如∞∞∞如∞∞∞∞∞∞∞ ∞ ∞如∞如） ４ ８ ０ 以 上的 ＭＴ Ｆ显著增长是 因为表 １中基础数据 最大仅为 １ １ １ ， Ｂ ８ ０ ｈ 导 致在 ５ 以上不是连续函数 ， 年 拟合曲线失 真。 （） ３ 纵向考评 ： ２中 ＭＴ Ｆ总体上也符合 浴盆 曲线 的故 障 表 Ｂ
而言 ， 其计算公式
Ｍ Ｂ ＝ ／ Ｔ Ｆ Ｔｎ （） １
不同单位设备 管理状况 时的权威性差 。
三、 Ｂ ＭＴ Ｆ实 践 、 索 与 创 新 探
式 中 卜
某 时段设备 的总运行时 间， ｈ
ｎ —— 同一时段 内的故障次数 对某类设备 而言其计算公式
Ｍ Ｂ ＝ ＋ ， Ｔ Ｆ （ ） Ⅳ （） ２
ＭＴ Ｆ对 同类设 备可靠性评价 的探 索创 新 Ｂ马科 笃 朱 Nhomakorabea摘要
可靠性鉴定与验收试验
二、不这么算不好算!
三、实验拟合程度合理(尽管并不是完全拟合)
理论研究已经表明，对电子产品适用非指数(或负指 数)分布只能导致更为宽松的评估结果，或者说，指数分 布是对产品更为严格的要求。
理论研究已经证明，复杂电子产品系统级的评估，与单体
分布无关。
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3、无后效性
概率论和数理统计已经证明，马尔可夫过程（转 移矩阵为常量构成）具有“无后效性”的基本特 点。简而言之，即：既往发生的事件，与后续事 件不相关。
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编制鉴定与验收试验的计划
按照标准要求，完成组织职能的是使用方。 P6，试验准备与组织
P11,5.3.2可靠性验收试验===为了确定生产的 设备是否符合规定的可靠性要求，应按规定的 批量大小和抽样原则从各生产批次中抽取设备 在与可靠性鉴定试验相同的综合环境条件下进 行可靠性验收试验。这些受试设备在统计规律 上应能代表其所属批次的特征。
任务剖面 要考虑到，全极端环境条件下的考核是不客观的==
评价产品的可靠性，是以既定的“寿命剖面”或 “任务剖面”为基本。 要考虑到，产品不能在极端环境条件下长时间工作， 也是不客观的==。 测试点应是明确的，测试方法应是规定的
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四、记录试验进程
1、样本确定==
2、所有样本应分别明确施加应力的强度和顺序， 组合应力的方式。
从属故障：由另一产品故障引起的故障，亦称 诱发故障。
独立故障：不是由另一产品故障引起的故障。 亦称原发故障。
非责任故障：非关联故障或事先已经规定不属 某个特定组织提供的产品的关联故障。否则为 责任故障。
早期故障：产品在寿命的早期因设计、制造、 装配的缺陷等原因发生的故障，其，产品不能在极端环境条件下长时间工作， 也是不客观的==。
供电系统可靠性指标MTBF的定义计算与比较
供電系統可靠性指標MTBF 的定義、計算與比較摘要比較資料中心基礎設施系統時，平均故障間隔時間MTBF 通常作為制定決策的關鍵依據。
供應商提供的數值通常具有誤導性，使得用戶無法進行有效的比較。
如果不瞭解或錯誤理解了這些數位背後隱含的可變因素和假設，難免做出錯誤的決定。
本文通過明確的假設情況分析，來說明MTBF 如何才能有效地用作系統規範和系統選擇的依據之一。
關鍵字：MTBF、定義、計算方法簡介避免資料中心和網路系統出現故障始終是頭等重要的任務。
如果短時間的停機可能會對業務的市場價值產生負面影響，那麼，支援這個網路環境的物理基礎設施就一定要可靠。
如何才能確信自己實施的解決方案是可靠的？MTBF（平均無故障工作時間）是比較可靠性最常用的指標。
不過，如果沒有透徹地瞭解 MTBF，可能就無法實現業務可靠性目標。
如果故障定義不明確或者假設不現實或被曲解，MTBF 就毫無意義。
本文說明應如何使用 MTBF，以及將 MTBF 用作規格和選擇依據時的限制。
本文還提供一個核對表，作為確保公平有效地進行跨系統比較的指導性原則。
MTBF 的比較性分析--現場資料評估法預測 MTBF 的方法有多種。
由於有如此多種可用的方法，似乎不可能找到使用同一方法的兩個系統。
不過，還是有一種方法可以適用於大多數系統的各種不同過程，即現場資料評估方法，此方法使用實際的現場故障資料，因此能夠提供比類比情況更準確的故障率評估。
對於小批量生產的產品或新產品，此資料可能找不到；不過，對那些已在現場獲得廣泛應用的產品，由於有大量的資料，使用此方法就容易了。
因此，對於跨系統比較，從現場資料評估開始比較是最合理也是最現實的。
本文還介紹了完成此方法的步驟，列舉並說明了各個步驟中可能影響結果的可變因素。
如果要進行比較的系統間的關鍵假設或可變因素發生變化，那麼評估這些變化對 MTBF 估計結果的可能存在的影響就非常重要了。
圖 1 說明現場資料評估過程的時間流程。
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MTBF可靠性的理论与实践培训
【课程背景】：
21世纪是质量的世纪，在新的经济发展模式下，任何一家公司要生存下去，就必须面对全球领域的先进竞争对手。
因为缺乏系统的可靠性工作，所以利润被维护费用所蚕食；甚至不明白为什么经过性能检验合格的产品其翻修率依然很高？为什么竞争对手热衷于制定标准？用户为什么要强调MTBF指标？如何向用户提供MTBF指标？
在电子工业界，MTBF是当前产品重要的可靠性指标，它标识了产品的平均无故障工作时间。
但是，这个术语经常被错误地解释和误用。
面对当前各种各样的M TBF的解释如何去分辨真伪？ MTBF对于产品的和企业以及用户的真正意义是什么？如何向用户证明或提供产品的MTBF?如何预计产品的MTBF?如何测量产品的MTBF?以及如何提升产品的MTBF呢？这些问题是任何产品制造企业所关心的，也是最迷惑的。
【主办单位】中国电子标准协会培训中心
【协办单位】深圳市威硕企业管理咨询有限公司
本课程从可靠性工程角度出发分析了如何理解产品MTBF的概念，分析了MTBF 与可靠度、失效率、Downtime 的关系，讲述了客户要求的可靠性指标与MTBF 的转换方法， MTBF的计算方法、MTBF的预计方法、MTBF的分配、MTBF的测量、MTBF的设计提升，最后通过MTBF工程的策划流程给出了完整的MTBF工程实例。
参加培训，你将得到以下丰富的收获：
1、正确认识MTBF的概念和应用范围
2、学会MTBF的建模和计算
3、学会MTBF的预计方法
４、学会MTBF的测定试验方法
５、了解MTBF的提升方法
免费提供指数分布、威布尔分布的MTBF用点估计计算（图估法和MLE法）的EXCEL 模版。
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【授课大纲】
一、 MTBF的概念
1.1 可靠性的概念与理解
可靠度、不可靠度、瞬时失效率、保证寿命、平均寿命
1.2 MTBF的概念与理解
1.2.1 MTBF与MTTF
1.2.2 MTBF与MTTR
1.3 MTBF与可靠度、失效率、Downtime 的关系
1.3.1 MTBF与可靠度
1.3.2 MTBF与有效度
1.3.3 MTBF与挡机时间（Downtime）
1.4 客户要求的可靠性指标与MTBF的转换方法
1.4.1 MTBF的快速点估计
实操练习
1.4.2 客户要求的可靠性指标的分解
案例
1.5 MTBF理解的误区
1.5.1 寿命与MTBF
1.5.2 MTBF试验应力的正确施加。
二、 MTBF的计算
2.1 常用的可靠性模型
2.2 可靠性模型的建立
2.2.1 串联模型MTBF的计算
2.2.2 并联模型MTBF的计算
2.2.3 计算案例
2.3 产品不同的寿命分布
2.3.1指数分布
2.3.2 对数分布
2.3.3 对数正态分布
案例：电池充放电寿命的计算
2.3.4 威布尔分布
2.4 指数分布的MTBF计算
2.4.1 点估计法
案例
2.4.2 区间估计法
案例
2.5 威布尔分布MTBF（MTTF）计算
2.5.1 图估计法
2.5.2 计算案例
2.5.3 MLE法
2.5.4 计算案例
三、 MTBF的预计
3.1 常用的预计标准
3.2 MTBF的计数法预计
预计案例
3.3 MTBF的应力分析法预计
预计案例
3.4 Bellcore预计法
3.5 非工作MTBF的预计
3.6 用模型分析和可靠性预计应标案例地铁二号线电源系统可靠性应标案例
四、 MTBF的分配
4.1 MTBF分配的目的
4.2 考虑复杂度和重要度的分配法
4.3 按可靠性预计结果分配法
4.4 MTBF分配的动态规划法
五、 MTBF的测量与保证
5.1 有置信度要求的MTBF保证试验设计
1）小MTBF时
2）大MTBF时
5.2 MTBF的统计实验测量法
1) 点估计
2) 区间估计
5.3 MTBF的加速实验测量法
1) 试验技巧
2) 激活能的获取
3) MTBF的计算
5.4 MTBF的现场统计法
1）数据统计原则
3) 点估计
4) 区间估计
六、 MTBF的提升
6.1 设计提升
6.1.1 可靠性设计的思路
设计失败的案例
6.1.2 某型计算机可靠性设计缺陷分析6.1.3 降额设计
6.1.4 边缘性能设计
案例
6.1.5 储备（冗余）设计
6.1.6 潜在通路分析
案例1 潜在通路
案例2 潜在时间
案例3 潜在标志
案例4 潜在指示
6.1.7 电子产品热设计
1) 温度对电子设备可靠性的影响
2) 电子设备热的来源
3) 热设计的目的
4) 热设计的程序
5) 热设计中元器件布局案例
6) 案例
7) 热设计中元器件的安装原则
8) 安装失误案例
9) 鼓风机的选择与安装
10) 冷却剂流道设计
11) 改善热设计的方法及案例
案例1 密封电子设备
案例2 机载电子设备
6.1.8 防闩锁设计
6.1.9 防浪涌设计
6.1.10嵌入式软件可靠设计技巧
软件可靠设计案例
6.2 失效分析提升
6.2.1 DPA分析
改进案例
6.2.2 失效分析
改进案例
6.3 实验提升
6.3.1 可靠性筛选试验
6.3.2 HALT/HASS试验
七、 MTBF工程的策划流程
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【讲师简介】
张老师
曾在多家国际公司负责过产品可靠性设计及开发工作。
中国北京研究所可靠性处长，高级顾问,具有丰富的硬件设计经验。
1994年开始从事电子产品测试、试验和可靠性技术研究等领域的学术带头工作。
在此试验室一直从事电子元器件和设备的可靠性工作。
负责了多个国家重点工程元器件的优选工作，开展电子设备可靠性预计、可靠性设计、可靠性分析等工作。
编写了《可靠性建模与分配》，《MTBF可靠性技术》，《可靠性预计技术》、《可靠性设计技术》、《故障模式、效应及危害性分析（FMECA）》、《故障树分析(FTA)》、《工程用元器件质量管理》等有创新性的培训课题。
通过国家颁发专业质量培训执教资格证书。
是《环境试验》《电子产品可靠性与其试验》编委。
主持制订了 GB/T 7829《故
障树分析（FTA）》。
丰富的产品设计经验和产品测试实践以及深厚的可靠性理论基础，为张老师开展产品可靠性研究提供了丰富的工程经验。
曾为康佳、TCL、美的、科龙、电子36所、34所、54所、44所、26所进行过可靠性内训授课和咨询；为我国电子行业技术人员进行了几十次公开可靠性设计、可靠性预计、3F方法、元器件优选等方面的技术培训。
曾为广州地铁地铁2号线电源系统及科利公司完成可靠性、维修性设计建议书，为众多广东电子厂商进行过可靠性内训授课；应邀赴韩国参加韩国信赖性学会成立大会，并代表中国专家在大会演讲。