讯科检测技术服务有限公司
一、MTBF的含义
MTBF英文全称是“mean time between failures”，中文翻译为平均故障间隔时间，是产品的一个可靠性测试指标。MTBF衡量硬件产品或者组件的可靠性的度量度量指标。对于大多数产品，尤其是电子产品平均故障间隔时间以千甚至数万小时表示，MTBF越长表示可靠性越高，保持正确工作能力越强，单位为“小时”。通常也指相邻两次故障之间的平均工作时间，也称为平均故障间隔。它仅适用于可维修产品（不可维修产品我们用MTTF定义）。当产品的寿命服从指数分布时，失效率的倒数表示两个失效之间的时间间隔。λ=1/MTBF。
如：某产品SSD MTBF值标称为150万小时，保修5年；150万小时约为171年，并不是说该产品SSD每块盘均能工作171年不出故障。由MTBF=1/λ可知λ=1/MTBF=1/171年，即该固态硬盘的平均年故障率约为0.6%，一年内，平均1000块固态硬盘可能有6块会出故障。
因此：MTBF是指可修复产品使用可靠性的数值要求，主要的计算方法是在规定的条件下和规定的时间内，产品的寿命单位总数和故障总次数之比。是产品设计师在产品设计过程中参考的重要依据，目的是计算平均故障间隔来找出产品设计中的薄弱地方。
二、MTBF的验证：
引用标准标：GB/T 5080.7-1986《设备可靠性试验 恒定失效率假设下的失效率与平均无故 障时间的验证试验方案》
试验方案：截尾序贯试验方案4:9
图片
图片
现采用序贯试验方案4:9，举例说明
1.可靠性指标：MTBF值的M0≥50000h
2.试验方案：按GB/T 5080.7-1986中序贯试验方案4:9进行
α=30% β=30% Dm=2
相关失效数 总试验时间（h）
0 T=0.86m0
1 T=1.55m0
2 T=2.25m0
3 拒收
3.试验条件
(1)电应力：受试样品在额定电压下工作或可在额定电压下进行通断电测试；
(2)温度应力：受试样品在室温下；
(3)电应力与温度应力应同时进行；
(4)样品数据，至少5PCS以上（特殊情况下，样本数可以是1PC)。
4.试验判决
当失效次数r为0时，每台试验时间：T=T总/n=50000*0.86/50=860h；
当失效次数r为1时，每台试验时间：T=T总/n=50000*1.55/50=1550h；
当失效次数r为2时，每台试验时间：T=T总/n=50000*2.25/50=2250h；
当失效次数或为0，为1，为2时，只要样品测试中功能正常，即通过MTBF为50000小时的测试，该批样品可接受；
当失效次数为3时，该批样品拒收。
备注：该试验方案 ，能真实反应产品的MTBF值，但由于不允许加速， 一般要求测试样品数较多，验证时间较长。
三、MTBF的测定(加速试验方案）
1、加速试验方案
引用标准GB T 34986-2017 产品加速试验方法
在加速试验方案中，允许对温度应力、湿度应力、机械应力、电应力等因子进行加速。本例中，对温湿度进行加速。加速因子模型如下：
图片
式中，T*为总累计试验时间 ，N为样品数，AF为加速因子，TAF为温度加速因子，HAF为湿度加速因子;
Ea为能（eV）,电子产品一般取0.6eV，k为玻尔兹曼常数且k=8.6×10-5eV/K;
T为温度、RH为相对湿度（单位％），一般情况下n取为2;
备注：加速试验方案能大大缩小测试时间，但由加速测试推算出的MTBF可能和产品的MTBF真值之间存在一定的差距。
2、抽样统计方案
引用标准GB/T 5080.4-1985 设备可靠性试验 可靠性测定试验的点估计和区间估计方法
（指数分布）
在本例中，置信度取90%
MTBF=m=T*/GEM Factor,式中，T*总为累计试验时间，GEM Factor指数模型因子（General exponential model Factor）
当失效数r为0时，仅能确定单边置信下限；
图片
当失效数不为0时，双边置信区间为：
图片
式中，卡方分布，请查阅卡方分布表。
MTBF英文全称是“mean time between failures”，中文翻译为平均故障间隔时间，是产品的一个可靠性测试指标。MTBF衡量硬件产品或者组件的可靠性的度量度量指标。对于大多数产品，尤其是电子产品平均故障间隔时间以千甚至数万小时表示，MTBF越长表示可靠性越高，保持正确工作能力越强，单位为“小时”。通常也指相邻两次故障之间的平均工作时间，也称为平均故障间隔。它仅适用于可维修产品（不可维修产品我们用MTTF定义）。当产品的寿命服从指数分布时，失效率的倒数表示两个失效之间的时间间隔。λ=1/MTBF。
如：某产品SSD MTBF值标称为150万小时，保修5年；150万小时约为171年，并不是说该产品SSD每块盘均能工作171年不出故障。由MTBF=1/λ可知λ=1/MTBF=1/171年，即该固态硬盘的平均年故障率约为0.6%，一年内，平均1000块固态硬盘可能有6块会出故障。
因此：MTBF是指可修复产品使用可靠性的数值要求，主要的计算方法是在规定的条件下和规定的时间内，产品的寿命单位总数和故障总次数之比。是产品设计师在产品设计过程中参考的重要依据，目的是计算平均故障间隔来找出产品设计中的薄弱地方。
二、MTBF的验证：
引用标准标：GB/T 5080.7-1986《设备可靠性试验 恒定失效率假设下的失效率与平均无故 障时间的验证试验方案》
试验方案：截尾序贯试验方案4:9
图片
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现采用序贯试验方案4:9，举例说明
1.可靠性指标：MTBF值的M0≥50000h
2.试验方案：按GB/T 5080.7-1986中序贯试验方案4:9进行
α=30% β=30% Dm=2
相关失效数 总试验时间（h）
0 T=0.86m0
1 T=1.55m0
2 T=2.25m0
3 拒收
3.试验条件
(1)电应力：受试样品在额定电压下工作或可在额定电压下进行通断电测试；
(2)温度应力：受试样品在室温下；
(3)电应力与温度应力应同时进行；
(4)样品数据，至少5PCS以上（特殊情况下，样本数可以是1PC)。
4.试验判决
当失效次数r为0时，每台试验时间：T=T总/n=50000*0.86/50=860h；
当失效次数r为1时，每台试验时间：T=T总/n=50000*1.55/50=1550h；
当失效次数r为2时，每台试验时间：T=T总/n=50000*2.25/50=2250h；
当失效次数或为0，为1，为2时，只要样品测试中功能正常，即通过MTBF为50000小时的测试，该批样品可接受；
当失效次数为3时，该批样品拒收。
备注：该试验方案 ，能真实反应产品的MTBF值，但由于不允许加速， 一般要求测试样品数较多，验证时间较长。
三、MTBF的测定(加速试验方案）
1、加速试验方案
引用标准GB T 34986-2017 产品加速试验方法
在加速试验方案中，允许对温度应力、湿度应力、机械应力、电应力等因子进行加速。本例中，对温湿度进行加速。加速因子模型如下：
图片
式中，T*为总累计试验时间 ，N为样品数，AF为加速因子，TAF为温度加速因子，HAF为湿度加速因子;
Ea为能（eV）,电子产品一般取0.6eV，k为玻尔兹曼常数且k=8.6×10-5eV/K;
T为温度、RH为相对湿度（单位％），一般情况下n取为2;
备注：加速试验方案能大大缩小测试时间，但由加速测试推算出的MTBF可能和产品的MTBF真值之间存在一定的差距。
2、抽样统计方案
引用标准GB/T 5080.4-1985 设备可靠性试验 可靠性测定试验的点估计和区间估计方法
（指数分布）
在本例中，置信度取90%
MTBF=m=T*/GEM Factor,式中，T*总为累计试验时间，GEM Factor指数模型因子（General exponential model Factor）
当失效数r为0时，仅能确定单边置信下限；
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当失效数不为0时，双边置信区间为：
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式中，卡方分布，请查阅卡方分布表。
