MTBF英文全稱是“mean time between failures”，中文翻譯為平均故障間隔時(shí)間，是產(chǎn)品的一個(gè)可靠性測(cè)試指標(biāo)。MTBF衡量硬件產(chǎn)品或者組件的可靠性的度量度量指標(biāo)。對(duì)于大多數(shù)產(chǎn)品，尤其是電子產(chǎn)品平均故障間隔時(shí)間以千甚至數(shù)萬(wàn)小時(shí)表示，MTBF越長(zhǎng)表示可靠性越高，保持正確工作能力越強(qiáng)，單位為“小時(shí)”。通常也指相鄰兩次故障之間的平均工作時(shí)間，也稱為平均故障間隔。它僅適用于可維修產(chǎn)品（不可維修產(chǎn)品我們用MTTF定義）。當(dāng)產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布時(shí)，失效率的倒數(shù)表示兩個(gè)失效之間的時(shí)間間隔。λ=1/MTBF。

如：某產(chǎn)品SSD MTBF值標(biāo)稱為150萬(wàn)小時(shí)，保修5年；150萬(wàn)小時(shí)約為171年，并不是說(shuō)該產(chǎn)品SSD每塊盤均能工作171年不出故障。由MTBF=1/λ可知λ=1/MTBF=1/171年，即該固態(tài)硬盤的平均年故障率約為0.6%，一年內(nèi)，平均1000塊固態(tài)硬盤可能有6塊會(huì)出故障。

因此：MTBF是指可修復(fù)產(chǎn)品使用可靠性的數(shù)值要求，主要的計(jì)算方法是在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，產(chǎn)品的壽命單位總數(shù)和故障總次數(shù)之比。是產(chǎn)品設(shè)計(jì)師在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中參考的重要依據(jù)，目的是計(jì)算平均故障間隔來(lái)找出產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的薄弱地方。

MTBF應(yīng)該怎么測(cè)試和計(jì)算的？

一、測(cè)試方法

實(shí)驗(yàn)方式主要有三種：

◆全壽命試驗(yàn)

全壽命試驗(yàn)要求所有樣品都在試驗(yàn)中最終都失效，只需要采用簡(jiǎn)單的算術(shù)平均值就可以計(jì)算出MTBF。

◆序貫截尾試驗(yàn)

針對(duì)試驗(yàn)對(duì)象的特點(diǎn)，在一批數(shù)量為N的產(chǎn)品中，任意抽取數(shù)量為n的樣品，觀察發(fā)生r個(gè)故障出現(xiàn)時(shí)的時(shí)間，并計(jì)算總的測(cè)試時(shí)間。發(fā)生一次故障，就進(jìn)行一次判決。

◆定數(shù)、定時(shí)截尾試驗(yàn)。

定時(shí)截尾試驗(yàn)指試驗(yàn)到規(guī)定的時(shí)間終止。
定數(shù)截尾試驗(yàn)指試驗(yàn)到出現(xiàn)規(guī)定的故障數(shù)或失效數(shù)時(shí)而終止。

二、計(jì)算方式

產(chǎn)品的故障總數(shù)與壽命單位總數(shù)之比叫“故障率”（Failure rate），常用λ表示。當(dāng)產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布時(shí)，其故障率的倒數(shù)就叫做平均故障間隔時(shí)間，簡(jiǎn)稱MTBF。即：MTBF=1/λ

標(biāo)準(zhǔn)故障率的曲線可以用眾所周知的“浴盆曲線”來(lái)描述。所有元件和系統(tǒng)的曲線形狀都近似相同-只是時(shí)間軸方向上的延伸率不同。它可以分 為三個(gè)區(qū)域：早期故障期（I），有效工作期（II），生命終期（III）。MTTF包含了區(qū)域I和 II，而MTBF只包含了區(qū)域（II）。

以序貫截尾試驗(yàn)方法為例，介紹MTBF的一種計(jì)算方式：

M0 =規(guī)定可接受的平均無(wú)故障時(shí)間；

α =生產(chǎn)方風(fēng)險(xiǎn)；

β =使用方風(fēng)險(xiǎn)；

Dm =平均無(wú)故障時(shí)間的鑒別比

當(dāng)生產(chǎn)方風(fēng)險(xiǎn)α是當(dāng)實(shí)際的 m=m0時(shí)，設(shè)備被拒收的概率

使用方風(fēng)險(xiǎn)β是實(shí)際的 m=m1時(shí)，設(shè)備被接受的概率。這里m1是不可接受的平均無(wú)故障時(shí)間。

平均無(wú)故障時(shí)間的鑒別比在整理的定義是：Dm= m0/m1
假設(shè)β =α , d、 m0 、m1、r 相同，為了方便比較，設(shè)置MTBF(m1 ) =2000h
β =α=10%?, Dm= m0/m1 =3 ,r=5

當(dāng)故障數(shù)r為1和5時(shí)的接收時(shí)間分別為：

TA≥t （標(biāo)準(zhǔn)化判決時(shí)間）ⅹMTBF(θ1)=514ⅹ2000=10800h
TA≥t （標(biāo)準(zhǔn)化判決時(shí)間）ⅹMTBF(θ1 )=10135ⅹ2000=20700h
如表，r=5時(shí)，合格判決時(shí)間TA=20700h ；r=1時(shí)，合格判決時(shí)間TA=10800h ；

MTBF的測(cè)定(加速試驗(yàn)方案）

1、加速試驗(yàn)方案

引用標(biāo)準(zhǔn)GB T 34986-2017 產(chǎn)品加速試驗(yàn)方法

在加速試驗(yàn)方案中，允許對(duì)溫度應(yīng)力、濕度應(yīng)力、機(jī)械應(yīng)力、電應(yīng)力等因子進(jìn)行加速。本例中，對(duì)溫濕度進(jìn)行加速。加速因子模型如下：

式中，T*為總累計(jì)試驗(yàn)時(shí)間 ，N為樣品數(shù)，AF為加速因子，TAF為溫度加速因子，HAF為濕度加速因子;

Ea為激活能（eV）,電子產(chǎn)品一般取0.6eV，k為玻爾茲曼常數(shù)且k=8.6×10-5eV/K;

T為絕對(duì)溫度、RH為相對(duì)濕度（單位％），一般情況下n取為2;

備注：加速試驗(yàn)方案能大大縮小測(cè)試時(shí)間，但由加速測(cè)試推算出的MTBF可能和產(chǎn)品的MTBF真值之間存在一定的差距。

2、抽樣統(tǒng)計(jì)方案

引用標(biāo)準(zhǔn)GB/T 5080.4-1985 設(shè)備可靠性試驗(yàn) 可靠性測(cè)定試驗(yàn)的點(diǎn)估計(jì)和區(qū)間估計(jì)方法

（指數(shù)分布）

在本例中，置信度取90%

MTBF=m=T*/GEM Factor,式中，T*總為累計(jì)試驗(yàn)時(shí)間，GEM Factor指數(shù)模型因子（General exponential model Factor）

當(dāng)失效數(shù)r為0時(shí)，僅能確定單邊置信下限；

當(dāng)失效數(shù)不為0時(shí)，雙邊置信區(qū)間為：

式中，卡方分布，請(qǐng)查閱卡方分布表。

MTBF測(cè)試的目的：

1、對(duì)于高頻度故障零件的重點(diǎn)對(duì)策及延長(zhǎng)零件壽命的技術(shù)改良依據(jù)。

2、零件壽命周期的推定及最合適修理計(jì)劃的研究。

3、有關(guān)點(diǎn)檢對(duì)象、項(xiàng)目的先定與點(diǎn)檢基準(zhǔn)的設(shè)定、改良。

4、設(shè)定備品、備件基準(zhǔn)、機(jī)械、電氣零件的各項(xiàng)常備項(xiàng)目及基本庫(kù)存數(shù)量應(yīng)由MTBF的記錄分析來(lái)判斷，使其庫(kù)存達(dá)到最經(jīng)濟(jì)的狀況。

由MTBF定義可知,規(guī)定產(chǎn)品在總的使用階段累計(jì)工作時(shí)間與故障次數(shù)的比值為MTBF,指數(shù)(Exponential)分布是可靠度統(tǒng)計(jì)分析中使用最普遍的機(jī)率分布.指數(shù)分布之MTBF數(shù)值為失效率λ的倒數(shù),故一旦知道λ值,可可靠度函數(shù)估算產(chǎn)品的可靠度。