MTBF，即平均故障間隔時間，英文全稱是“Mean Time Between Failure”，就是從新的產(chǎn)品在規(guī)定的工作環(huán)境條件下開始工作到出現(xiàn)第一個故障的時間的平均值。MTBF越長表示可靠性越高正確工作能力越強 。單位為“小時”。它反映了產(chǎn)品的時間質(zhì)量，是體現(xiàn)產(chǎn)品在規(guī)定時間內(nèi)保持功能的一種能力。

具體來說，是指相鄰兩次故障之間的平均工作時間，也稱為平均故障間隔。它僅適用于可維修產(chǎn)品。同時也規(guī)定產(chǎn)品在總的使用階段累計工作時間與故障次數(shù)的比值為MTBF。磁盤陣列產(chǎn)品一般MTBF不能低于50000小時。MTBF值是產(chǎn)品設(shè)計時要考慮的重要參數(shù)，可靠性工程師或設(shè)計師經(jīng)常使用各種不同的方法與標(biāo)準來估計產(chǎn)品的MTBF值。

1、MTBF的計算方法

失效時間是指上一次設(shè)備恢復(fù)正常狀態(tài)起，到設(shè)備此次失效那一刻之間間隔的時間。

MTBF值是產(chǎn)品設(shè)計時要考慮的重要參數(shù)，可靠性工程師或設(shè)計師經(jīng)常使用各種不同的方法與標(biāo)準來估計產(chǎn)品的MTBF值。相關(guān)標(biāo)準包括MIL-HDBK-217F、Telcordia SR332、Siemens Norm、Fides或UTE C 80-810（RDF2000）等。不過這些方法估計到的值和實際的平均故障間隔仍有相當(dāng)?shù)牟罹?。計算平均故障間隔的目的是為了找出設(shè)計中的薄弱環(huán)節(jié)。

2、MTBF 是平均故障間隔時間

隨著服務(wù)器的廣泛應(yīng)用，對服務(wù)器的可靠性提出了更高的要求。所謂“可靠性”，就是產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力；反之，產(chǎn)品或其一部分不能或?qū)⒉荒芡瓿梢?guī)定的功能是出故障。概括地說，產(chǎn)品故障少的就是可靠性高，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。例如正在運行中的100只硬盤，一年之內(nèi)出了2次故障，則每個硬盤的故障率為0.02次/年。

當(dāng)產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布時，其故障率的倒數(shù)就叫做平均故障間隔時間，簡稱MTBF。即：MTBF=1/λ 。

標(biāo)準故障率的曲線可以用眾所周知的“浴盆曲線”來描述。所有元件和系統(tǒng)的曲線形狀都近似相同-只是時間軸方向上的延伸率不同。它可以分 為三個區(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）。

第I部分描述了早期故障，它通常是由潛在的材料失效或者是在發(fā)貨前的最終產(chǎn)品檢測中沒被發(fā)現(xiàn)的制造缺陷所造成的。早期故障通常持續(xù)的時間較短，即使是很復(fù)雜的系統(tǒng)在使用了200 小時后也很少再出現(xiàn)早期故障。例如DC-DC轉(zhuǎn)換器來說，大多數(shù)早期故障會在使用24小時之內(nèi) 發(fā)生。24小時對保質(zhì)期為三年的轉(zhuǎn)換器來說可能很短，但是試想一個DC-DC轉(zhuǎn)換器的工作頻率為100Hz，開關(guān)三極管和變壓器在使用的第一天就會被操作1億4千萬次以上，因而如果有元件 缺陷的話這段時間內(nèi)就應(yīng)該會發(fā)生故障。

因為熱應(yīng)力也是增加失效率的原因之一，從早期故障到有效工作之間的過渡時間（T1）可以 通過在熱箱中的預(yù)燒處理得到顯著的縮短。如果產(chǎn)品在高溫條件下工作， 那么4小時的預(yù)燒時間測試就足以發(fā)現(xiàn)幾乎所有的早期故障。如果在最終應(yīng)用中還是出現(xiàn)了早期故障，那么可以增加預(yù)燒時間。對于高可靠性的應(yīng)用裝置例如鐵軌，預(yù)燒時間多為24小 時。

在有效工作壽命階段，區(qū)域II，故障率持續(xù)穩(wěn)定在較低的等級。第二個過渡時間（T2），從 有效果工作壽命階段到產(chǎn)品的生命終期，受到許多因素的影響，比如設(shè)計以及所使用的元件 的質(zhì)量，制造時的組裝質(zhì)量以及應(yīng)用的環(huán)境壓力。區(qū)域III表明了產(chǎn)品壽命周期的末期，其間 由于磨損，材料的化學(xué)降解和突發(fā)故障導(dǎo)致產(chǎn)品性能下降。

大多制造商使用預(yù)燒處理來發(fā)現(xiàn)主要的早期故障，MTBF特性通?？梢栽谝?guī)格書中找到。

一些制造商更傾向于使用MTBF失效率的倒數(shù)，基于109小時，稱為失效時間（Failures In Time/FIT）：

最近看到一款可用于服務(wù)器的硬盤，MTBF高達120萬小時，保修5年。120萬小時約為137年，并不是說該種硬盤每只均能工作137年不出故障。由MTBF=1/λ可知λ=1/MTBF=1/137年，即該硬盤的平均年故障率約為0.7%，一年內(nèi)，平均1000只硬盤有7只會出故障。

3、MTBF的計算

通常，我們在產(chǎn)品的手冊或包裝上能夠看到如產(chǎn)品MTBF值，如8000小時，2萬小時，那么，MTBF的數(shù)值是怎樣算出來的呢，假設(shè)一臺電腦的MTBF為3萬小時，是不是把這臺電腦連續(xù)運行3萬小時檢測出來的呢？答案是否定的，如果是那樣的話，我們有那么多產(chǎn)品要用幾十年都檢測不完的。其實，關(guān)于MTBF值的計算方法，目前最通用的權(quán)威性標(biāo)準是MIL-HDBK-217、GJB/Z299B和Bellcore，分別用于軍工產(chǎn)品和民用產(chǎn)品。其中，MIL-HDBK-217是由美國國防部可靠性中心及Rome實驗室提出并成為行業(yè)標(biāo)準，專門用于軍工產(chǎn)品MTBF值計算，GJB/Z299B是我國軍用標(biāo)準；而Bellcore是由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(biāo)準。

MTBF計算中主要考慮的是產(chǎn)品中每個器件的失效率。但由于器件在不同的環(huán)境、不同的使用條件下其失效率會有很大的區(qū)別，例如，同一產(chǎn)品在不同的環(huán)境下，如在實驗室和海洋平臺上，其可靠性值肯定是不同的；又如一個額定電壓為16V的電容在實際電壓為25V和5V下的失效率肯定是不同的。所以，在計算可靠性指標(biāo)時，必須考慮上述多種因素。

簡單介紹MTBF的一種計算方式

（1）先求出各元器件的工作故障率λp：

λp=λb*πQ*πS*πT

其中λb：元器件基本故障率，元器件失效率表中查得

πQ：為器件的品質(zhì)系數(shù)，由物料認證工程師確認

πS：為電壓或電流應(yīng)力系數(shù)

πT：為器件的溫度系數(shù)

（2）λ求出系統(tǒng)的工作故障率λs

λs=πE*SUM（Aλp1，Bλp2，...NλPI)

其中λpi：第i種元器件的工作故障率

πE：環(huán)境系數(shù),根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)用環(huán)境選擇環(huán)境系數(shù)

Ni：第i種元器件的數(shù)量

N：產(chǎn)品中元器件的種類

（3）MTBFλ第三步，求出產(chǎn)品的MTBF=1/λs

其實MTBF針對可靠度只是衡量指標(biāo)，這些計算實際上都還是第一步，更重要的是后面的步驟：根據(jù)這些衡量指標(biāo)的計算過程，發(fā)現(xiàn)影響產(chǎn)品可靠性的關(guān)鍵部件、環(huán)節(jié)等等，改進產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)，最終的目的是提高產(chǎn)品的可靠性。

4、MTBF分析的目的

（1）針對高頻率故障零件的重點對策及零件壽命延長的技術(shù)改造依據(jù)。

（2）進行零件壽命周期的推算及最佳維修計劃編制。

（3）有關(guān)點檢對象、項目的選擇與點檢基準的設(shè)定、改善。

（4）用于指導(dǎo)內(nèi)外部維修工作分配。根據(jù)公司內(nèi)設(shè)備修復(fù)能力的評價，以設(shè)備類型、作業(yè)種類的不同來決定內(nèi)部分別承擔(dān)工作的維修質(zhì)量與設(shè)備效率方面的風(fēng)險，作為維修外包的重要參考。

（5）設(shè)定備品備件基準。機械、電氣零件的各儲備項目及基本庫存數(shù)量，應(yīng)根據(jù)MTBF的記錄分析來判斷，使其庫存水平達到最經(jīng)濟的狀況。

（6）作為選擇維修技術(shù)方法改善重點的參考依據(jù)。為了提高設(shè)備開動率，必須縮短與設(shè)備停機相關(guān)的長時間維修作業(yè)及工程調(diào)整、切換的時間。因此，有必要對維護作業(yè)方法進行檢驗，而其檢驗的項目、優(yōu)先順序的選擇等基本情況，均需要依據(jù)MTBF的分析記錄表。

（7）用于設(shè)備對象設(shè)定預(yù)估運行時間標(biāo)準，及其維護作業(yè)的選定與維護時間標(biāo)準的研究。維修計劃預(yù)估時間標(biāo)準的設(shè)定及維護作業(yè)的選定，必須考慮設(shè)備維護重復(fù)周期或標(biāo)準時間值與實際維護時間的差異及相應(yīng)維護作業(yè)特性等因素，因此，MTBF 分析表是非常必要的。

（8）圖樣整理及重新選定重點設(shè)備或零件時的參考。MTBF的分析記錄表所記錄的設(shè)備零件改造項目或摩擦劣化等信息，以及設(shè)備圖樣修改或前期制作等情況，通過能經(jīng)常作分析檢驗及重要性排序管理，可以使工程圖樣管理變得更容易。

（9）運行操作標(biāo)準的設(shè)定、修訂及決定設(shè)備維護業(yè)務(wù)的責(zé)任分派。

（10）提供設(shè)備的可靠性、維修性設(shè)計的技術(shù)資料。維護技術(shù)最重要的是以MTBF分析表為基礎(chǔ)，收集有關(guān)設(shè)備的可靠性、可維修性設(shè)計的技術(shù)信息，以便提供給設(shè)計部門在設(shè)計設(shè)備時參考。