MTBF，即平均故障間隔時(shí)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(gè)故障的時(shí)間的平均值。MTBF越長表示可靠性越高正確工作能力越強(qiáng) 。單位為“小時(shí)”。它反映了產(chǎn)品的時(shí)間質(zhì)量，是體現(xiàn)產(chǎn)品在規(guī)定時(shí)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(shí)間，也稱為平均故障間隔。它僅適用于可維修產(chǎn)品。同時(shí)也規(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。磁盤陣列產(chǎn)品一般MTBF不能低于50000小時(shí)。MTBF值是產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的重要參數(shù)，可靠性工程師或設(shè)計(jì)師經(jīng)常使用各種不同的方法與標(biāo)準(zhǔn)來估計(jì)產(chǎn)品的MTBF值。

1、MTBF的計(jì)算方法

失效時(shí)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(shí)間。

MTBF值是產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的重要參數(shù)，可靠性工程師或設(shè)計(jì)師經(jīng)常使用各種不同的方法與標(biāo)準(zhǔn)來估計(jì)產(chǎn)品的MTBF值。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(jì)到的值和實(shí)際的平均故障間隔仍有相當(dāng)?shù)牟罹唷Ｓ?jì)算平均故障間隔的目的是為了找出設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)。

2、MTBF 是平均故障間隔時(shí)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(shí)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(yùn)行中的100只硬盤，一年之內(nèi)出了2次故障，則每個(gè)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(shí)，其故障率的倒數(shù)就叫做平均故障間隔時(shí)間，簡稱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）。

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(shí)間較短，即使是很復(fù)雜的系統(tǒng)在使用了200 小時(shí)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(huì)在使用24小時(shí)之內(nèi) 發(fā)生。24小時(shí)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(gè)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(huì)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(shí)間內(nèi)就應(yīng)該會(huì)發(fā)生故障。

因?yàn)闊釕?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(shí)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(shí)的預(yù)燒時(shí)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(shí)間。對于高可靠性的應(yīng)用裝置例如鐵軌，預(yù)燒時(shí)間多為24小 時(shí)。

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(gè)過渡時(shí)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(jì)以及所使用的元件 的質(zhì)量，制造時(shí)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特性通常可以在規(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(shí)，稱為失效時(shí)間（Failures In Time/FIT）：

最近看到一款可用于服務(wù)器的硬盤，MTBF高達(dá)120萬小時(shí)，保修5年。120萬小時(shí)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(huì)出故障。

3、MTBF的計(jì)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(shí)，2萬小時(shí)，那么，MTBF的數(shù)值是怎樣算出來的呢，假設(shè)一臺(tái)電腦的MTBF為3萬小時(shí)，是不是把這臺(tái)電腦連續(xù)運(yùn)行3萬小時(shí)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(shí)，關(guān)于MTBF值的計(jì)算方法，目前最通用的權(quán)威性標(biāo)準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)室提出并成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，專門用于軍工產(chǎn)品MTBF值計(jì)算，GJB/Z299B是我國軍用標(biāo)準(zhǔn)；而Bellcore是由AT&TBell實(shí)驗(yàn)室提出并成為商用電子產(chǎn)品MTBF值計(jì)算的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

MTBF計(jì)算中主要考慮的是產(chǎn)品中每個(gè)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(huì)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(shí)驗(yàn)室和海洋平臺(tái)上，其可靠性值肯定是不同的；又如一個(gè)額定電壓為16V的電容在實(shí)際電壓為25V和5V下的失效率肯定是不同的。所以，在計(jì)算可靠性指標(biāo)時(shí)，必須考慮上述多種因素。

簡單介紹MTBF的一種計(jì)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(rèn)證工程師確認(rèn)

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(shí)MTBF針對可靠度只是衡量指標(biāo)，這些計(jì)算實(shí)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(jì)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(jìn)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、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(diǎn)對策及零件壽命延長的技術(shù)改造依據(jù)。

（2）進(jìn)行零件壽命周期的推算及最佳維修計(jì)劃編制。

（3）有關(guān)點(diǎn)檢對象、項(xiàng)目的選擇與點(diǎn)檢基準(zhǔn)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(jià)，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(xiǎn)，作為維修外包的重要參考。

（5）設(shè)定備品備件基準(zhǔn)。機(jī)械、電氣零件的各儲(chǔ)備項(xiàng)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(dá)到最經(jīng)濟(jì)的狀況。

（6）作為選擇維修技術(shù)方法改善重點(diǎn)的參考依據(jù)。為了提高設(shè)備開動(dòng)率，必須縮短與設(shè)備停機(jī)相關(guān)的長時(shí)間維修作業(yè)及工程調(diào)整、切換的時(shí)間。因此，有必要對維護(hù)作業(yè)方法進(jìn)行檢驗(yàn)，而其檢驗(yàn)的項(xiàng)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(yùn)行時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)，及其維護(hù)作業(yè)的選定與維護(hù)時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)的研究。維修計(jì)劃預(yù)估時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定及維護(hù)作業(yè)的選定，必須考慮設(shè)備維護(hù)重復(fù)周期或標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間值與實(shí)際維護(hù)時(shí)間的差異及相應(yīng)維護(hù)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(diǎn)設(shè)備或零件時(shí)的參考。MTBF的分析記錄表所記錄的設(shè)備零件改造項(xiàng)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(yàn)及重要性排序管理，可以使工程圖樣管理變得更容易。

（9）運(yùn)行操作標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定、修訂及決定設(shè)備維護(hù)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(jì)的技術(shù)資料。維護(hù)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(jì)的技術(shù)信息，以便提供給設(shè)計(jì)部門在設(shè)計(jì)設(shè)備時(shí)參考。