诺尔检测:产品可靠性指标-MTBF介绍

云梦县怀薇温度检测有限公司 关于我们 2020-03-26 10:04:21 0 产品  可靠性  因素  失效  设计  
产品可靠性指标-MTBF介绍 MTBF即平均无故障时间,英文是“Mean Time Between Failure”,具体是指产品从一次故障到下一次故障的平均时间,是衡量一个产品的可靠性指标(仅用于发生故障经修理或更换零件能继续工作的设备或系统),单位为“小时”。一、概述 在如今激烈竞争的电子产品市场中,用户对产品质量和可靠性的要求越来越高。美国电子协会最近的一项统计表明,在决定高技术产品是否能占据大的市场份额时,产品的可靠性是其中最重要的因素。而可靠性设计需要贯穿于整个设计的全过程,而不是仅仅对最终产品的验证。 在中国,对电子产品的质量和可靠性要求也十分严格。无论是军品或民品,都必须有明确的可靠性指标,并且要明确地标识于产品说明书或其包装上。可靠性指标的计算和预测,是市场的需要、技术的推动和政策的规定,作为电子设计人员必须了解和掌握可靠性计算。 关于MTBF值的计算方法,目前最通用的权威性标准是MIL-HDBK-217和Bellcore,它们分别用于军工产品和民用产品。其中,MIL-HDBK-217是由美国国防部可靠性分析中心及Rome实验室提出并成为行业标准,专门用于军工产品MTBF值计算,其最新版本为217-F2,而Bellcore是由AT&TBell实验室提出并成为商用电子产品MTBF值计算的行业标准。 可靠性预测工具是评估产品是否可靠的基础手段,可靠性预测工具为整个产品开发过程提供指导。事实上,业界已经将可靠性预测工具形象地改名为可靠性管理工具。因为它在整个开发周期中监视着产品的质量情况。具体表现在以下几点:1.在理论概念设计阶段 可靠性预测是十分重要的,它将指导产品能否有可能性实现,为设计者提供方案修改提供技术依据,从而避免盲目实施具体设计,尽量将潜在的“不可行性”发现在早期。如果项目尚未实施,就发现其MTBF值太低,那么就可能要考虑修改计划了。2.设计对比 在你具体进行产品初期设计和实验时,往往会有各种方案和建议供你选择和决定,终究采用哪一个方案为最好?可能它们的电路功能基本相同。此时可靠性分析工具将帮助你做出决定,因为功能相同时,MTBF值、成本等将是最关键的因素,在条件允许时,一定采用高MTBF值的方案。3.隐患定位 在电子产品调试过程中,可靠性软件完全可以帮你定位产品中的潜在的“不稳定”因素。因为可靠性软件可以报告整机系统的失效率,以及每一个元器件的失效率,或者某些子电路块的失效率。电路中可能由参数不合理,如过压、过流、过热等形成某个器件提前失效,(注意,有时往往当时出厂时没有失效,实验时也对,但时间一长就坏)。因为任何器件有一个疲劳损伤期,如耐热指标是90℃,但工作在95℃时不一定马上就失效,但其失效率为很高,这类隐患经常是工程人员最麻烦的事。现在有了可靠性分析软件,马上就可以指出哪些器件不稳定。4.决定价值 一个产品的最终价值决定于许多因素。但今天,MTBF值将是其中十分重要的一个因素。用户在了解和评审你的产品价格时,也一定会把MTBF值考虑进去。很多产品其技术指标、市场领先性都很好,但由于MTBF值低,也就是说其产品不可靠。或者说,其产品质量不稳定等,从而使其产品的性价比降低。目前衡量产品是否可靠的唯一标准就是MTBF值(注意,不能依靠手工粗略的不精确估算)。5.质量管理 一个电子产品的可靠性指标MTBF的设计已经是任何人都不可回避的事实了。一方面,国内国际上都有十分严格的政策规定,任何电气产品都必须有最终的MTBF报告,更何况可靠性软件还不仅仅有此功能。另一方面,用户也将迫使厂家必须提供MTBF值,以便“买得放心”。试想,如果用户得知你的MTBF值是人为估测的,那么他将会怎么想?事实上,今天可靠性软件是管理一个产品整个开发周期的主要手段。

二、MTBF和那些因素有关? MTBF的计算方法和依据已经成为标准,其主体是考虑产品中每个元器件的失效率。但是由于电子产品的结构不同,应用环境不同等,会严重影响每个元器件失效率,从而导致总体MTBF值降低。因此在计算中: 首先要考虑的是环境因素。对于Mil-217标准,环境因素概括成14种类型,它们是GB,GF,GM,NS,NU,AIC,AIF,AUC,AUF,ARW,SF,MF,ML,CL。如GF表示GroundFixed,即固定在普通地面的情况,而CL表示CannonLaunch,即火炮发射瞬间的情况。这两种情况下,同一电路的失效率会相差很大。对于Bellcore商用系统,其环境概括为5种类型,它们是:GB,GF,GM,AC,和SC。 除环境因素外,其次十分重要的因素是器件本身的可靠性参数,包括内部结构、工艺、封装、应力度等,而每种器件的内部结构不同而其参数不同,如CPU和电阻的结构差别很大。 此外,要考虑的是电子系统加工工艺和结构,如器件插座、焊接、过孔数、贴片器件、连线等等。这些因素也会导致系统不可靠。 所有上述这些因素,一般靠人工去建模,去分析,工作量无法想象,但借助于MTBFcal软件和其庞大的参数库,所有工作都变得简单化。

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