MTBF是當(dāng)前各行業(yè)產(chǎn)品的重要可靠性指標，它標識了產(chǎn)品的平均無故障工作時間。本文討論了MTBF對于產(chǎn)品的真正意義，并從可靠性工程角度出發(fā)分析了獲得產(chǎn)品MTBF的方法和技術(shù)應(yīng)用。在電子工業(yè)界，幾乎每個人都熟悉術(shù)語"平均無故障工作時間"（MTBF）。但是，這個術(shù)語經(jīng)常被錯誤地解釋和誤用。特別是在產(chǎn)品被發(fā)運、失效報告被送到目的地和MTBF預(yù)計值沒有被實際失效報告的造表確認時，確實如此。
1．可靠性的定義在我們考慮可靠性預(yù)計之前，讓我們來看看可靠性的定義。普遍被接受的可靠性的定義是產(chǎn)品在其指定應(yīng)用環(huán)境條件下和在規(guī)定時間內(nèi)正常工作的概率。這就涉及到兩個判斷問題：1.怎樣才算"正常工作"？2.什么是"指定的應(yīng)用條件"？如果一臺汽車的收音機具有合適的AM接受功能，但不能接收FM電臺，是不是整臺汽車不可靠？如果某司機駕駛汽車通過積水的道路，在行進過程中汽車突然走不動，是不是說明汽車不可靠？上述兩個問題的回答當(dāng)然是否定的。因此，可靠性工程師在計算MTBF之前應(yīng)對各種不同類型的問題進行分類。
2．通過預(yù)計計算來得到MTBF有幾個個普遍被接受的標準可用來計算MTBF。大多數(shù)軍品規(guī)劃都用版本的MIL-STD-217 FN2和GJB 299B，而許多商用產(chǎn)品規(guī)劃則用Bellcore方法來計算MTBF。MIL-STD-217 FN2是美國可靠性分析中心和羅姆試驗室多年開展的工作總結(jié)為依據(jù)的，GJB 299B是中國國內(nèi)自己的預(yù)計標準，而Bellcore版本則是貝爾電信研究公司即現(xiàn)在的Telcordia Technologies公司對該手冊進行修改和簡化而成的。每個標準都包括用于典型電子產(chǎn)品中元器件的失效率模型，比如IC、二極管、晶體管、電容器、繼電器、開關(guān)和連接器。失效率是以實際應(yīng)用中獲得的最適用的數(shù)據(jù)為依據(jù)的。這兩種方法之間有幾個不同點，其中最明顯的一個不同點是失效率的表示法，MIL-STD-217和GJB 299B中都將失效率表示為失效次數(shù)106h，而Bellcore失效率表示為失效次數(shù)109h。作為MTBF計算的實例，應(yīng)假定一個具有4個元器件的產(chǎn)品。對這些元器件在給定溫度下估計出的失效數(shù)106h應(yīng)從制造商那里獲得。加入估計出的失效率，我們就得到整個產(chǎn)品的失效率。為了測定MTBF，我們用106除于產(chǎn)品的失效率，這樣就能估計出兩個失效數(shù)之間的平均小時數(shù)（見表 1）。表 1 典型的產(chǎn)品MTBF計算元器件 數(shù)量 失效率（失效次數(shù)106h）A 1 0.50B 1 0.30C 1 0.15D 1 0.05總失效率=1.00 106hMTBF估計=106 1.00=1,000,000h盡管多數(shù)MTBF預(yù)計值是以單一產(chǎn)品為依據(jù)的，但表示結(jié)果的較理想的方法是以100或1000個產(chǎn)品為依據(jù)的。如果我們有個產(chǎn)品失效率 106h，那么，100個產(chǎn)品就有100個產(chǎn)品的失效率 106h。那么，在上例中，100件的MTBF被預(yù)計為10,000h。在這點上，必須作一些假定，并與計算一起用文件來證明：元器件具有一致的可靠性，盡管我們知道有差別元器件數(shù)是正確的，盡管設(shè)計可能未完成4個元器件的估計失效率是有效的失效率。
盡管我們知道它們只是估計值我們確定元器件失效的工作溫度對于我們的應(yīng)用來說是正確的預(yù)計產(chǎn)品的MTBF有兩個好處。首先，這樣可滿足客戶的要求；其次，這種預(yù)計是在設(shè)計方案用于生產(chǎn)之前要花較長時間來做的工作，它甚至揭示產(chǎn)品的弱點，這樣就可使制造商以最少的費用來對這些弱點進行改進。隨著科技進步和軟件行業(yè)的迅速發(fā)展，當(dāng)代的可靠性工程師可利用軟件來簡化可靠性計算。計算機使人們能選擇諸如工作電壓和工作溫度之類的應(yīng)力等級來模擬產(chǎn)品將要經(jīng)受的實際工作條件。
3．通過失效報告來評估失效率產(chǎn)品已經(jīng)交付使用幾個月之后，真實情況初見端倪。失效報告所顯示的失效率可能高于或低于預(yù)計值。如果是這樣，那是什么原因？是否意味著你的MTBF計算是一個無效的過程？答案是否定的。如果失效在幾個小數(shù)點內(nèi)匹配，這是否意味著不必分析現(xiàn)場失效報告？答案同樣是否定的。失效分析的兩種方法都是重要的，任何重大差別都是有其原因的。