了解平均故障間隔時間（MTBF）

平均故障間隔時間 （MTBF） 是您在產品數據表中看到的常見指標，通常作為可靠性和耐用性的標志。但是，盡管 MTBF 被廣泛使用， 也是工程學中最容易被誤解的數字之一。

許多工程師和決策者通常會對不同供應商提供的 MTBF 值信以為真。他們直接比較這些數值。這似乎合乎邏輯，對嗎？數值越高，意味著產品越可靠。但事實并非如此。

這種做法雖然直觀，卻可能導致誤導性結論和錯誤選擇。讓我們來解釋一下，為什么價值比較并不像看起來那么簡單，以及為什么深入挖掘很重要。

MTBF 實際上告訴你什么

平均故障間隔時間是系統中故障間隔時間的統計估計值。它假設故障率在其使用壽命期間保持不變。

通常，表達式以小時為單位，并根據以下標準進行計算： 

● Telcordia SR-332 （在電信設備中很受歡迎） 

● MIL-HDBK-217（用于軍事和航天航空環境） 

● IEC 62380 / 61709（常見于工業應用）

這些標準包括以下變量： 

● 環境因素（例如，工作溫度） 

● 組件故障率 

● 系統設計實踐（如組件降額） 負載和熱應力

雖然平均故障間隔時間可以提供特定條件下的預期可靠性，但它并不能說明全部問題，當然也不能保證產品的實際性能。

如果供應商使用不同的計算方法，就無法比較它們的 MTBF 值，情況就更加棘手了。

為什么MTBF的比較會產生誤導？

1. 標準不同，結果不同

Each MTBF calculation standard has its own set of assumptions, which can significantly impact the outcome. For example:

每種 MTBF 計算標準都有自己的一套假設，會對計算結果產生重大影響。例如：

Telcordia SR-332 assumes relatively stable telecom-grade environments, which might not apply to harsher industrial or military conditions. 

Telcordia SR-332 假設電信級環境相對穩定，這可能不適用于更惡劣的工業或軍事條件。

MIL-HDBK-217 uses more conservative assumptions, often resulting in lower MTBF values. 

MIL-HDBK-217 使用更保守的假設，通常會導致 MTBF 值較低。

IEC 62380 might include considerations like temperature cycling, which others omit. 

IEC 62380 可能包括溫度循環等考慮因素，而其他人則忽略了這些因素。

Comparing MTBF values calculated using these different standards is like comparing apples to oranges, the underlying assumptions are completely different. 

 比較使用這些不同標準計算的 MTBF 值就像比較蘋果和橘子，其基本假設完全不同。

2. 樂觀的條件會膨脹結果

Suppliers sometimes calculate mean time between failures under idealized conditions to present higher figures. For instance: 

供應商有時會在理想化的條件下計算平均故障間隔時間，以提出更高的數字。例如：

● 假設產品將在溫度穩定的低壓力環境中運行。

● 忽略電源浪涌、機械振動或溫度波動等實際因素。

● 依賴于可能無法反映典型使用情況的降額組件（工作溫度遠低于其最大額定值）。

如果供應商 A 比供應商 B 使用了更樂觀的假設，那么他們的 MTBF 值在紙面上看起來會更好，即使產品在實際條件下并不可靠。

3. 部件質量和設計理念

產品的可靠性不僅與數字有關，還與部件的質量和設計方式有關：

● 一個供應商可能會優先考慮成本效益，這可能會增加部件的壓力，降低可靠性。

● 另一種選擇可能會使用更好的部件。這可能會提高長期性能，但成本可能會更高。

MTBF 計算通常無法捕捉到這些細微差別，因此很難判斷產品的真正穩健性。

4. 不同故障率數據庫

供應商依靠組件故障率數據庫來計算 MTBF。這些數據庫的準確性可能各不相同：

● 有些供應商可能會使用通用的故障率，而這些故障率并不反映實際的部件性能。

● 其他供應商可能依賴過時或過于樂觀的數據。

如果某個供應商使用了更好（或更差）的故障率數據，那么即使產品在其他方面相似，其 MTBF 數據也會大相徑庭。

誤讀MTBF的風險

誤解或高估平均故障間隔時間會導致若干問題：

1. 對高 MTBF 值的錯誤信任： 高 MTBF 值可能看起來很好，但如果基本假設存在缺陷，它并不能保證可靠性。

2. 錯誤的采購決策：平均故障間隔時間較低的產品實際上可能更可靠，尤其是在更惡劣的條件下。

3. 忽視實際數據會導致誤解： 現場的實際性能和保修退貨率能讓人更好地了解可靠性。這比依賴 MTBF 理論值更準確。

如何明智使用MTBF數據

要充分利用 MTBF 數據并避免其缺陷，請考慮以下最佳實踐：

了解MTBF計算細節

請務必檢查計算時使用的標準以及假設條件（如運行條件、部件質量）。

RECOM 數據表中明確說明了 MTBF 的計算條件。例如，“根據 MIL-HDBK-217F，GB，+25°C”，這意味著使用的標準是軍事手冊第 217 號 F 版，受控環境條件為地面良性，環境溫度為 25°C。

alt文本： RECOM 數據表中的 MTBF 計算條件

驗證可比較的MTBF值

僅比較在相同條件下使用相同標準計算的 MTBF 值。

如果競爭對手使用相同的計算假設，則 MTBF 計算結果可以進行比較。但是，如果他們選擇不同的溫度或環境條件，結果可能就不一樣了。

這是因為在計算平均故障間隔時間時，使用了組件的基本可靠性乘以若干運行影響因素，如環境（如溫度、沖擊、振動）、組件相互作用（如交叉干擾或相互加熱）和質量（組件公差、質量控制等）。

例如，最重要的變量之一就是質量因素。RECOM 對供應商進行審核，我們的生產設施通過了 ISO 認證，這意味著我們的部件性能始終如一。

考慮現實世界的可靠性指標

評估實際性能指標，如現場故障率、保修退貨率和正常運行時間。

MTBF 是一種預測工具。如果電源在使用 2 年后故障率低于 1%，那么所需的 MTBF 將為（2 x 365 x 24）/1%=175 萬小時。

因此，舉例來說，如果應用需要一個緊湊型 5W AC/DC 電源，并使用 RECOM 的 RAC05-K/277 系列（25°C 時的 MTBF = 225 萬小時），設計人員就可以確信，在使用兩年后，由于電源引起的現場故障將大大低于百分之一（實際上接近于已安裝設備的 250 分之一）。

考慮應用

如果 MTBF 較低的產品能更好地適應環境（如極端溫度、振動），那么在特定的使用情況下，它的性能可能仍會優于 MTBF 較高的產品。

回到上述 RAC05-K/277 的例子，在 +40°C 溫度條件下，平均故障間隔時間為 180 萬小時，因此，即使在環境溫度較高的情況下，經過兩年的有效服務，現場故障率預計仍低于已安裝設備的百分之一。

該部件還符合軍用級沖擊和振動標準 MIL-STD-202G，工作溫度范圍為 -40°C 至 +90°C，并通過了 OVCIII 類過電壓認證。這些附加規格增強了對 MTBF 數據的信心。

關于平均故障間隔時間和可靠性的最終想法

MTBF 是在受控條件下預測可靠性的有用工具，但遠非衡量實際性能的確切標準。在不了解具體的情況下直接比較供應商之間的 MTBF 值不僅沒有幫助，反而會產生誤導。

不要受限于 MTBF，而要注重對可靠性的整體評估。考慮實際數據、設計實踐和特定應用測試。通過超越表面的比較，您將做出更明智的決策，并找到真正適合您需求的產品。