产品可靠性的关键指标

平均故障间隔时间 (MTBF) 是您在产品数据表中看到的常见指标，通常作为可靠性和耐用性的标志。但是，尽管 MTBF 被广泛使用，也是工程学中最容易被误解的名词之一。

许多工程师和决策者通常会对不同供应商提供的 MTBF 值信以为真。他们直接比较这些数值。这似乎合乎逻辑，数值越高，意味着产品越可靠。但事实并非如此。这种做法虽然直观，却可能导致误导性结论和错误选择。让我们来解释一下，为什么价值比较并不像看起来那么简单，以及为什么深入挖掘很重要。

MTBF 实际上告诉你什么?

平均故障间隔时间是系统中故障间隔时间的统计估计值。它假设故障率在其使用寿命期间保持不变。

通常，表达式以小时为单位，并根据以下标准进行计算：

Telcordia SR-332(在电信设备中很受欢迎)

MIL-HDBK-217(用于军事和航天航空环境)

IEC 62380/61709(常见于工业应用)

这些标准包括以下变量：

环境因素(例如，工作温度)

器件故障率

系统设计实践(如器件降额)

负载和热应力

虽然平均故障间隔时间可以提供特定条件下的预期可靠性，但它并不能说明全部问题，当然也不能保证产品的实际性能。如果供应商使用不同的计算方法，就无法比较它们的 MTBF 值，情况就更加棘手了。 为什么 MTBF 的比较会产生误导?

1. 标准不同，结果不同

每种 MTBF 计算标准都有自己的一套假设，会对计算结果产生重大影响。例如：

Telcordia SR-332 假设电信级环境相对稳定，这可能不适用于更恶劣的工业或军事条件。

MIL-HDBK-217 使用更保守的假设，通常会导致 MTBF 值较低。

IEC 62380 可能包括温度循环等考虑因素，而其他人则忽略了这些因素。

比较使用这些不同标准计算的 MTBF 值就像比较苹果和橘子，其基本假设完全不同。

2. 乐观的条件会膨胀结果

供应商有时会在理想化的条件下计算平均故障间隔时间，以提出更高的数字。

例如：

假设产品将在温度稳定的低压力环境中运行。

忽略电源浪涌、机械振动或温度波动等实际因素。

依赖于可能无法反映典型使用情况的降额器件(工作温度远低于其最大额定值)。

如果供应商 A 比供应商 B 使用了更乐观的假设，那么他们的 MTBF 值在纸面上看起来会更好，即使产品在实际条件下并不可靠。

3. 器件质量和设计理念

产品的可靠性不仅与数字有关，还与器件的质量和设计方式有关：

一个供应商可能会优先考虑成本效益，这可能会增加器件的压力，降低可靠性。

另一种选择可能会使用更好的器件。这可能会提高长期性能，但成本可能会更高。

MTBF 计算通常无法捕捉到这些细微差别，因此很难判断产品的真正稳健性。

4. 不同故障率数据库

供应商依靠组件故障率数据库来计算 MTBF。这些数据库的准确性可能各不相同：

有些供应商可能会使用通用的故障率，而这些故障率并不反映实际的器件性能。

其他供应商可能依赖过时或过于乐观的数据。

如果某个供应商使用了更好(或更差)的故障率数据，那么即使产品在其他方面相似，其 MTBF 数据也会大相径庭。

误读 MTBF 的风险

误解或高估平均故障间隔时间会导致若干问题：

对高 MTBF 值的错误信任：高 MTBF 值可能看起来很好，但如果基本假设存在缺陷，它并不能保证可靠性。

错误的采购决策：平均故障间隔时间较低的产品实际上可能更可靠，尤其是在更恶劣的条件下。

忽视实际数据会导致误解：现场的实际性能和保修退货率能让人更好地了解可靠性。这比依赖 MTBF 理论值更准确。

如何明智使用 MTBF 数据

要充分利用 MTBF 数据并避免其缺陷，请考虑以下最佳实践：

1. 了解 MTBF 计算细节

请务必检查计算时使用的标准以及假设条件(如运行条件、器件质量)。RECOM 数据表中明确说明了 MTBF 的计算条件。例如，“根据MIL-HDBK-217F，GB，+25°C”，这意味着使用的标准是军事手册第 217 号 F 版，受控环境条件为地面良性，环境温度为 25°C。

2. 验证可比较的 MTBF 值

仅比较在相同条件下使用相同标准计算的 MTBF 值。如果竞争对手使用相同的计算假设，则 MTBF 计算结果可以进行比较。但是，如果他们选择不同的温度或环境条件，结果可能就不一样了。 这是因为在计算平均故障间隔时间时，使用了器件的基本可靠性乘以若干运行影响因素，如环境(如温度、冲击、振动)、器件相互作用(如交叉干扰或相互加热)和质量(器件公差、质量控制等)。例如，最重要的变量之一就是质量因素。RECOM 对供应商进行审核，我们的生产设施通过了 ISO 认证，这意味着我们的器件性能始终如一。

3. 考虑现实世界的可靠性指标

评估实际性能指标，如现场故障率、保修退货率和正常运行时间。MTBF 是一种预测工具。如果电源在使用 2 年后故障率低于 1%，那么所需的MTBF 将为(2 x 365 x 24)/1%=175 万小时。 因此，举例来说，如果应用需要一个紧凑型 5W AC/DC 电源，并使用 RECOM 的 RECOM’s RAC05-K/277 系列(25°C 时的 MTBF = 225 万小时)，设计人员就可以确信，在使用两年后，由于电源引起的现场故障将大大低于百分之一(实际上接近于已安装设备的 250 分之一)。

4. 考虑应用

如果 MTBF 较低的产品能更好地适应环境(如极端温度、振动)，那么在特定的使用情况下，它的性能可能仍会优于 MTBF 较高的产品。回到上述 RAC05-K/277 的例子，在 +40°C 温度条件下，平均故障间隔时间为 180 万小时，因此，即使在环境温度较高的情况下，经过两年的有效服务，现场故障率预计仍低于已安装设备的百分之一。 该部件还符合军用级冲击和振动标准 MIL-STD-202G，工作温度范围为 -40°C 至 +90°C，并通过了OVCIII 类过电压认证。这些附加规格增强了对 MTBF 数据的信心。

关于平均故障时间和可靠性的最终想法

MTBF 是在受控条件下预测可靠性的有用工具，但远非衡量实际性能的确切标准。在不了解具体的情况下直接比较供应商之间的 MTBF 值不仅没有帮助，反而会产生误导。不要受限于 MTBF，而要注重对可靠性的整体评估。考虑实际数据、设计实践和特定应用测试。通过超越表面的比较，您将做出更明智的决策，并找到真正适合您需求的产品。