MTBF即平均無(wú)故障時(shí)間，英文是“Mean Time Between Failure”，具體是指產(chǎn)品從一次故障到下一次故障的平均時(shí)間，是衡量一個(gè)產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)（僅用于發(fā)生故障經(jīng)修理或更換零件能繼續(xù)工作的設(shè)備或系統(tǒng)），單位為“小時(shí)”。
一、概述
在如今激烈競(jìng)爭(zhēng)的電子產(chǎn)品市場(chǎng)中，用戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的要求越來(lái)越高。美國(guó)電子協(xié)會(huì)*近的一項(xiàng)統(tǒng)計(jì)表明，在決定高技術(shù)產(chǎn)品是否能占據(jù)大的市場(chǎng)份額時(shí)，產(chǎn)品的可靠性是其中*重要的因素。而可靠性設(shè)計(jì)需要貫穿于整個(gè)設(shè)計(jì)的全過(guò)程，而不是僅僅對(duì)*終產(chǎn)品的驗(yàn)證。
在中國(guó)，對(duì)電子產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性要求也十分嚴(yán)格。無(wú)論是**或民品，都必須有明確的可靠性指標(biāo)，并且要明確地標(biāo)識(shí)于產(chǎn)品說(shuō)明書或其包裝上。可靠性指標(biāo)的計(jì)算和預(yù)測(cè)，是市場(chǎng)的需要、技術(shù)的推動(dòng)和政策的規(guī)定，作為電子設(shè)計(jì)人員必須了解和掌握可靠性計(jì)算。
關(guān)于MTBF值的計(jì)算方法，目前*通用的權(quán)威性標(biāo)準(zhǔn)是MIL-HDBK-217和Bellcore,它們分別用于**產(chǎn)品和民用產(chǎn)品。其中，MIL-HDBK-217是由美國(guó)國(guó)防部可靠性分析中心及Rome實(shí)驗(yàn)室提出并成為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，專門用于**產(chǎn)品MTBF值計(jì)算，其*新版本為217-F2，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)。
可靠性預(yù)測(cè)工具是評(píng)估產(chǎn)品是否可靠的基礎(chǔ)手段，可靠性預(yù)測(cè)工具為整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程提供指導(dǎo)。事實(shí)上，業(yè)界已經(jīng)將可靠性預(yù)測(cè)工具形象地改名為可靠性管理工具。因?yàn)樗谡麄€(gè)開發(fā)周期中監(jiān)視著產(chǎn)品的質(zhì)量情況。
具體表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：
1．在理論概念設(shè)計(jì)階段
可靠性預(yù)測(cè)是十分重要的，它將指導(dǎo)產(chǎn)品能否有可能性實(shí)現(xiàn)，為設(shè)計(jì)者提供方案修改提供技術(shù)依據(jù)，從而避免盲目實(shí)施具體設(shè)計(jì)，盡量將潛在的“不可行性”發(fā)現(xiàn)在早期。如果項(xiàng)目尚未實(shí)施，就發(fā)現(xiàn)其MTBF值太低，那么就可能要考慮修改計(jì)劃了。
2．設(shè)計(jì)對(duì)比
在你具體進(jìn)行產(chǎn)品初期設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)時(shí)，往往會(huì)有各種方案和建議供你選擇和決定，終究采用哪一個(gè)方案為*好？可能它們的電路功能基本相同。此時(shí)可靠性分析工具將幫助你做出決定，因???功能相同時(shí)，MTBF值、成本等將是*關(guān)鍵的因素，在條件允許時(shí)，一定采用高MTBF值的方案。
3．隱患定位
在電子產(chǎn)品調(diào)試過(guò)程中，可靠性軟件完全可以幫你定位產(chǎn)品中的潛在的“不穩(wěn)定”因素。因?yàn)榭煽啃攒浖梢詧?bào)告整機(jī)系統(tǒng)的失效率，以及每一個(gè)元器件的失效率，或者某些子電路塊的失效率。電路中可能由參數(shù)不合理，如過(guò)壓、過(guò)流、過(guò)熱等形成某個(gè)器件提前失效，(注意，有時(shí)往往當(dāng)時(shí)出廠時(shí)沒(méi)有失效，實(shí)驗(yàn)時(shí)也對(duì)，但時(shí)間一長(zhǎng)就壞)。因?yàn)槿魏纹骷幸粋€(gè)疲勞損傷期，如耐熱指標(biāo)是90℃，但工作在95℃時(shí)不一定馬上就失效，但其失效率為很高，這類隱患經(jīng)常是工程人員*麻煩的事?，F(xiàn)在有了可靠性分析軟件，馬上就可以指出哪些器件不穩(wěn)定。
4．決定價(jià)值
一個(gè)產(chǎn)品的*終價(jià)值決定于許多因素。但今天，MTBF值將是其中十分重要的一個(gè)因素。用戶在了解和評(píng)審你的產(chǎn)品價(jià)格時(shí)，也一定會(huì)把MTBF值考慮進(jìn)去。很多產(chǎn)品其技術(shù)指標(biāo)、市場(chǎng)**性都很好，但由于MTBF值低，也就是說(shuō)其產(chǎn)品不可靠?；蛘哒f(shuō)，其產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定等，從而使其產(chǎn)品的性價(jià)比降低。目前衡量產(chǎn)品是否可靠的**標(biāo)準(zhǔn)就是MTBF值(注意，不能依靠手工粗略的不**估算)。
5．質(zhì)量管理
一個(gè)電子產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)MTBF的設(shè)計(jì)已經(jīng)是任何人都不可回避的事實(shí)了。一方面，國(guó)內(nèi)國(guó)際上都有十分嚴(yán)格的政策規(guī)定，任何電氣產(chǎn)品都必須有*終的MTBF報(bào)告，更何況可靠性軟件還不僅僅有此功能。另一方面，用戶也將迫使廠家必須提供MTBF值，以便“買得放心”。試想，如果用戶得知你的MTBF值是人為估測(cè)的，那么他將會(huì)怎么想？事實(shí)上，今天可靠性軟件是管理一個(gè)產(chǎn)品整個(gè)開發(fā)周期的主要手段。
二、MTBF和那些因素有關(guān)？
MTBF的計(jì)算方法和依據(jù)已經(jīng)成為標(biāo)準(zhǔn)，其主體是考慮產(chǎn)品中每個(gè)元器件的失效率。但是由于電子產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)不同，應(yīng)用環(huán)境不同等，會(huì)嚴(yán)重影響每個(gè)元器件失效率，從而導(dǎo)致總體MTBF值降低。因此在計(jì)算中：
首先要考慮的是環(huán)境因素。對(duì)于Mil-217標(biāo)準(zhǔn)，環(huán)境因素概括成14種類型，它們是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況，而CL表示CannonLaunch，即火炮發(fā)射瞬間的情況。這兩種情況下，同一電路的失效率會(huì)相差很大。對(duì)于Bellcore商用系統(tǒng)，其環(huán)境概括為5種類型，它們是：GB，GF，GM，AC，和SC。
除環(huán)境因素外，其次十分重要的因素是器件本身的可靠性參數(shù)，包括內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工藝、封裝、應(yīng)力度等，而每種器件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)不同而其參數(shù)不同，如CPU和電阻的結(jié)構(gòu)差別很大。
此外，要考慮的是電子系統(tǒng)加工工藝和結(jié)構(gòu)，如器件插座、焊接、過(guò)孔數(shù)、貼片器件、連線等等。這些因素也會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)不可靠。
所有上述這些因素，一般靠人工去建模，去分析，工作量無(wú)法想象，但借助于MTBFcal軟件和其龐大的參數(shù)庫(kù)，所有工作都變得簡(jiǎn)單化。