MTTF/MTBF是我们常用的可靠性参数,也是在实际工作中非常容易混淆的。
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产品寿命是我们大家经常讨论的一个话题,但到底什么是寿命?寿命与可靠性有什么关系?很多人可能还是一头雾水。没关系,我们今天就一点一点理清楚。
寿命这个概念严格来讲属于耐久性的范畴,是产品耐久性的一种度量方式。那么耐久性又是什么呢?耐久性其实是可靠性的一种特殊情况,表示产品在规定的时间内抵抗(耐受)裂纹、腐蚀、热冲击、劣化、脱层、磨损和外来物损坏的能力,主要用于具有耗损性失效模式的产品。
如果拿我们熟悉的浴盆曲线来看的话,纵坐标(失效率)就是对产品可靠性的度量,而横坐标(时间)则是对产品耐久性的度量。
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我们最常见的寿命指标就是可靠寿命,可靠寿命表示在满足规定的可靠度下产品的工作时间。比如我们常说的B10寿命就是产品可靠度下降至0.9时对应的工作时间。
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首先需要请大家注意的是:平均寿命并不是上面所说的寿命指标(比如B10寿命)的平均值!
平均寿命是指当我们把产品的失效时间看作随机变量时,该随机变量所服从的概率分布(我们通常称为寿命分布或寿命特性)的期望(也就是均值、一阶原点矩)。
对于不可修系统来说,失效就意味着寿命的结束,平均寿命就是平均失效前时间,也就是MTTF。
对于故障率为常数的可修系统来时,每次故障后系统修复(不考虑维修时间)继续工作到下一次故障的时间和系统首次故障时间是独立同分布的,因此相应的系统发生故障的平均时间(相当于不可修系统的平均寿命)就是平均故障间隔时间,也就是MTBF。
如下图所示,对于失效率为常数的系统来说,平均寿命对应的可靠度仅为0.3679!因此,大家千万不要把寿命和平均寿命搞混了。
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看到这里,大家可能会觉得,是不是写重复了,上一节刚刚讨论过MTTF、MTBF就是平均寿命啊?
那么我请大家再仔细想一个问题:我们为什么要关心平均寿命呢?平均寿命真的很重要吗?
大家一定又会说,随便翻一翻可靠性相关的标准、书籍,里面肯定少不了MTTF、MTBF,这难道还说明不了重要性吗?
那么我们不妨看看下面两个寿命特性曲线:
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很明显,这是两种截然不同的寿命分布特性,然而这两种寿命特性对应的MTTF都是2000!显然仅看平均寿命在这里是没有太大的工程意义的。
有兴趣的小伙伴可以自己计算一下:第一个寿命分布特性为Weibull(0.5,1000),第二个寿命分布特性为Weibull(3,2240)。
下面让我们跳出平均寿命的概念,重新理一下思路:从可靠性的角度,我们真正关心的是什么?实际上我们真正关心的是产品所服从的寿命特性,因为不同的寿命特性反映了产品不同的可靠性水平及变化趋势。那么决定寿命特性的又是什么呢?是分布参数!当分布参数确定了,产品所服从的寿命特性也就确定了。接下来我们再回想一下我们常见的标准,绝大多数都有一个前提:假设产品服从指数分布(即失效率为常数)。