產品進入到維護管理階段后,MTBF(平均故障間隔時間)是關鍵的一個性能指標。
與MTTF(平均故障前時間)不同,MTTF指的是產品發生故障前已經使用的時間,不包含維修時間,而MTBF則包含了維修時間。
我們說明MTBF的計算方法。
T1與T2分別是兩次故障之間所間隔的時間,假設產品只有這兩次故障的話,那么MTBF=(T1+T2)/2。計算方法非常簡單,但是MTBF這個指標的意義在哪?
一般來說,MTBF這個指標與產品的可靠性相關,MTBF越高越好,在壽命周期內的故障和維修次數也就越低。
理解了這個概念后,大家頭腦中可能還是會有下面這些疑問:
我們能夠根據MTBF的時間來建立產品定期維護保養計劃嗎?
我們能夠根據MTBF來計算產品的失效率(Failure rate)嗎?
我們能夠根據MTBF計算出某個時間點產品的失效概率(Probability of failure)嗎?
接下來一一解答這三個問題。
一、我們能夠根據MTBF的時間來建立產品定期維護保養計劃嗎?
答案是:不能
MTBF是根據一組數據計算得到的平均數。也就是說,將一組數據生成一個柱狀圖,其中平均值是MTBF。假設這個分布是正態分布,我們將得到下圖所示的正態曲線,MTBF位于圖表中間。
看上面的正態曲線就能知道,50%的樣本MTBF是小于平均值的,如果我們以等于MTBF時間的頻率實施預防計劃,它將有50%的失敗概率。因此,我們不能完全根據MTBF的時間來建立產品定期維護保養計劃。
可以考慮以MTBF的正態分布為基礎,根據能接受的風險水平制定定期維護保養計劃。
二、我們能夠根據MTBF來計算產品的失效率(Failure rate)嗎?
答案是:可以
故障率(Failure rate):在單位時間內(一般以年為單位),產品的故障總數與運行的產品總數之比叫做故障率,常用λ表示。
例如,共有100臺設備運行,一年之內出了2次故障,那么該設備的故障率為2/100=0.02次/年。
當產品的壽命服從指數分布(見下圖)時,故障率的倒數就是MTBF,即平均故障間隔時間。
MTBF = 1 / λ
例如某產品A的MTBF為22萬小時。22萬小時約為25年,并不是說A產品能工作25年不出故障。因為MTBF=1/λ, 所以可以計算出故障率λ=1/MTBF=1/25=4%,即A產品的平均年故障率為4%,一年內,平均100臺產品會有4臺出故障。
要注意的一點是:雖然指數分布是可靠性分析中適用的,根據該分布,隨著時間的推移,故障率會趨于一個恒定值,見下圖“浴盆曲線”的中間部分。但是對于工業產品,其曲線不會這么規則,會有很多的變異的存在,不能完全生搬硬套。
三、我們能夠根據MTBF計算出產品某個時間點的失效概率(Probability of failure)嗎?
如前文所述,只有在指數分布中,才會有一個恒定的失效率,可以用MTBF的倒數來計算。在這個前提下,我們可以通過以下公式來計算產品在某個時間點的失效概率。
對于其他數據模型,失效率不是一個恒定值,而是隨時間的變化而變化。只能通過數據建模和參數統計曲線的確定來計算失效概率。