医疗器械(老化试验)寿命试验(MTBF)介绍

25-09-04 15:21

MTBF(Mean Time Between Failure),即平均故障间隔时间,是衡量产品(尤其是电器产品)可靠性的指标,单位为小时。它反映了产品在规定时间内保持功能的能力,即相邻两次故障之间的平均工作时间,也称为平均故障间隔。故障率(Failure rate)是产品故障总数与寿命单位总数之比。MTBF适用于可维修产品,在产品维护管理阶段,它是最关键的性能指标之一。

寿命试验(MTBF)是研究产品寿命特征的方法,通过在实验室中模拟各种使用条件来进行。作为可靠性试验中最重要、最基本的项目之一,寿命试验用于考察产品在特定试验条件下的失效(损坏)规律。寿命试验结果对于制定维护管理计划、推定寿命周期、改良技术和设定备件基准等方面具有重要意义。

MTBF的测试方法和计算方式:

1. 测试方法:

- 全寿命试验:要求所有样品在试验中最终失效,通过简单的算术平均值计算MTBF。

- 序贯截尾试验:从一批数量为N的产品中随机抽取数量为n的样品,观察出现r次故障时的时间,并计算总的测试时间。

- 定时截尾试验:试验在规定的时间终止。

- 定数截尾试验:试验在出现规定的故障数或失效数时终止。

2. 计算方式:

- 故障率(Failure rate)常用λ表示,是产品的故障总数与寿命单位总数之比。

- 当产品的寿命服从指数分布时,MTBF即为故障率的倒数,表示平均故障间隔时间,即MTBF = 1/λ。

寿命试验中的MTBF计算可以采用不同的方法,例如序贯截尾试验方法。在计算中,可以设定可接受的平均无故障时间(M0)、生产方风险(α)、使用方风险(β)和平均无故障时间的鉴别比(Dm)。根据具体情况设定这些参数,可以计算出合格判决时间(TA)。

通过MTBF测试,可以达到以下目的:

1. 针对高频度故障零件,制定重点对策和延长零件寿命的技术改良依据。

2. 推定零件寿命周期和研究最合适的修理计划。

3. 确定点检对象、项目的先定和点检基准,并进行改良。

4. 判断设定备品、备件基准以及机械、电气零件的常备项目和基本库存数量,使库存达到最经济的状况。

MTBF的定义表明,规定产品在总的使用阶段累计工作时间与故障次数的比值为MTBF。指数分布是可靠度统计分析中最常用的机率分布,MTBF数值为失效率λ的倒数。一旦知道λ值,就可以估算产品的可靠度,而标准故障率的曲线通常使用浴盆曲线来描述,分为早期故障期(I)、有效工作期(II)和生命终期(III)。MTBF包含了区域I和II,而MTTF仅包含区域II。

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