如何理解FIT和MTBF
發(fā)布時(shí)間:2021-08-20 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】在我們的日常工作中,經(jīng)常會(huì)碰到器件失效或系統(tǒng)故障,這時(shí)為了清楚界定失效事件的嚴(yán)重性,就需要定量的來描述具體的失效率,這就需要用專業(yè)的術(shù)語來溝通,而有的工程師喜歡談FIT,有的工程師喜歡談MTBF,其實(shí)這兩個(gè)概念所描述的主體是不一樣的,因此有必要在此簡(jiǎn)析一下。
在我們的日常工作中,經(jīng)常會(huì)碰到器件失效或系統(tǒng)故障,這時(shí)為了清楚界定失效事件的嚴(yán)重性,就需要定量的來描述具體的失效率,這就需要用專業(yè)的術(shù)語來溝通,而有的工程師喜歡談FIT,有的工程師喜歡談MTBF,其實(shí)這兩個(gè)概念所描述的主體是不一樣的,因此有必要在此簡(jiǎn)析一下。
FIT,是英文Failures In Time的縮寫,從其字面意思可知,它是以時(shí)間維度來表述失效率的,實(shí)際上它是描述“器件”失效率或故障率的單位。故障率(λ)是指正常工作的n個(gè)器件在運(yùn)行一定時(shí)間t之后,其中喪失其規(guī)定的功能的r個(gè)器件所占的比例,公式表述為:
這里λ的單位即是fit,定義是在109h(小時(shí)) 內(nèi),出現(xiàn)一次故障即為1fit。因此,如果某個(gè)器件失效率為100fit,則平均預(yù)期可安全工作107小時(shí)。
舉例來講,如果測(cè)試某批次的器件,被測(cè)器件共4000個(gè),在工作了5000小時(shí)后出現(xiàn)了2個(gè)器件失效,則該器件的失效率λ為:
MTBF,是英文Mean Time Between Failures的縮寫,即平均無故障時(shí)間,是指設(shè)備從一次故障到下一次故障的平均時(shí)間,是衡量一個(gè)“設(shè)備”的可靠性指標(biāo)(僅用于發(fā)生故障經(jīng)修理或更換器件能繼續(xù)工作的設(shè)備或系統(tǒng)),單位為“小時(shí)”。具體來說,是指相鄰兩次故障之間的平均工作時(shí)間,也稱為平均故障間隔,它僅適用于可維修設(shè)備或系統(tǒng),同時(shí)也可表述為設(shè)備或系統(tǒng)在總的使用階段累計(jì)工作時(shí)間與故障次數(shù)的比值為MTBF。
假定某個(gè)設(shè)備由i個(gè)器件構(gòu)成,而這些器件分別對(duì)應(yīng)的失效率為λi,則該設(shè)備的MTBF用公式計(jì)算為:
簡(jiǎn)單舉例來講,如果一個(gè)系統(tǒng)由50個(gè)器件組成,每個(gè)器件的失效率均為250fit,則該系統(tǒng)的MTBF為:1/(50*250fit)=80000h(小時(shí))。
進(jìn)而,如果該系統(tǒng)平均每天運(yùn)行18h,每年運(yùn)行300天,則該系統(tǒng)的安全壽命為:
80000h/(300*18h)=14.8年。
下面,我們來看一個(gè)更貼近實(shí)際應(yīng)用的某變流器MTBF的估算示例,表中的器件對(duì)應(yīng)fit值均為假設(shè)或近似,只是為了說明計(jì)算方法:
由上表中計(jì)算出系統(tǒng)整體失效率為5300fit,假定其常年無休一直在運(yùn)行,則其MTBF=10E9/5300/ (24x365)=21.5(年),即該變頻器預(yù)期可安全運(yùn)行21.5年。
綜上,MTBF是用來描述系統(tǒng)或設(shè)備級(jí)別的故障間隔時(shí)間,而FIT是用來描述某單一器件的失效率的單位。
英飛凌為部分器件提供了FIT率報(bào)告,登錄myInfineon,在產(chǎn)品頁面下就可以查看。下面就是IKW40N120T2的報(bào)告。可以看到,這顆器件包含了IGBT和二極管芯片,總的FIT率為單顆器件FIT相加,僅為0.8,即器件平均預(yù)期可安全工作1.25*109小時(shí),表征了器件非常好的可靠性。
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