MTBF (Mean Time Between Failure) è un parametro importante per varie analisi:
- Analisi di affidabilità/disponibilità: probabilità di fallimento della missione o tempo di inattività del sistema
- Sicurezza – probabilità di occorrenza di un evento di sicurezza
- Approvvigionamento di parti di ricambio: parti di ricambio necessarie per garantire la disponibilità del sistema
- Garanzia: probabilità di guasto prima della scadenza della garanzia
Per queste analisi viene utilizzato il numero medio di guasti.
Le gare d'appalto per i servizi pubblici, la difesa, l'aerospaziale, i sistemi ferroviari e di telecomunicazione spesso includono un requisito MTBF che il progettista deve soddisfare.
Inizialmente il progettista assegna i tassi di guasto agli assiemi del sottosistema.
Quando esiste un progetto dettagliato, è necessario eseguire un calcolo MTBF più accurato per verificare la conformità al requisito.
Infine, durante i test sul campo, avviene una dimostrazione dell'MTBF accumulando dati sui guasti sul campo.
Come viene calcolato l'MTBF:
Se disponi di dati sui guasti sul campo, dividi le ore di funzionamento totali per il numero totale di guasti. Questo è il campo MTBF.
Puoi anche calcolare l'MTBF del campo a livelli di confidenza specifici.
Nota: questo MTBF è valido solo per condizioni operative simili.
Se non si dispone di dati sul campo, è necessario utilizzare i metodi di previsione MTBF.
L'MTBF viene solitamente calcolato dal basso verso l'alto di un albero di analisi del prodotto/sistema.
Le fasi di calcolo sono le seguenti:
- Calcola l'MTBF degli "articoli finali" nella parte inferiore dell'albero di analisi.
- Utilizzare l'MTBF di livello inferiore per calcolare l'MTBF al livello immediatamente superiore.
- Ripetere il processo fino a quando non viene calcolato l'intero albero.
L'MTBF dell'articolo finale può essere ottenuto da varie fonti:
- Analisi statistica dei dati di guasto sul campo
- Metodi di previsione standard (MIL HDBK 217, Telcordia 3, SN29500, FIDES, ecc…)
- Schede dati OEM
- Database dei guasti come NPRD e OREDA
Nota: il valore MTBF dell'apparecchiatura rappresenta il tasso di guasto previsto in un profilo operativo specifico, in condizioni ambientali specifiche. Potrebbero essere necessari fattori di conversione per adattare il valore MTBF a condizioni diverse.
I metodi di previsione di solito forniscono l'MTBF "end item" secondo la seguente formula MTBF:
MTBF=1/(λ0·ΠS·ΠD·ΠE·ΠT)
| Parametro | Senso |
| λ0 | Tasso di fallimento base dell'articolo |
| DS | Fattore di sollecitazione, ad esempio, che tiene conto del rapporto tra la potenza effettiva applicata a un resistore e la potenza nominale del resistore |
| DD | Ciclo di lavoro |
| DE | Fattore ambientale, ad esempio terrestre/mobile/navale/aereo/spaziale |
| DT | Fattore di temperatura, solitamente sotto forma di equazione di Arrhenius, che tiene conto di un'energia di attivazione |
Aggiuntivo D i fattori che compaiono nei metodi di previsione tengono conto della qualità della produzione e dello screening, dell'imballaggio dei componenti elettronici, dell'umidità e altro ancora.
L'MTBF di livello superiore viene calcolato in funzione dell'MTBF dell'articolo di livello inferiore:
MTBFgenitore=1/∑io(1/MTBFio)
Dove MTBFio è l'MTBF di ith figlio diretto.
L'equazione di cui sopra tiene conto del fallimento di qualsiasi elemento figlio, questo è utile per:
- Ipotesi del caso peggiore
- Modello di affidabilità seriale
- Calcoli di manutenzione
Se si desidera tenere conto delle ridondanze, è necessario calcolare MTBCF (Mean Time Between Critical Failures). Diagramma a blocchi di affidabilità (RBD) può essere utilizzato per l'analisi MTBCF.
Come calcolare MTBF – Esempio:
I tassi e i fattori di fallimento di base specifici sono definiti negli standard di previsione.
Esistono due metodi per calcolare l'MTBF dei prodotti elettronici secondo MIL HDBK 217 F2:
- Conteggio parti: presupponendo il valore predefinito ΠS = ΠT = ΠD= 1
- Stress delle parti – tenendo conto di ΠS , ΠT e ΠD
Il conteggio delle parti può essere calcolato utilizzando l'applicazione online di BQR: BQR-digitale:
Il conteggio delle parti può essere calcolato utilizzando Pug-In ECAD di BQR e Software desktop fiXtress:
Come migliorare l'MTBF:
Se hai calcolato l'MTBF in base al metodo del conteggio delle parti, probabilmente puoi ottenere un valore MTBF migliore calcolando in base al metodo della sollecitazione delle parti. Sebbene ciò richieda l'inserimento delle sollecitazioni del componente, da tale analisi è possibile ottenere il valore ingegneristico effettivo. Ad esempio: un componente eccessivamente sollecitato presenterà un MTBF molto basso. Osservando una vista Pareto dei contributori al guasto, è possibile identificare i componenti sovraccaricati.
Meglio ancora: conduci un'analisi di declassamento dei componenti e poi utilizza i dati per la previsione dell'MTBF.
BQR fiXtress Pro fornisce una piattaforma semplice per condurre il declassamento dei componenti e la previsione dell'MTBF.