Felnivåer är ett viktigt övervägande inom teknik. De används för att bestämma tillförlitligheten hos ett system eller en komponent i ett system. För att beräkna en felfrekvens måste du observera systemet eller komponenten och registrera den tid det tar att bryta ner. Som med alla statistik, ju mer data du har, desto mer exakt blir beräkningen av felfrekvensen. Till exempel, om du beräknar felfrekvensen för en viss typ av USB-kabel, din beräkningen skulle vara mer korrekt om du testade 1000 kablar under ett år snarare än en kabel över en några dagar.
Beräkning av konstanta felfrekvenser
För att mäta felfrekvenser behöver du ett urval av identiska komponenter eller system som kan observeras över tiden. Antag till exempel att du hade fem glödlampor anslutna till en automatisk krets som du sedan kunde slå på och av en gång i timmen i 1000 timmar, vilket ger dig följande data:
- Glödlampa 1 brände ut efter 422 timmar.
- Glödlampa 2 brann ut efter 744 timmar
- Glödlampa 3 brann ut efter 803 timmar
- Glödlampa 4 brann ut efter 678 timmar
- Glödlampa 5 var tänd i 1000 timmar
Detta ger dig fyra fel under totalt 3 647 timmar.
För att beräkna felfrekvensen, dividera antalet fel med det totala antalet timmar, till exempel 4/3 647 = 0,0011 fel per timme.
I det här exemplet är felfrekvensen per timme så liten att den nästan är obetydlig. Att multiplicera antalet med 1000 skulle göra det mer meningsfullt för någon som funderar på att köpa en glödlampa, vilket skulle vara 1,1 fel per 1000 timmar. Eftersom det finns 8760 timmar på ett år kan du dela 3647 med 8760 för att få 0,41 fel per år, eller ungefär 2 fel vart femte år.
Beräkning av MTBF
Ett annat sätt att uttrycka felfrekvenser är att använda genomsnittstiden mellan fel. MTBF används vanligtvis i högkvalitativa system där fel förväntas vara sällsynta och måste minimeras, som styrsystemet på ett kommersiellt flygplan eller krockkuddarna i en personbil. Att känna till MTBF gör det möjligt för tillverkare att rekommendera hur ofta komponenter ska inspekteras, underhållas och bytas ut.
För att beräkna MTBF delar du antalet timmar med antalet fel. När det gäller de fem glödlamporna som testades och som hade en felfrekvens på 4 per 3 647, bestämmer du MTF som 3 647/4 = 909. MTBF är därför 909 timmar.
Nedbrytande system över tiden
I de flesta verkliga scenarier ökar sannolikheten för fel med tiden när komponenterna går sönder och delar slits ut. En bils bromssystem är till exempel mindre benägna under det första året av ägandet än efter fem år utan underhåll. Som ett resultat är det vanligtvis nödvändigt för ingenjörer att testa komponenter under längre tidsperioder och att beräkna felfrekvensen för olika intervall.