什么是 MTTFd？它在 ISO 13849-1 中 如何使用？
Date: 14/09/2026
MTTFd（Mean Time to Dangerous Failure，平均危险失效间隔时间）是机械功能安全领域中使用的一项可靠性指标，指在既定假设条件下，组件或系统发生危险失效之前的平均预期时间。在 ISO 13849-1 计算中，MTTFd 是用于证明安全相关控制系统能够达到所需性能等级的参数之一。
对机器设计人员而言，关键点在于 MTTFd 本身并非安全等级，而是一项可靠性输入参数。它必须与安全功能所采用的系统架构和诊断措施结合起来进行综合考虑。
MTTFd 是什么意思？
MTTFd 即 Mean Time to Dangerous Failure（平均危险失效间隔时间），用于估算危险失效发生之前的平均时间——危险失效是指可能导致危险状态的失效。
例如，如果某个操纵杆的 MTTFd 为 40 年，这意味着在所述假设条件下，该组件发生危险失效之前的平均时间估计为 40 年。这一数值反映的是组件在安全相关应用中的可靠性贡献，并不意味着每个操纵杆都能够精准运行 40 年。
💡 重要提示：在相同假设和应用条件下进行比较时，MTTFd 越高，发生危险失效的平均概率越低。
MTTFd 在 ISO 13849-1 中处于什么位置？
性能等级的确定流程从风险评估开始。针对每项安全功能，OEM/机器设计人员需评估伤害严重程度（S）、暴露频率和/或持续时间（F）、避免或限制伤害的可能性（P），从而确定所需性能等级（PLr）。
有关第一步的详细说明，请参阅 APEM FAQ：如何依据 ISO 13849-1 确定性能等级（PLr）。
确定 PLr 后，OEM/机器设计人员需要设计控制系统的安全相关部件，以满足这一要求。达到同一性能等级可能有多种设计路径，但在实际计算中，通常需综合考虑系统架构、通过 MTTFd 体现的组件可靠性以及平均诊断覆盖率（DCavg）。根据所采用的架构，还需要考虑共因失效（CCF）。
MTTFd 如何影响性能等级？
MTTFd 表示构成安全功能的组件或通道的可靠性。在性能等级计算中，MTTFd 必须与其他设计参数结合使用，而非单独进行评估。
类别 / 架构——安全相关控制系统的结构形式及其对故障的容忍能力。
MTTFd——组件或通道针对危险失效的平均可靠性。
DCavg——平均诊断覆盖率，表示检测危险失效的有效程度。
CCF（如适用）——多通道架构中共因失效的应对措施。
因此，对于风险较高的安全功能，通常需要合理结合架构、可靠性和诊断措施，才能达到所需 PL。
MTTFd 值如何分级？
为进行 ISO 13849-1 计算，MTTFd 值通常分为以下三个可靠性等级：
等级 | MTTFd 范围 |
低 | 3 年 ≤ MTTFd < 10 年 |
中 | 10 年 ≤ MTTFd < 30 年 |
高 | 30 年 ≤ MTTFd < 100 年 |
高 MTTFd 是否自动意味着高性能等级？
并非如此。高 MTTFd 固然能提升组件或通道的可靠性贡献，但最终能否达到性能等级，取决于完整的安全功能。系统架构和诊断覆盖率仍需与目标 PLr 相匹配。
👉 关键要点：MTTFd 是组件级或通道级的可靠性输入参数。性能等级则是针对完整安全功能的系统级评估结果。
B10d 是什么？如何换算为 MTTFd？
对于开关等机电组件，可靠性通常以 B10d 值表示，而不是直接使用 MTTFd。B10d 指 10% 的组件在发生危险失效前所能承受的循环运行次数。
由于循环运行组件的 MTTFd 取决于实际使用频率，因此需根据每年的循环运行次数，将 B10d 换算为 MTTFd：
MTTFd = B10d / (0.1 × nₒₚ)
nₒₚ = 每年的循环运行次数
有关该指标的更多详情，请参阅 B10d：定义、计算和应用。
为什么任务剖面至关重要？
任务剖面定义了在预期应用中解读可靠性数值所需的使用假设。对于机电组件，每年循环运行次数将直接影响根据 B10d 计算得出的 MTTFd。
这也是为什么同一个开关在两个运行频率不同的应用中，可能得出截然不同的 MTTFd 值。B10d 值描述的是组件在循环运行次数维度上的危险失效行为；而任务剖面则将这种基于循环运行次数的信息，转换为适用于具体应用的时间维度上的 MTTFd 值。
💡 重要提示：如果 OEM/机器设计人员无法提供机电产品的任务剖面，APEM 可提供 B10d 值，以便 OEM/机器设计人员在明确应用假设后自行完成计算。
APEM 能够提供哪些可靠性数据？
APEM 提供可靠性信息，以支持 OEM/机器设计人员进行功能安全计算。具体数据类型取决于产品技术，以及是否具备必要的任务剖面假设。
产品类型 | APEM 通常提供的可靠性数据 | 原因 |
电子产品 | 在相关假设明确时，可提供 MTTFd | 可根据既定任务剖面计算出基于时间的可靠性数值。 |
机电产品 | 通常提供 B10d | MTTFd 取决于客户的运行频率和任务剖面，因此基于循环运行次数的数值更具直接可移植性。 |
对于电子产品，特定的任务剖面可能仍需要进行专门计算。对于机电产品，如果能提供实际应用的任务剖面，则可将 B10d 值换算为与具体应用相关的 MTTFd 值。
更多信息：人机界面（HMI）系统的功能安全。
👉 APEM 的角色：APEM 提供组件级可靠性数据和技术输入信息，用于支持安全分析。OEM/机器设计人员仍负责定义安全功能、确定 PLr、设计系统架构，并最终验证所达到的性能等级。