MTBF認證概述

       MTBF,即平均故障間隔時間,，英文全稱是“Mean Time Between Failure”,。是衡量一個產(chǎn)品（尤其是電器產(chǎn)品）的可靠性指標。單位為“小時”,。它反映了產(chǎn)品的時間質(zhì)量,，是體現(xiàn)產(chǎn)品在規(guī)定時間內(nèi)保持功能的一種能力。具體來說,，是指相鄰兩次故障之間的平均工作時間,，也稱為平均故障間隔。概括地說,，產(chǎn)品故障少的就是可靠性高,，產(chǎn)品的故障總數(shù)與壽命單位總數(shù)之比叫“故障率”（Failure rate）。它僅適用于可維修產(chǎn)品,。同時也規(guī)定產(chǎn)品在總的使用階段累計工作時間與故障次數(shù)的比值為MTBF,。磁盤陣列產(chǎn)品一般MTBF不能低于50000小時。

計算方法

1,、失效時間是指上一次設(shè)備恢復(fù)正常狀態(tài)（圖中的up time）起,，到設(shè)備此次失效那一刻（圖中的down time）之間間隔的時間。
2,、MTBF值是產(chǎn)品設(shè)計時要考慮的重要參數(shù),，可靠度工程師或設(shè)計師經(jīng)常使用各種不同的方法與標準來估計產(chǎn)品的MTBF值。相關(guān)標準包括MIL-HDBK-217F,、Telcordia SR332,、Siemens Norm、Fides或UTE C 80-810（RDF2000）等,。不過這些方法估計到的值和實際的平均故障間隔仍有相當?shù)牟罹?。計算平均故障間隔的目的是為了找出設(shè)計中的薄弱環(huán)節(jié)。

故障時間

1,、隨著服務(wù)器的廣泛應(yīng)用,，對服務(wù)器的可靠性提出了更高的要求。所謂“可靠性”,，就是產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)完成規(guī)定功能的能力,；反之,，產(chǎn)品或其一部分不能或?qū)⒉荒芡瓿梢?guī)定的功能是出故障。概括地說,，產(chǎn)品故障少的就是可靠性高,，產(chǎn)品的故障總數(shù)與壽命單位總數(shù)之比叫“故障率”（Failure rate），常用λ表示,。例如正在運行中的100只硬盤,，一年之內(nèi)出了2次故障，則每個硬盤的故障率為0.02次/年,。當產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布時,，其故障率的倒數(shù)就叫做平均故障間隔時間（Mean Time Between Failures），簡稱MTBF,。即：MTBF=1/λ
2,、筆者看到一款可用于服務(wù)器的WD Caviar RE2 7200 RPM 硬盤，MTBF 高達 120萬小時,，保修 5年,。120萬小時約為137年，并不是說該種硬盤每只均能工作137年不出故障,。由MTBF=1/λ可知λ=1/MTBF=1/137年,，即該硬盤的平均年故障率約為0.7%，一年內(nèi),，平均1000只硬盤有7只會出故障,。
3、下圖所示為的浴盆曲線,，左邊斜線部分為早期故障率,，其故障率一般較高且隨著時間推移很快下降。曲線中部為使用壽命期,，其故障率一般很低且基本固定,。右部為耗損期，失效率急速升高,。電子產(chǎn)品制造商一般通過測試,、老煉、篩選等手段將早期故障盡量剔除,，然后提供給客戶使用。當使用壽命期將盡,，產(chǎn)品也即將進入故障高發(fā)期,，需要報廢或更新?lián)Q代了。

壽命

1,、明白了MTBF和“浴盆”曲線的基本概念,，我們對評估產(chǎn)品的使用壽命有了一定的掌握,。在合適工作條件下器件使用壽命期內(nèi)的故障率很低。廣大電子愛好者都知道電子元器件的壽命,，與工作溫度是有密切關(guān)系的,。以電腦主板上常用的也常出故障的電解電容器為例，其壽命會受到溫度的影響,。因此,，應(yīng)盡可能使電容器在較低的溫度之下工作，如果電容器的實際工作溫度超過了其規(guī)格范圍,，不僅其壽命會縮短,，而且電容器會受到嚴重的損毀（例如電解液泄漏）。因此,，在分析電腦主板上電容器的工作溫度時,，不僅要考慮機箱內(nèi)整體環(huán)境溫度及電容器自身的發(fā)熱，還要考慮機箱內(nèi)其他發(fā)熱元件的熱輻射（特別是CPU,、穩(wěn)壓器,、電源供應(yīng)器等）。
2,、根據(jù)測試,，通常2.0G的CPU消耗功率達56.7W，生成溫度達70℃,；而當頻率提高至3.0G時,， CPU溫度往往超過90℃。在這樣的高溫烘烤下,，主板上的電容器壽命會發(fā)生什么變化,？
3、為簡化起見,，不考慮紋波,、頻率、ESR等因素,，電容器的估計壽命可用下述公式表示：
4,、其中，L0表示高工作溫度下的壽命,，Tmax表示高工作溫度,，Ta表示實際環(huán)境溫度。由此可見,，如果環(huán)境溫度每升高10℃,，電容器壽命將下降一倍！
5,、由上圖右面的曲線可明顯看出,，隨著電容器工作環(huán)境溫度的上升,，其有效壽命急劇縮短。其中有效壽命（Useful life）是指該種電容器達到給定故障率的時間,。

電腦的關(guān)系

可靠性：
1,、電源供應(yīng)器對電腦來說，重要性不言而喻,。影響電源供應(yīng)器壽命的因素很多,，如負載大小、振動和周邊的環(huán)境溫度等,。其中,，環(huán)境溫度很重要，所以選擇合適的風(fēng)扇,，排放出由電源供應(yīng)器內(nèi)部的熱量非常關(guān)鍵,。電源供應(yīng)器的MTBF，在很大程度上是由其內(nèi)部的電解電容器MTBF值所決定的,。因隨著溫度的上升,，電容器的壽命急劇縮短，所以電源供應(yīng)器的工作溫度如能得到降低,，其壽命就會更長一些,。
2、當評價電源供應(yīng)器所標稱壽命時,，電源供應(yīng)器是否運行在額定的滿負載狀況是另一重要考慮因素,。如果電源供應(yīng)器裝有合適的散熱器而散熱風(fēng)扇風(fēng)量足夠大，在低于滿負載的情況下連續(xù)工作,，電源供應(yīng)器就能有更長的壽命,。一般電腦電源供應(yīng)器壽命按照3-5年計算元件的可能失效周期，MTBF在80,000-100,000小時之間,。
3,、不同的電源供應(yīng)器廠家，其產(chǎn)品設(shè)計,、用料也往往差別很大,，工作壽命自然不同。
4,、除電源供應(yīng)器外,，硬碟的溫度也不可小視。硬碟動不動就7200rpm-15000rpm,，想想看硬碟內(nèi)的馬達每天轉(zhuǎn)24小時,，平均工作溫度在四、五十度的高熱是免不了。筆者曾測量過一臺散熱不夠好的伺服器硬碟,，溫度超過40℃。對硬碟來說,，如果機殼內(nèi)部的溫度降低了,，這將意味著減少主軸馬達液態(tài)軸承的軸承潤滑劑以及磁碟潤滑劑的蒸發(fā)，這將大大降低其損壞的機率,。據(jù)Seagate公司公開的某型號硬碟數(shù)據(jù),，在34℃時的MTBF為150,000小時，但在25℃時,，會達到230,000小時,。
5、散熱效果為降低硬碟溫度,，可增加散熱風(fēng)扇,。市面上是有賣硬碟專用的散熱模組，有的則是一顆風(fēng)扇再加上一塊硬碟大小的鋁制散熱片,，其實沒有必要這么復(fù)雜,。如采用小型風(fēng)鼓(BLOWER)，風(fēng)量增加,，散熱效果更好,。但是，增加風(fēng)扇或風(fēng)鼓一定要考慮振動的問題,。要知道風(fēng)扇較高的轉(zhuǎn)速才能達到一定的風(fēng)量,，但如采用較劣質(zhì)的風(fēng)扇，轉(zhuǎn)速雖高,，但壽命短且振動厲害,，對硬碟壽命會帶來不利影響，安裝硬碟時加吸震軟墊,、機箱機殼底部的吸震片都有一定效用,。
6、優(yōu)質(zhì)的電源供應(yīng)器當然要搭配高品質(zhì)的風(fēng)扇,，如HG2-6400P選用的是NMB鋼珠軸承風(fēng)扇,，比傳統(tǒng)油封軸承風(fēng)扇壽命高出2倍。這款電源供應(yīng)器還加入了風(fēng)扇轉(zhuǎn)速控制線路,，可以根據(jù)電源內(nèi)部的溫度調(diào)節(jié)風(fēng)扇轉(zhuǎn)速,，在延長使用壽命的同時，也更好的控制了風(fēng)扇噪音和震動,。

影響

1,、如何保養(yǎng)和維護好伺服器，大限度的延長其使用壽命，是大家都非常關(guān)心的話題,?；覊m對伺服器構(gòu)成的威脅不容忽視。按筆者的電子產(chǎn)品維修經(jīng)驗,，在灰塵比較大的環(huán)境中工作,，由于PCB吸附灰塵，而灰塵的沉積會影響電子元器件的熱量散發(fā),，這將導(dǎo)致元件溫度上升,，進而出現(xiàn)熱穩(wěn)定性下降甚至產(chǎn)生漏電，嚴重時導(dǎo)致燒毀,。另外,，灰塵也會吸收水分，腐蝕電子線路,，造成一些莫名其妙的短路問題,。所以灰塵體積雖小，但對伺服器的危害不可低估,。
2,、盡管伺服器機房有相對較好的環(huán)境，但灰塵仍會不斷累積,。所以,，有必要定期進行清理，可使用上圖美國生產(chǎn)CRC牌防塵噴劑,、也可用有防靜電（ESD）功能的小毛刷小心進行清掃,，或使用吹風(fēng)球清潔灰塵，減少出故障的機率,。在清理機箱內(nèi)部的灰塵時,，切記斷開電源，小心操作,，特別是面板進風(fēng)口和電源（排風(fēng)口）的附近,，以及板卡的插接部位灰塵多。清理電源里的灰塵好將電源供應(yīng)器拆下,，用防塵噴劑,、吹氣球仔細清掃干凈后再裝回。

計算

1,、設(shè)有一個可修復(fù)的產(chǎn)品在使用過程中,，共計發(fā)生過N0次故障，每次故障后經(jīng)過修復(fù)又和新的一樣繼續(xù)投入使用,，其工作時間分別為：T0,，T1,。那么產(chǎn)品的平均故障間隔時間，也就是平均壽命為Q為：（T0+T1）/N0,。
2,、通常，我們在產(chǎn)品的手冊或包裝上能夠看到這個MTBF值,，如8000小時,，2萬小時，那么,，MTBF的數(shù)值是怎樣算出來的呢，假設(shè)一臺電腦的MTBF 為3萬小時,，是不是把這臺電腦連續(xù)運行3萬小時檢測出來的呢,？答案是否定的，如果是那樣的話,，我們有那么多產(chǎn)品要用幾十年都檢測不完的,。其實，關(guān)于 MTBF值的計算方法,，目前通用的性標準是MIL-HDBK-217,、GJB/Z299B和Bellcore，分別用于jungong產(chǎn)品和民用產(chǎn)品,。其中,，MIL-HDBK-217是由美國國防部可靠性分析中心及Rome實驗室提出并成為行業(yè)標準，專門用于jungong產(chǎn)品MTBF值計算,，GJB/Z299B是我國軍用標準,；而Bellcore是由AT&TBell實驗室提出并成為商用電子產(chǎn)品MTBF值計算的行業(yè)標準。
3,、MTBF計算中主要考慮的是產(chǎn)品中每個器件的失效率,。但由于器件在不同的環(huán)境、不同的使用條件下其失效率會有很大的區(qū)別,，例如,，同一產(chǎn)品在不同的環(huán)境下，如在實驗室和海洋平臺上,，其可靠性值肯定是不同的,；又如一個額定電壓為16V的電容在實際電壓為25V和5V下的失效率肯定是不同的。所以,，在計算可靠性指標時,，必須考慮上述多種因素。所有上述這些因素,，幾乎無法通過人工進行計算,，但借助于軟件如MTBFcal軟件和其龐大的參數(shù)庫，我們就能夠輕松的得出MTBF值。

分析目的

1,、針對高頻率故障零件的重點對策及零件壽命延長的技術(shù)改造依據(jù),。
2、進行零件壽命周期的推算及佳維修計劃編制,。
3,、有關(guān)點檢對象、項目的選擇與點檢基準的設(shè)定,、改善,。
4、用于指導(dǎo)內(nèi)外部維修工作分配,。根據(jù)公司內(nèi)設(shè)備修復(fù)能力的評價,，以設(shè)備類型、作業(yè)種類的不同來決定內(nèi)部分別承擔(dān)工作的維修質(zhì)量與設(shè)備效率方面的風(fēng)險,，作為維修外包的重要參考,。
5、設(shè)定備品備件基準,。機械,、電氣零件的各儲備項目及基本庫存數(shù)量，應(yīng)根據(jù)MTBF的記錄分析來判斷,，使其庫存水平達到經(jīng)濟的狀況,。
6、作為選擇維修技術(shù)方法改善重點的參考依據(jù),。為了提高設(shè)備開動率,，必須縮短與設(shè)備停機相關(guān)的長時間維修作業(yè)及工程調(diào)整、切換的時間,。因此,，有必要對維護作業(yè)方法進行檢驗，而其檢驗的項目,、優(yōu)先順序的選擇等基本情況,，均需要依據(jù)MTBF的分析記錄表。
7,、用于設(shè)備對象設(shè)定預(yù)估運行時間標準,，及其維護作業(yè)的選定與維護時間標準的研究。維修計劃預(yù)估時間標準的設(shè)定及維護作業(yè)的選定,，必須考慮設(shè)備維護重復(fù)周期或標準時間值與實際維護時間的差異及相應(yīng)維護作業(yè)特性等因素,，因此，MTBF分析表是非常必要的,。
8,、圖樣整理及重新選定重點設(shè)備或零件時的參考,。MTBF的分析記錄表所記錄的設(shè)備零件改造項目或摩擦劣化等信息，以及設(shè)備圖樣修改或前期制作等情況,，通過能經(jīng)常作分析檢驗及重要性排序管理,，可以使工程圖樣管理變得更容易
9、運行操作標準的設(shè)定,、修訂及決定設(shè)備維護業(yè)務(wù)的責(zé)任分派,。
10、提供設(shè)備的可靠性,、可維修性設(shè)計的技術(shù)資料,。維護技術(shù)重要的是以MTBF分析表為基礎(chǔ)，收集有關(guān)設(shè)備的可靠性,、可維修性設(shè)計的技術(shù)信息,，以便提供給設(shè)計部門在設(shè)計設(shè)備時參考。

億通標準認證服務(wù)優(yōu)勢：
的測試場地,，德國進口商承建實驗室，嚴格按照ISO/IEC 17025:2017 檢測和校準實驗室能力認可準則）品質(zhì)標準進行管理,?？赡繐魷y試和自行發(fā)證，發(fā)證的證書長期有效,；在國際市場上認可度高,；認證費用8折優(yōu)惠合理。