MTBF,即平均故障間隔時(shí)間,英文全稱是“Mean Time Between Failure”。是衡量一個(gè)產(chǎn)品(尤其是電器產(chǎn)品)的可靠性指標(biāo)。單位為“小時(shí)”。它反映了產(chǎn)品的時(shí)間質(zhì)量,是體現(xiàn)產(chǎn)品在規(guī)定時(shí)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(shí)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(shí)也規(guī)定產(chǎn)品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。磁盤陣列產(chǎn)品一般MTBF不能低于五千小時(shí)。
MTBF計(jì)算方法:
MTBF是可修復(fù)產(chǎn)品可靠性的一種基本參數(shù)。度量方法為:在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi),產(chǎn)品的壽命單位總數(shù)與故障總次數(shù)之比
MTBF值是產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)要考慮的重要參數(shù),可靠度工程師或 設(shè)計(jì)師 經(jīng)常使用各種不同的方法與標(biāo)準(zhǔn)來估計(jì)產(chǎn)品的MTBF值。相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)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(jì)到的值和實(shí)際的平均故障間隔仍有相當(dāng)?shù)牟罹?。?jì)算平均故障間隔的目的是為了找出設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)。
MTBF的數(shù)學(xué)式表達(dá):
另外,在工程學(xué)上,常用希臘字母θ來表示MTBF,既有:
在概率論中,可用ƒ(t)形式的概率密度方程表示MTBF,既有:
此處ƒ指的是直到下次失效經(jīng)過時(shí)長(zhǎng)的概率密度方程——滿足標(biāo)準(zhǔn)概率密度方程——
設(shè)有一個(gè)可修復(fù)的產(chǎn)品在使用過程中,共計(jì)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(shí)間分別為:T0,T1。那么產(chǎn)品的平均故障間隔時(shí)間,也就是平均壽命為Q為:(T0+T1)/N0。
關(guān)于 MTBF值的計(jì)算方法,最通用的權(quán)威性標(biāo)準(zhǔn)是MIL-HDBK-217、GJB/Z299B和Bellcore,分別用于軍工產(chǎn)品和民用產(chǎn)品。其中,MIL-HDBK-217是由美國(guó)國(guó)防部 可靠性分析 中心及Rome實(shí)驗(yàn)室提出并成為 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn) ,專門用于軍工產(chǎn)品MTBF值計(jì)算,GJB/Z299B是我國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn);而Bellcore是由AT&TBell實(shí)驗(yàn)室提出并成為商用電子產(chǎn)品MTBF值計(jì)算的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
MTBF計(jì)算中主要考慮的是產(chǎn)品中每個(gè)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(huì)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(shí)驗(yàn)室和海洋平臺(tái)上,其可靠性值肯定是不同的;又如一個(gè)額定電壓為16V的電容在實(shí)際電壓為25V和5V下的失效率肯定是不同的。所以,在計(jì)算可靠性指標(biāo)時(shí),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(jìn)行計(jì)算,但借助于軟件如MTBFcal軟件和其龐大的參數(shù)庫(kù),我們就能夠輕松得出MTBF值。
故障時(shí)間:
隨著服務(wù)器的廣泛應(yīng)用,對(duì)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(shí)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。故障率常用λ表示,例如正在運(yùn)行中的100只硬盤,一年之內(nèi)出了2次故障,則每個(gè)硬盤的故障率為0.02次/年。當(dāng)產(chǎn)品的壽命服從指數(shù)分布時(shí),其故障率的倒數(shù)就叫做 平均故障間隔時(shí)間 (Mean Time Between Failures),簡(jiǎn)稱MTBF。即:
MTBF=1/λ
假設(shè)一款可用于服務(wù)器的WD Caviar RE2 7200 RPM 硬盤,MTBF 高達(dá) 120萬(wàn)小時(shí),保修 5年。120萬(wàn)小時(shí)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(huì)出故障。
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