MTBF平均故障間隔時間

MTBF,即平均故障間隔時間，英文全稱是"Mean Time Between Failure"。是衡量一個產品(尤其是電器產品)的可靠性指標。單位為"小時"。它反映了產品的時間質量，是體現產品在規定時間內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，產品故障少的就是可靠性高，產品的故障總數與壽命單位總數之比叫"故障率"(Failure rate)。它僅適用于可維修產品。同時也規定產品在總的使用階段累計工作時間與故障次數的比值為MTBF。磁盤陣列產品一般MTBF不能低于50000小時。

　　計算方法

　　失效時間是指上一次設備恢復正常狀態(圖中的up time)起，到設備此次失效那一刻(圖中的down time)之間間隔的時間。

　　MTBF值是產品設計時要考慮的重要參數，可靠度工程師或設計師經常使用各種不同的方法與標準來估計產品的MTBF值。相關標準包括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的差距。計算平均故障間隔的目的是為了找出設計中的薄弱環節。

　　故障時間

　　隨著服務器的廣泛應用，對服務器的可靠性提出了更高的要求。所謂"可靠性"，就是產品在規定條件下和規定時間內完成規定功能的能力;反之，產品或其一部分不能或將不能完成規定的功能是出故障。概括地說，產品故障少的就是可靠性高，產品的故障總數與壽命單位總數之比叫"故障率"(Failure rate)，常用λ表示。例如正在運行中的100只硬盤，一年之內出了2次故障，則每個硬盤的故障率為0.02次/年。當產品的壽命服從指數分布時，其故障率的倒數就叫做平均故障間隔時間(Mean Time Between Failures)，簡稱MTBF。即:

　　MTBF=1/λ

　　筆者看到一款可用于服務器的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，平均1000只硬盤有7只會出故障。

　　下圖所示為著 名的浴盆曲線，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。Z右部為耗損期，失效率急速升高。電子產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，產品也即將進入故障高發期，需要報廢或更新換代了。

　　計算：

　　設有一個可修復的產品在使用過程中，共計發生過N0次故障，每次故障后經過修復又和新的一樣繼續投入使用，其工作時間分別為:T0，T1。那么產品的平均故障間隔時間，也就是平均壽命為Q為:(T0+T1)/N0。

　　通常，我們在產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的數值是怎樣算出來的呢，假設一臺電腦的MTBF 為3萬小時，是不是把這臺電腦連續運行3萬小時檢測出來的呢?答案是否定的，如果是那樣的話，我們有那么多產品要用幾十年都檢測不完的。其實，關于 MTBF值的計算方法，目前Z通用的性標準是MIL-HDBK-217、GJB/Z299B和Bellcore，分別用于產品和民用產品。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標準，專門用于產品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品MTBF值計算的行業標準。

　　MTBF計算中主要考慮的是產品中每個器件的失效率。但由于器件在不同的環境、不同的使用條件下其失效率會有很大的區別，例如，同一產品在不同的環境下，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庫，我們就能夠輕松的得出MTBF值。