预期寿命与平均故障间隔时间(MTBF)的区别

Close-up of a rack-mounted server with multiple hard drive bays and status indicator LEDs
在评估设备使用寿命和维护成本时,故障分析和预期寿命计算至关重要。用于此类评估的两个等级--平均故障间隔时间(MTBF)和预期寿命--有时会被混淆,因此让我们来探讨一下两者在含义上的区别。

可靠性措施的重要性

企业级设备部署需要了解采购成本、维护成本和更换时间。这三个因素用于计算总体拥有成本(TCO)。此外,维护因素和预期使用寿命也会影响整体服务质量。平均故障间隔时间(MTBF)和预期寿命是用来预测服务水平和总体拥有成本的两个关键可靠性指标。两者都针对可靠性的不同方面。

什么是平均故障间隔时间?

Factors affecting MTBF
平均无故障时间指的是设备发生故障的概率。它主要适用于可维修设备或可更换部件。MTBF 用于估算维修服务的统计需求。

您可以通过计算故障次数并将故障次数除以总运行时间来直接计算 MTBF。不过,MTBF 通常是通过对产品中使用的组件及其个别跟踪记录进行统计分析来估算的。MTBF 以小时为单位。例如,100,000 小时的 MTBF 表示设备平均每使用 100,000 小时就会出现一次故障。MTBF 的计算假定产品在使用寿命期间的故障率是恒定的。然而,实际故障在产品生命周期的早期和晚期(接近生命周期末期)更为常见。

与单个产品相比,MTBF 对大型设备来说是一个更有用的指标。例如,普通个人电脑(PC)电源的平均无故障时间为 100,000 小时或更长(11 年或更长)。一台个人电脑在运行 11 年之前不被宣布报废是很罕见的。因此,用户无需计划在个人电脑的使用期内发生电源故障。

然而,以一个拥有数千台服务器的数据中心为例,情况就完全不同了。统计平均值和平均无故障时间表明,其中一些电源会在使用寿命结束前发生故障。手头备用替换电源的数量将基于安装中电源的总体平均无故障时间。

什么是预期寿命?

Factors affecting lifetime expectancy
产品的预期寿命是指从生产到废弃的时间。在部署单个设备或大量设备时,预期寿命可用于估算更换周期、升级期和总体拥有成本。

在上述数据中心示例中,服务器电源的预期寿命可能为 10 年。许多电源的使用寿命可能远远超过 10 年。但是,出现故障的可能性会开始增加,以至于无法忍受意外停机。因此,数据中心管理层将计划在 10 年或接近 10 年时更换每台服务器的电源。

两者的主要区别

从根本上说,预期寿命用于计划升级和资产更换,而 MTBF 则用于计划维护周期和减少停机时间。MTBF 在产品的整个生命周期内以恒定的速率报告。预期寿命通常用 “浴缸曲线 ”来表示,如图 1 所示。

描绘浴缸使用寿命的典型曲线
图 1. 描绘浴缸使用寿命的典型曲线
这两个数字都用于购买决策和总体拥有成本。预期寿命在资产管理和长期规划中的作用更大。MTBF 是维护、服务质量和生命周期成本计算的重要因素。

维修与更换: 两者都是影响因素

在部署商业和工业设备时,平均无故障时间(MTBF)和预期寿命都是有用的工具,但两者在意义和目的上有所不同。在规划整体设备更换或升级时,应依靠预期寿命。在估算维修成本或过早故障更换成本时,使用 MTBF。在现实世界中,这两个因素都至关重要,两者结合起来,就是总拥有成本分析的重要工具。