JP2005221413A - 電子装置、故障予測方法ならびに故障予測プログラムおよびその記録媒体 - Google Patents

Abstract

【課題】経年劣化する部品から構成される電子装置で、構成部品の故障予測を正確に行うこと。
【解決手段】制御部１４０が、温度設定部１２０を制御してブレードサーバ１００の構成部品であるハードディスク１１０に通常の使用状態より高い温度負荷を与え、エラー検出部１３０により高い温度負荷の下で検出されたハードディスク１１０のエラーに基づいて故障予測を行う。通常の使用状態より高い温度負荷としては、動作保証値での温度負荷や動作保証値外の温度負荷を与える。
【選択図】 図２

Description

この発明は、経年劣化する部品から構成される電子装置、故障予測方法ならびに故障予測プログラムおよびその記録媒体に関し、特に、構成部品の故障の前兆を直接検出し、もって確度の高い故障予測を行うことができる電子装置、故障予測方法ならびに故障予測プログラムおよびその記録媒体に関するものである。

近年の情報機器や通信装置などの電子装置は、大規模化、高集積化により、装置を構成する部品の故障に起因するシステムダウンの可能性が大きくなってきている。例えば、高密度搭載を実現したブレードサーバは、数百規模のＣＰＵを搭載するなど、従来のサーバに比べて部品点数が多く、その分だけ部品故障の可能性が大きくなっている。そこで、システムダウンを回避するために、運用の２重化などの手法がとられているが、それでも、潜在する故障との多重故障等により、装置のシステムダウンは発生している。

そこで、部品の故障を予測することによってシステムダウンを回避することが重要となっており、統計的手法を用いた故障部品予測技術が開発されている。統計的手法を用いた故障予測では、電子装置の動作状態をセンサーを用いて測定した結果と、部品の動作モデルとを比較することで故障の予測を行う。

ここで、動作モデルは、各部品から得た性能データを基に作成され、また、定期的に更新される。この動作モデルと実際の測定結果との間の「ノイズ」として現れる微妙な変化を捕捉することによって、通常動作の誤差の範囲内か、それとも故障の前兆かを判断することができる。例えば、ハードディスク装置では、応答時間を測定した結果と動作モデルから予想される応答時間との差を用いて故障予測を行うことができる。

また、統計的手法を拡張したものとして、対象電子回路や部品に対して、ハード的に冗長構成をとり、冗長部分に対象回路より高い負荷を与えることで、冗長回路が故障した時点で、対象回路も近い将来故障が発生するであろうと予測する手法も開発されている（例えば、特許文献１および２を参照）。

特開平２−８７０７９号公報 特開平７−１２８３８４号公報

しかしながら、統計的故障予測の的中率は、動作モデルの質に依存し、規模が大きく動作が複雑な半導体部品の全ての動作をモデル化するのは困難であるという問題がある。さらに、統計的故障予測の的中率は、実際の動作と動作モデルとの差分を故障の前兆と判断する場合の閾値にも依存し、この閾値を決定することも非常に難しいという問題がある。

また、冗長回路を用いた手法は、あくまでも統計的予測にすぎず、部品のばらつき、試験環境の微妙な違いにより誤差が大きいという問題がある。また、装置の運用においても、対象回路が正常に動作している状態で、将来故障するかもしれないレベルでの部品交換は、困難であるといえる。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、構成部品の故障の前兆を直接検出し、もって確度の高い故障予測を行うことができる電子装置、故障予測方法ならびに故障予測プログラムおよびその記録媒体を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、経年劣化する部品から構成される電子装置であって、前記経年劣化する部品に通常の使用状態より高い環境負荷を与える環境負荷付与手段と、前記環境負荷付与手段により通常の使用状態より高い環境負荷が与えられた部品の異常を検出する異常検出手段と、前記異常検出手段により検出された異常に基づいて前記部品の故障予測を行う故障予測手段とを備えたことを特徴とする。

また、本発明は、経年劣化する経年劣化部品の故障予測を行う故障予測方法であって、電子装置を構成する経年劣化部品に通常の使用状態より高い環境負荷を与える環境負荷付与工程と、前記環境負荷付与工程により通常の使用状態より高い環境負荷が与えられた経年劣化部品の異常を検出する異常検出工程と、前記異常検出工程により検出された異常に基づいて前記経年劣化部品の故障予測を行う故障予測工程とを含んだことを特徴とする。

また、本発明は、経年劣化する経年劣化部品の故障予測を行う故障予測プログラムであって、電子装置を構成する経年劣化部品に通常の使用状態より高い環境負荷を与える環境負荷付与手順と、前記環境負荷付与手順により通常の使用状態より高い環境負荷が与えられた経年劣化部品の異常に基づいて該部品の故障予測を行う予測手順とを電子装置に内蔵されたコンピュータに実行させることを特徴とする。

また、本発明は、経年劣化する経年劣化部品の故障予測を行う故障予測プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、電子装置を構成する経年劣化部品に通常の使用状態より高い環境負荷を与える環境負荷付与手順と、前記環境負荷付与手順により通常の使用状態より高い環境負荷が与えられた経年劣化部品の異常に基づいて該部品の故障予測を行う予測手順とを電子装置に内蔵されたコンピュータに実行させる故障予測プログラムを記録したことを特徴とする。

かかる発明によれば、経年劣化する部品に通常の使用状態より高い環境負荷を与え、通常の使用状態より高い環境負荷を与えた経年劣化部品の異常に基づいて部品の故障予測を行うよう構成したので、部品の故障の前兆を直接検出して故障予測を行うことができる。

本発明によれば、部品の故障の前兆を直接検出して故障予測を行うので、確度の高い故障予測を行うことができるという効果を奏する。

以下に添付図面を参照して、この発明に係る電子装置、故障予測方法ならびに故障予測プログラムおよびその記録媒体の好適な実施例を詳細に説明する。なお、本実施例では、本発明をブレードサーバに適用した場合を中心に説明する。

まず、本実施例に係る故障予測の概念について図１−１および１−２を用いて説明する。本実施例に係る故障予測では、高ストレスがかかった状態では異常が発生しやすいという電子部品の特徴を利用して故障の発生を予測する。

図１−１は、環境負荷に対する部品特性曲線を示す図である。同図に示すように、電子部品は、温度、湿度、電圧等の環境条件で高い負荷がかかっている時に、異常が発生しやすくなる。

このため、装置に搭載される電子部品は、通常、動作保障条件が規定値以内になるように環境条件が整えられている。（例えば、部品の環境温度が規定値以外になることが想定される場合は、冷却のためのＦＡＮ等が設置される。）

また、環境負荷が高い状態では部品に異常が発生しやすいという特徴を利用した例として、部品の出荷試験におけるバーンイン試験がある。バーンイン試験では、保障動作以上の温度を与えて試験を行い、エラーが発生した部品を不良部品と判断している。

また、経年劣化による故障では、電子部品の動作状態の中で徐々に部品の特性が劣化していき、運用環境下における部品としての特性が異常と判断される閾値を超えた時点で故障と判断される。

すなわち、通常運用環境状態では異常が発生していなくても、経年劣化による部品の劣化は進行している（曲線Ｓから曲線Ｔ）。そして、部品の劣化が進み、まもなく故障するといった状態においても、通常の動作条件では、問題が発生せず、正常に動作する状態が存在する。しかし、さらに部品の劣化が進むと、通常の動作条件で異常が発生し、装置全体、システム全体への故障へとつながる（曲線Ｕおよび曲線Ｖ）。

したがって、この経年劣化による部品の劣化を検出することができれば、部品の故障予測が可能となる。本実施例に係る故障予測では、部品に対して環境条件で高い負荷を与え、高負荷状態での誤り動作を検出することにより、経年劣化を起こしながらも通常状態では正常に動作している部品を検出し、部品故障による装置及びシステム全体障害の発生を回避する。

図１−２は、本実施例に係る電子装置の概念構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、本実施例に係る電子装置１０は、装置部品１１と、環境負荷付与部１２と、エラー検出部１３と、制御部１４とを有する。

装置部品１１は、電子装置１０の装置機能を実現する部品であり、故障予測の対象である。環境負荷付与部１２は、装置部品１１に温度、湿度、電圧等の環境負荷を与える機能部である。

エラー検出部１３は、環境負荷を加えられた装置部品１１に発生する異常を検出する機能部である。異常状態の検出には、外部に検出部を構成してもよいが、パリティ／ＥＣＣエラーなどの装置部品１１から異常信号が出力される場合は、それらの信号をモニタすることによって異常を検出することも可能である。

制御部１４は、環境負荷付与部１２を制御して装置部品１１に環境負荷を加え、エラー検出部１３が検出した異常に基づいて装置部品１１の故障予測を行う機能部である。この制御部１４からの環境負荷付与試験の指示は、通常の運用状態で行ってもよいし、検出されるエラーにより、装置の運用上問題がある場合は、試験モードに移行してから試験を行うようにしてもよい。

このように、本実施例に係る電子装置１０では、制御部１４が、環境負荷付与部１２を制御して装置部品１１に通常の使用状態より高い環境負荷を加え、エラー検出部１３が検出した異常に基づいて装置部品１１の故障予測を行うこととしたので、経年劣化により故障状態に近づいているが通常状態では正常に動作している部品に対して直接的に劣化の進行状態を把握することが可能となる。

まず、本実施例１に係るブレードサーバの構成について説明する。図２は、本実施例１に係るブレードサーバの構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、このブレードサーバ１００は、ハードディスク１１０と、温度設定部１２０と、エラー検出部１３０と、制御部１４０とを有する。

ハードディスク１１０は、温度設定部１２０によって温度負荷が加えられ、故障予測が行われる部品である。図３は、温度負荷に対するハードディスク１１０のエラー率を示す図である。

一般に、ハードディスク１１０などの電子部品の動作条件としては、絶対定格としての最高温度および最低温度と、動作保証としての最高温度および最低温度が規定される。絶対定格は、それを超えた状態では、部品が故障する可能性があるとされる値であり、動作保証値は、それを超えた状態では、正常動作を保証しない値である。

すなわち、正常な部品は、動作保証温度外の環境下では、正常に動作しない可能性があるが、動作保証温度内では、正常な動作が保証されている。ただし、経年劣化により故障状態に近づいている部品は、通常動作環境では問題なく正常に動作するが、動作保証内の保証値近辺の環境下ではエラーが検出される可能性が高くなる。

したがって、定期的にハードディスク１１０に対して、動作保証温度の温度負荷または動作保証温度内近辺の温度負荷を与え、エラーを検出することにより、経年劣化により故障状態に近づいているハードディスク１１０の特定が可能となる。

図３に示すように、通常状態では、ハードディスク１１０のエラー率は、動作保証範囲内で警告エラーレート（Ｅｒｗ）以下である（曲線Ｓ）。そして、経年劣化が進行し、特性が劣化すると、特性曲線は曲線Ｔを経て曲線Ｕの状態となり、ハードディスク１１０に搭載されたスマート機能(Self-Monitoring, Analysis and Reporting Technology)によって警告状態と判定される。

ここで、スマート機能とは、ハードディスク１１０の自己診断機能であり、発生したエラーをロギングしておき、エラーが多発するようになると、ディスクの交換時期であると判断する機能である。

しかし、スマート機能によって判断される警告状態から完全な故障状態（曲線Ｖ）になるまでの時間が短い場合が多いため、ディスク交換が行われる前にシステムダウンにつながる可能性が高い。

そこで、本実施例に係るブレードサーバ１００では、動作環境最低保証値の５℃または動作環境最高保証値５５℃でのエラー率を計測することで、スマード機能による故障予測段階よりも早い段階である曲線Ｔの段階で故障を予測することができる。

温度設定部１２０は、ハードディスク１１０に温度負荷を与える機能部であり、例えば、ペルティエ素子などの温度調整回路である。エラー検出部１３０は、温度負荷を加えられたハードディスク１１０に発生するエラーを検出する機能部である。

制御部１４０は、ハードディスク１１０の直近に配置した温度センサーにより測定された温度に基づいて、温度設定部１２０を制御してハードディスク１１０に温度負荷を加え、エラー検出部１３０が検出したエラーに基づいてハードディスク１１０のエラー率を算出して故障予測を行う機能部である。

この制御部１４０は、温度制御部１４１と、動作保証値記憶部１４２と、エラーデータ収集部１４３と、動作保証値試験部１４４と、動作保証外試験部１４５と、閾値履歴記憶部１４６と、温度負荷試験制御部１４７とを有する。

温度制御部１４１は、温度設定部１２０を制御してハードディスク１１０の温度を動作保証値試験部１４４または動作保証外試験部１４５によって指定される設定温度に設定する制御部である。

動作保証値記憶部１４２は、ハードディスク１１０の動作保証温度を記憶した記憶部である。図４は、動作保証値記憶部１４２の一例を示す図である。同図に示すように、この動作保証値記憶部１４２は、ハードディスク１１０の動作保証温度として、最低保証値５℃と最高保証値５５℃を記憶している。

エラーデータ収集部１４３は、エラー検出部１３０により検出されたエラーに基づいてハードディスク１１０のエラー率を算出する処理部である。このエラーデータ収集部によって算出されたエラー率は、動作保証値試験部１４４または動作保証外試験部１４５によってハードディスク１１０の故障予測に用いられる。

動作保証値試験部１４４は、動作保証値の温度負荷をハードディスク１１０に与えた場合のエラー率を求める動作保証値試験を行う処理部であり、求めたエラー率が警告エラーレートを超えた場合には、ハードディスク１１０に異常が発生する可能性が高いことをユーザに通知する。具体的には、この動作保証値試験部１４４は、最高保証値５５℃の温度負荷をハードディスク１１０に与えて動作保証値試験を行う。

この動作保証値試験部１４４が、最高保証値５５℃の温度負荷をハードディスク１１０に与えてエラー率を求め、求めたエラー率が警告エラーレートを超えた場合には、異常が発生する可能性が高いことをユーザに通知することによって、ハードディスク１１０の故障予測を正確に行うことができる。

なお、ここでは、最高保証値５５℃の温度負荷をハードディスク１１０に与えてエラー率を求めているが、最低保証値５℃の温度負荷を与えてエラー率を求めることもできる。また、最高保証値または最低保証値以外に、動作保証温度内の動作保証値に近い温度の温度負荷を与えることもできる。

また、最高保証値５５℃および最低保証値５℃の温度負荷をハードディスク１１０に与えてエラー率を求め、いずれかのエラー率が警告エラーレートを超えた場合に、ハードディスク１１０に異常が発生する可能性が高いことをユーザに通知することもできる。

動作保証外試験部１４５は、動作保証値を超えた温度負荷をハードディスク１１０に与えた場合に、エラー率が故障閾値となる閾値温度を求める動作保証外試験を行う処理部である。

また、この動作保証外試験部１４５は、前回の動作保証外試験で求めた閾値温度である前回測定閾値と、今回動作保証外試験で求めた閾値温度である今回測定閾値と、最高保証値５５℃との関係に基づいてハードディスク１１０の故障予測を行う。

具体的には、この動作保証外試験部１４５は、前回測定閾値と今回測定閾値との差の絶対値と、今回測定閾値と最高保証値５５℃との差の絶対値を比較し、前回測定閾値と今回測定閾値との差の絶対値のほうが大きい場合には、次回の動作保証外試験時に異常状態となると判断してユーザに通知する。

この動作保証外試験部１４５が、最高保証値５５℃を超えた温度負荷をハードディスク１１０に与えた場合にエラー率が故障閾値となる閾値温度を求め、前回測定閾値および最高保証値５５℃との関係に基づいて故障予測を行うことによって、ハードディスク１１０の故障予測を正確に行うことができる。

なお、動作保証値外の負荷を部品に与えることによってすぐに部品の動作が異常になるわけではない。したがって、動作保証値外の負荷をかけて正常に動作する負荷の閾値を検出し、経年劣化とともに変化するこの閾値を計測することで、動作補償範囲で発生する異常を予測することが可能となる。

また、ここでは、最高保証値５５℃を超えた温度負荷をハードディスク１１０に与えた場合に閾値温度を求めているが、最低保証値５℃を超えた低い温度での温度負荷を与えて閾値温度を求めることもできる。また、最高保証値５５℃および最低保証値５℃を超えた温度負荷をハードディスク１１０に与えて閾値温度を求めて故障予測を行い、いずれかの閾値温度に基づいて次回の動作保証外試験時に異常発生が予測される場合に、ユーザに通知することもできる。

閾値履歴記憶部１４６は、動作保証外試験部１４５が求めた閾値温度の履歴を記憶する記憶部である。例えば、図３において、特性曲線が故障閾値と交わるＡやＢなどの温度が閾値温度として閾値履歴記憶部１４６に記憶される。この閾値履歴記憶部１４６に記憶される閾値温度は、動作保証外試験部１４５が故障予測を行う場合に用いられる。

図５は、閾値履歴記憶部１４６の一例を示す図である。同図に示すように、この閾値履歴記憶部１４６は、動作保証外試験において求めた閾値温度を順番に記憶する。例えば、前回の動作保証外試験における閾値温度は８０℃であり、今回の動作保証外試験における閾値温度は７０℃である。

温度負荷試験制御部１４７は、温度負荷をハードディスク１１０に与えて温度負荷試験全体の制御をおこなう処理部であり、具体的には、機能部間の制御の移動や機能部と記憶部の間のデータの受け渡しなどをおこなうことによって、温度負荷試験と故障予測を行う。

次に、本実施例１に係るブレードサーバ１００による故障予測の処理手順について説明する。図６は、本実施例１に係るブレードサーバ１００による故障予測の処理手順を示すフローチャートである。なお、この故障予測は、一定の時間ごとに行われる。

同図に示すように、このブレードサーバ１００による故障予測では、まず動作保証値試験部１４４が動作保証値５５℃にハードディスク１１０の温度を設定して動作保証値での試験を行う（ステップＳ６０１）。

そして、ハードディスク１１０のエラー率が警告エラーレート以上であるか否かを判定し（ステップＳ６０２）、エラー率が警告エラーレート以上である場合には、通常動作で異常が発生する可能性があることをユーザに通知する（ステップＳ６０３）。

一方、エラー率が警告エラーレート以上でない場合には、動作保証外試験部１４５が動作保証外試験を行い、動作保証外温度でハードディスク１１０が異常となる負荷閾値、すなわち閾値温度を測定する（ステップＳ６０４）。

そして、絶対値｜前回測定閾値−今回測定閾値｜と絶対値｜今回測定閾値−動作保証値｜とを比較し（ステップＳ６０５）、絶対値｜前回測定閾値−今回測定閾値｜のほうが大きい場合には、次回の動作保証外試験時に異常状態となると判断してユーザに通知する（ステップＳ６０６）。

一方、絶対値｜前回測定閾値−今回測定閾値｜のほうが大きくない場合には、次回の動作保証外試験時までにハードディスク１１０に異常が発生することはないと予測して故障予測を終了する。

このように、動作保証値試験部１４４が動作保証値試験を実施して故障予測を行い、動作保証外試験部１４５が動作保証外試験を行って故障予測を行うことによって、ハードディスク１１０の故障予測を正確に行うことができる。

上述してきたように、本実施例１では、制御部１４０が、温度設定部１２０を制御してハードディスク１１０に通常の使用状態より高い温度負荷を与え、エラー検出部１３０により高い温度負荷の下で検出されたハードディスク１１０のエラーに基づいて故障予測を行うこととしたので、ハードディスク１１０の故障予測を正確に行うことができる。

したがって、ハードディスク１１０の故障に起因するブレードサーバ１００のシステムダウンを防止することができる。また、ハードディスク１１０の寿命を判断することができるので、ハードディスク１１０の交換コストや保守作業にかかる作業時間を短縮することができる。

なお、本実施例１では、動作保証値試験および動作保証外試験を行って故障予測を行う場合について説明したが、動作保証値試験または動作保証外試験を行って故障予測を行うこともできる。また、動作保証値試験では、動作保証値の代わりに、動作保証値に近く動作保証内である値を用いることもできる。

ところで、上記実施例１では、ブレードサーバ１００の温度設定部１２０がハードディスク１１０に温度負荷を与えて温度負荷試験を行う場合について説明したが、一般の電子装置では、電子部品が発熱する場合も多く、電子部品の発熱を利用して温度負荷を与えることもできる。

具体的には、電子部品を冷却するＦＡＮやヒートポンプを制御することによって温度負荷を電子部品に与えることができる。例えば、ＦＡＮの回転数を遅くする、あるいは停止させることによって温度負荷を与えることができる。そこで、本実施例２では、電子部品の冷却を制御することによって温度負荷を与えて温度負荷試験を行う電子装置について説明する。

図７は、本実施例２に係る電子装置の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、この電子装置２００は、電子部品２１０と、冷却部２２０と、エラー検出部２３０と、制御部２４０とを有する。

電子部品２１０は、装置機能を実現する部品であり、故障予測の対象である。冷却部２２０は、電子部品２１０を冷却する機能部であり、エラー検出部２３０は、電子部品２１０に発生するエラーを検出する機能部である。

制御部２４０は、冷却部２２０を制御して電子部品２１０に温度負荷を与え、温度負荷の下でエラー検出部２３０が検出したエラーに基づいて電子部品２１０の故障予測を行う機能部である。

この制御部２４０は、冷却部２２０を制御して電子部品２１０の温度を所定の温度に設定する温度制御部２４１と、電子部品２１０の動作保証温度を記憶した動作保証値記憶部２４２と、エラー検出部２３０により検出されたエラーに基づいて電子部品２１０のエラーデータを算出するエラーデータ収集部２４３と、動作保証値試験を行う動作保証値試験部２４４と、動作保証外試験を行う動作保証外試験部２４５と、動作保証外試験部２４５が求めた閾値温度の履歴を記憶する閾値履歴記憶部２４６と、温度負荷試験全体の制御を行う温度負荷試験制御部２４７とを有する。

上述してきたように、本実施例２では、温度制御部２４１が冷却部２２０を制御して電子部品２１０の温度を所定の温度に設定することとしたので、電子部品２１０に外部から熱を加えることなく温度負荷試験を行うことができる。

上記実施例２では、冷却部を制御することによって温度負荷を電子部品に与える場合について説明したが、通常の発熱では温度負荷試験に必要な発熱が得られない場合には、電子部品の処理負荷を上げることによって温度負荷を与えることもできる。そこで、本実施例３では、電子部品の処理負荷を上げることによって温度負荷を与え、温度負荷試験を行う電子装置について説明する。

図８は、本実施例３に係る電子装置の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、この電子装置３００は、通信処理部品３１０と、試験データ付与部３２０と、エラー検出部３３０と、制御部３４０と、試験データ分離部３５０とを有する。

通信処理部品３１０は、通信処理を行う部品であり、故障予測の対象である。試験データ付与部３２０は、通信処理部品３１０の処理負荷を上げるために、通常の通信データに試験データを加えたデータを生成する処理部である。エラー検出部３３０は、通信処理部品３１０に発生するエラーを検出する機能部である。

制御部３４０は、試験データ付与部３２０を制御して通信処理部品２１０の処理負荷を上げることによって通信処理部品２１０に温度負荷を与え、温度負荷の下でエラー検出部２１０により検出されたエラーに基づいて故障予測を行う機能部である。

この制御部３４０は、試験データ付与部３２０を制御して通信処理部品２１０の温度を所定の温度に設定する温度制御部３４１と、通信処理部品３１０の動作保証温度を記憶した動作保証値記憶部３４２と、エラー検出部３３０により検出されたエラーに基づいて通信処理部品３１０のエラーデータを算出するエラーデータ収集部３４３と、動作保証値試験を行う動作保証値試験部３４４と、動作保証外試験を行う動作保証外試験部３４５と、動作保証外試験部３４５が求めた閾値温度の履歴を記憶する閾値履歴記憶部３４６と、温度負荷試験全体の制御を行う温度負荷試験制御部３４７とを有する。

試験データ分離部３５０は、通信処理部品３１０の処理負荷を上げるために、試験データ付与部３２０によって加えられた試験データを分離して通信データを取り出す処理部である。

上述してきたように、本実施例３では、温度制御部３４１が、試験データ付与部３２０を制御して通信処理部品３１０の処理負荷を調整することによって通信処理部品３１０を所定の温度に設定することとしたので、通信処理部品３１０に外部から熱を加えることなく温度負荷試験を行うことができる。

上記実施例１〜３では、電子部品に温度負荷を与えて故障予測を行う場合について説明したが、温度負荷以外の環境負荷を電子部品に与えることによって故障予測を行うこともできる。

例えば、電子デバイスの動作条件としては電圧条件があり、電子デバイスは、必ず絶対定格としての最高電圧および最低電圧ならびに動作保証としての最高電圧および最低電圧が規定されている。そこで、本実施例４では、電子部品に印加する電圧を可変とし、電子部品を高電圧状態または低電圧状態にして故障予測を行うブレードサーバについて説明する。

図９は、本実施例４に係るブレードサーバの構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、このブレードサーバ４００は、メモリモジュール４１０と、可変電源部４２０と、エラー検出部４３０と、制御部４４０とを有する。

メモリモジュール４１０は、故障予測の対象となる部品であり、ＥＣＣを用いたエラー訂正機能を有している。ＥＣＣを用いたエラー訂正では、１ビットのエラーはＥＣＣにより自動的に訂正され、その結果がブレードサーバ４００に報告される。また、２ビットのエラーは訂正することができずメモリアクセスエラーとして報告される。

図１０は、印加電圧に対するメモリモジュール４１０のエラー率を示す図である。同図に示すように、本来、正常に動作するメモリモジュール４１０を動作保障範囲内で使用する場合は、エラーは発生することはない。しかし、経年劣化とともにデバイスの特性が劣化してくると、これらのメモリエラーの発生頻度が高くなる。

図１０の曲線Ｓは、正常動作の特性曲線である。動作保障範囲内では、１ビットエラーも２ビットエラーも発生しない。経年劣化が進行し、特性が劣化すると、曲線Ｔの状態となる。この状態では、動作保障範囲内でも１ビットエラーが発生する（Ｂ点）が、２ビットエラーは発生しないため、ブレードサーバ４００が故障することはない。

しかし、更に劣化が進むと曲線Ｕの状態となり、動作保障範囲内で２ビットエラーが発生（Ｃ点）し、故障が発生する。したがって、異常が発生する時期が経年劣化が進む前に予測できれば、故障を防ぐことが可能となる。

すなわち、図６にフローチャートで示した処理手順などで、図１０のＡ点からＢ点、もしくは、Ａ'点からＣ点への移行時間を計算することで、故障発生時期を予測することが可能となる。

可変電源部４２０は、メモリモジュール４１０に印加する電圧を変動させることによって電圧負荷を与える電源であり、エラー検出部４３０は、メモリモジュール４１０に発生するエラーを検出する処理部である。

制御部４４０は、可変電源部４２０を制御してメモリモジュール４１０の印加電圧を変動させ、故障予測を行う処理部である。この制御部４４０は、可変電源部４２０を制御する電圧制御部４４１と、メモリモジュール４１０の動作保証電圧を記憶した動作保証値記憶部４４２と、エラー検出部４３０により検出されたエラーに基づいてメモリモジュール４１０のエラー率を算出するエラーデータ収集部４４３と、動作保証値試験を行う動作保証値試験部４４４と、動作保証外試験を行う動作保証外試験部４４５と、動作保証外試験部４４５が求めた閾値温度の履歴を記憶する閾値履歴記憶部４４６と、電圧負荷試験全体の制御を行う電圧負荷試験制御部４４７とを有する。

上述してきたように、本実施例４では、制御部４４０が、可変電源部４２０を制御してメモリモジュール４１０に電圧負荷を与え、電圧負荷の下でエラー検出部４３０によって検出されたエラーに基づいて故障予測を行うこととしたので、メモリモジュール４１０の故障予測を正確に行うことができる。

また、本実施例４では、メモリモジュールに電圧負荷を与えて故障予測を行う場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、ＣＰＵに電圧負荷を与えて故障予測を行う場合にも同様に適用することができる。

図１１は、印加電圧に対するＣＰＵのエラー有無を示す図である。ＣＰＵは、内部の動作に異常が発生した場合にアラーム信号を出力する。このアラーム信号は、ＣＰＵデバイス内部のバスパリティエラーやシーケンスエラー等の状態を出力するものであるが、正常動作時には発生するものではない（曲線Ｓ）。

しかし、ＣＰＵデバイスの特性が劣化し、セットアップホールドのマージンが不足し、内部タイミングに異常が発生した場合に、バスパリティエラーやシーケンスエラー等の現象が発生し、エラーとして出力される。

このように、ディジタル回路であっても、内部の特性が経年劣化により徐々に変化していく過程の中で閾値を越えたところでエラー状態として出力される（曲線Ｕ）。したがって、曲線Ｔのような状態で印加電圧を変動させ、エラーが発生する値を測定することで、故障発生時期を予測することが可能となる。

上記実施例１〜４では、電子部品に環境負荷を与えて故障予測を行う場合について説明したが、電子部品以外の部品に環境負荷を与えることによって故障予測を行うこともできる。

例えば、ＦＡＮなどのモータ使用機器に対しても、最大回転数、最小回転数が規定されている。したがって、ＦＡＮなどのモータ使用機器に対しては、電圧もしくは電流を制御し、回転数を上げた状態もしくは下げた状態での回転数異常（定格値の回転数でない、回転数にばらつきがあるなど）を検出することで部品の異常を検出することが可能となる。そこで、本実施例５では、ＦＡＮに電圧負荷を与えて故障予測を行う電子装置について説明する。

図１２は、本実施例５に係る電子装置の構成を示す機能ブロック図である。同図に示すように、この電子装置５００は、ＦＡＮ５１０と、可変電源部５２０と、回転数監視部５３０と、制御部５４０とを有する。

ＦＡＮ５１０は、故障予測の対象となる部品であり、可変電源部５２０は、ＦＡＮ５１０に印加する電圧を変動させることによって電圧負荷を与える電源である。回転数監視部５３０は、ＦＡＮ５１０の回転数を監視して異常を検出する処理部である。

制御部５４０は、可変電源部５２０を制御してＦＡＮ５１０の印加電圧を変動させて故障予測を行う処理部である。この制御部５４０は、可変電源部５２０を制御する電圧制御部５４１と、ＦＡＮ５１０の動作保証電圧を記憶した動作保証値記憶部５４２と、回転数監視部５３０により検出された回転異常に基づいてＦＡＮ５１０のエラーデータを算出するエラーデータ収集部５４３と、動作保証値試験を行う動作保証値試験部５４４と、動作保証外試験を行う動作保証外試験部５４５と、動作保証外試験部５４５が求めた閾値温度の履歴を記憶する閾値履歴記憶部５４６と、電圧負荷試験全体の制御を行う電圧負荷試験制御部５４７とを有する。

上述してきたように、本実施例５では、制御部５４０が、可変電源部５２０を制御してＦＡＮ５１０に電圧負荷を与え、電圧負荷の下で回転数監視部５３０によって検出されたエラーに基づいて故障予測を行うこととしたので、ＦＡＮ５１０の故障予測を正確に行うことができる。

また、本実施例５では、ＦＡＮに電圧負荷を与えて故障予測を行う電子装置について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ＦＡＮ以外のモータ使用機器の故障予測、あるいは電子装置以外でＦＡＮなどのモータ使用機器を備えた装置において故障予測を行う場合にも同様に適用することができる。

また、ハードディスクのように機構部品と電子デバイスが組み合わされた部品に対しては、動作温度、動作電圧などの環境条件以外に、ハードディスクのアクセス頻度を高くし、ハードディスクの駆動系への負荷を高くすることによって、故障予測を行うこともできる。

また、本実施例１〜５では、動作保証値試験および動作保証外試験を行って故障予測を行う制御部について説明したが、これらの制御部が有する構成をソフトウェアによって実現することで、同様の機能を有する故障予測プログラムを得ることができる。そこで、これらの故障予測プログラムを実行するコンピュータについて説明する。

図１３は、本実施例１〜５に係る電子装置の故障予測プログラムを実行するコンピュータを示す図である。同図に示すように、このコンピュータ６００は、ＣＰＵ６１０と、ＲＡＭ６２０と、ＲＯＭ６３０と、Ｉ／Ｏインタフェース６４０と、不揮発性メモリ６５０とを有する。

ＣＰＵ６１０は、故障予測プログラムを実行する処理装置であり、ＲＡＭ６２０は故障予測プログラムの実行途中結果などを記憶する記憶部である。ＲＯＭ６３０は、故障予測プログラムや動作保証値などを記憶した記憶部であり、Ｉ／Ｏインタフェース６４０は、センサーの測定した測定値などを入力し、温度設定部や可変電源部に設定値を出力するためのインタフェースである。不揮発性メモリ６５０は、閾値履歴記憶部などに記憶されるデータを記憶するメモリである。

なお、これらＣＰＵ６１０、ＲＡＭ６２０、ＲＯＭ６３０、不揮発性メモリ６５０などは、電子装置を構成する部品として電子装置に備えられたものを使用することもでき、また、故障予測プログラム用に専用のものを使用することもできる。

（付記１）経年劣化する部品から構成される電子装置であって、
前記経年劣化する部品に通常の使用状態より高い環境負荷を与える環境負荷付与手段と、
前記環境負荷付与手段により通常の使用状態より高い環境負荷が与えられた部品の異常を検出する異常検出手段と、
前記異常検出手段により検出された異常に基づいて前記部品の故障予測を行う故障予測手段と
を備えたことを特徴とする電子装置。

（付記２）前記環境負荷付与手段は、電子装置の動作を保証する環境と動作を保証しない環境との境界値である動作保証値の環境負荷または動作保証範囲内で動作保証値に近い値の環境負荷を部品に与えることを特徴とする付記１に記載の電子装置。

（付記３）前記故障予測手段は、前記異常検出手段により検出された異常の発生率が所定の値より大きい場合に故障が発生すると予測することを特徴とする付記２に記載の電子装置。

（付記４）前記環境負荷付与手段は、電子装置の動作を保証する環境と動作を保証しない環境との境界値である動作保証値を超えた環境負荷である動作保証外負荷を部品に与えることを特徴とする付記１に記載の電子装置。

（付記５）前記故障予測手段は、前記異常検出手段により検出された異常の発生率が所定の故障閾値となる環境負荷値に基づいて故障発生予測を行うことを特徴とする付記４に記載の電子装置。

（付記６）前記故障予測手段は、過去に動作保証外負荷を部品に与えて異常の発生率が所定の故障閾値となった環境負荷値を前回測定閾値として記憶し、今回動作保証外負荷を部品に与えて異常の発生率が所定の故障閾値となった環境負荷値である今回測定閾値と前回測定閾値との差の絶対値が今回測定閾値と動作保証値との差の絶対値よりも大きい場合に故障が発生すると予測することを特徴とする付記５に記載の電子装置。

（付記７）前記環境負荷付与手段は、温度負荷を環境負荷として部品に与えることを特徴とする付記１〜６のいずれか一つに記載の電子装置。

（付記８）前記環境負荷付与手段は、前記部品に温度負荷を与える温度設定手段と、
前記温度設定手段を用いて部品の温度を制御する温度制御手段とを備えたことを特徴とする付記７に記載の電子装置。

（付記９）前記環境負荷付与手段は、前記部品を冷却する冷却手段と、
前記冷却手段を用いて部品の温度を制御する温度制御手段とを備えたことを特徴とする付記７に記載の電子装置。

（付記１０）前記部品は通信データを処理する通信処理部品であり、
前記環境負荷付与手段は、前記通信処理部品が処理する通信データに他のデータを加えて該通信処理部品に温度負荷を与えることを特徴とする付記７に記載の電子装置。

（付記１１）前記環境負荷付与手段は、部品への印加電圧を変動させることによって電圧負荷を環境負荷として部品に与えることを特徴とする付記１〜６のいずれか一つに記載の電子装置。

（付記１２）前記環境負荷付与手段により環境負荷が与えられる部品はファンであり、
前記異常検出手段は、前記ファンの回転数を監視して異常を検出することを特徴とする付記１１に記載の電子装置。

（付記１３）前記部品はハードディスクであり、
前記環境負荷付与手段は、前記ハードディスクのアクセス頻度を高くすることによって該ハードディスクに高い環境負荷を与えることを特徴とする付記１に記載の電子装置。

（付記１４）経年劣化する経年劣化部品の故障予測を行う故障予測方法であって、
電子装置を構成する経年劣化部品に通常の使用状態より高い環境負荷を与える環境負荷付与工程と、
前記環境負荷付与工程により通常の使用状態より高い環境負荷が与えられた経年劣化部品の異常を検出する異常検出工程と、
前記異常検出工程により検出された異常に基づいて前記経年劣化部品の故障予測を行う故障予測工程と
を含んだことを特徴とする故障予測方法。

（付記１５）経年劣化する経年劣化部品の故障予測を行う故障予測プログラムであって、
電子装置を構成する経年劣化部品に通常の使用状態より高い環境負荷を与える環境負荷付与手順と、
前記環境負荷付与手順により通常の使用状態より高い環境負荷が与えられた経年劣化部品の異常に基づいて該部品の故障予測を行う予測手順と
を電子装置に内蔵されたコンピュータに実行させることを特徴とする故障予測プログラム。

（付記１６）経年劣化する経年劣化部品の故障予測を行う故障予測プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
電子装置を構成する経年劣化部品に通常の使用状態より高い環境負荷を与える環境負荷付与手順と、
前記環境負荷付与手順により通常の使用状態より高い環境負荷が与えられた経年劣化部品の異常に基づいて該部品の故障予測を行う予測手順と
を電子装置に内蔵されたコンピュータに実行させる故障予測プログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

以上のように、本発明に係る電子装置、故障予測方法ならびに故障予測プログラムおよびその記録媒体は、経年劣化する部品から構成される装置の故障予測に有用であり、特に、高い信頼性が要求される電子装置に適している。

環境負荷に対する部品特性曲線を示す図である。 本実施例に係る電子装置の概念構成を示す機能ブロック図である。 本実施例１に係るブレードサーバの構成を示す機能ブロック図である。 温度負荷に対するハードディスクのエラー率を示す図である。 動作保証値記憶部の一例を示す図である。 閾値履歴記憶部の一例を示す図である。 本実施例１に係るブレードサーバによる故障予測の処理手順を示すフローチャートである。 本実施例２に係る電子装置の構成を示す機能ブロック図である。 本実施例３に係る電子装置の構成を示す機能ブロック図である。 本実施例４に係るブレードサーバの構成を示す機能ブロック図である。 印加電圧に対するメモリモジュールのエラー率を示す図である。 印加電圧に対するＣＰＵのエラー有無を示す図である。 本実施例５に係る電子装置の構成を示す機能ブロック図である。 本実施例１〜５に係る電子装置の故障予測プログラムを実行するコンピュータを示す図である。

符号の説明

１０，２００，３００，５００ 電子装置
１１ 装置部品
１２ 環境負荷付与部
１３，１３０，２３０，３３０，４３０ エラー検出部
１４，１４０，２４０，３４０，４４０，５４０ 制御部
１００，４００ ブレードサーバ
１１０ ハードディスク
１２０ 温度設定部
１４１，２４１，３４１ 温度制御部
１４２，２４２，３４２，４４２，５４２ 動作保証値記憶部
１４３，２４３，３４３，４４３，５４３ エラーデータ収集部
１４４，２４４，３４４，４４４，５４４ 動作保証値試験部
１４５，２４５，３４５，４４５，５４５ 動作保証外試験部
１４６，２４６，３４６，４４６，５４６ 閾値履歴記憶部
１４７，２４７，３４７ 温度負荷試験制御部
２１０ 電子部品
２２０ 冷却部
３１０ 通信処理部品
３２０ 試験データ付与部
３５０ 試験データ分離部
４１０ メモリモジュール
４２０，５２０ 可変電源部
４４１，５４１ 電圧制御部
４４７，５４７ 電圧負荷試験制御部
５１０ ＦＡＮ
５３０ 回転数監視部
６００ コンピュータ
６１０ ＣＰＵ
６２０ ＲＡＭ
６３０ ＲＯＭ
６４０ Ｉ／Ｏインタフェース
６５０ 不揮発性メモリ

Claims (10)

1. 経年劣化する部品から構成される電子装置であって、
   前記経年劣化する部品に通常の使用状態より高い環境負荷を与える環境負荷付与手段と、
   前記環境負荷付与手段により通常の使用状態より高い環境負荷が与えられた部品の異常を検出する異常検出手段と、
   前記異常検出手段により検出された異常に基づいて前記部品の故障予測を行う故障予測手段と
   を備えたことを特徴とする電子装置。
2. 前記環境負荷付与手段は、電子装置の動作を保証する環境と動作を保証しない環境との境界値である動作保証値の環境負荷または動作保証範囲内で動作保証値に近い値の環境負荷を部品に与えることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
3. 前記故障予測手段は、前記異常検出手段により検出された異常の発生率が所定の値より大きい場合に故障が発生すると予測することを特徴とする請求項２に記載の電子装置。
4. 前記環境負荷付与手段は、電子装置の動作を保証する環境と動作を保証しない環境との境界値である動作保証値を超えた環境負荷である動作保証外負荷を部品に与えることを特徴とする請求項１に記載の電子装置。
5. 前記故障予測手段は、前記異常検出手段により検出された異常の発生率が所定の故障閾値となる環境負荷値に基づいて故障発生予測を行うことを特徴とする請求項４に記載の電子装置。
6. 前記環境負荷付与手段は、温度負荷を環境負荷として部品に与えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の電子装置。
7. 前記環境負荷付与手段は、部品への印加電圧を変動させることによって電圧負荷を環境負荷として部品に与えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の電子装置。
8. 経年劣化する経年劣化部品の故障予測を行う故障予測方法であって、
   電子装置を構成する経年劣化部品に通常の使用状態より高い環境負荷を与える環境負荷付与工程と、
   前記環境負荷付与工程により通常の使用状態より高い環境負荷が与えられた経年劣化部品の異常を検出する異常検出工程と、
   前記異常検出工程により検出された異常に基づいて前記経年劣化部品の故障予測を行う故障予測工程と
   を含んだことを特徴とする故障予測方法。
9. 経年劣化する経年劣化部品の故障予測を行う故障予測プログラムであって、
   電子装置を構成する経年劣化部品に通常の使用状態より高い環境負荷を与える環境負荷付与手順と、
   前記環境負荷付与手順により通常の使用状態より高い環境負荷が与えられた経年劣化部品の異常に基づいて該部品の故障予測を行う予測手順と
   を電子装置に内蔵されたコンピュータに実行させることを特徴とする故障予測プログラム。
10. 経年劣化する経年劣化部品の故障予測を行う故障予測プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体であって、
    電子装置を構成する経年劣化部品に通常の使用状態より高い環境負荷を与える環境負荷付与手順と、
    前記環境負荷付与手順により通常の使用状態より高い環境負荷が与えられた経年劣化部品の異常に基づいて該部品の故障予測を行う予測手順と
    を電子装置に内蔵されたコンピュータに実行させる故障予測プログラムを記録したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
    
    

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