系统可靠性问题
系统由若干个部件串接而成，只要一个部件出现故障，系统就不能正常工作，为提高系统可靠性每个部件都装有备件，一旦原部件出现故障，备件就自动进入系统。显然，备件越多系统可靠性越大，但费用也越高。问题是在一定的费用下，如何配置各部件使系统的可靠性最大。
(1) 由n 个部件串接的系统，当部件k 配置j 个备件时，该部件正常工作的概率及费用均已知，在总费用不超过定值的条件下，建立使系统的可靠性最大的模型。
解答：部件k 配置j 个备件时正常工作的概率p kj 及费用c kj ，总费用为定值M.
j k P , j k C ,
目标函数 ∏==n
k j k P z 1
,m a x
约束条件∑=<=n
k j k M C 1
,
(2) 设n =3且每个部件至多配置3个备件，部件k 配置j 个备件时正常工作的概率p kj 及费用c kj 如下：
总费用不超过10，如何配置各部件的备件数使系统的可靠性最大。
设j k x ,为0-1变量，1表示部件k 配置j 个备件，0表示部件k 不配置j 个备件。
目标函数)(max 3
1
3
1
∏∑===k j kj kj x P z
约束条件：
?
??
??
?
???=====<=∑∑∑===3
,2,13,2,11,03
,2,1,110
)(3
13131j k x k x x C kj j kj k j kj kj 或 model: sets:
bujian/1..3/; beijian/1..3/;
link(bujian,beijian):p,c,x; endsets data:
p=0.5 0.7 0.9 0.7 0.8 0.9 0.6 0.8 0.9; c=2 4 5 3 5 6 1 2 3; enddata
max=@prod(bujian(k):@sum(beijian(j):p(k,j)*x(k,j))); @sum(bujian(k):@sum(beijian(j):c(k,j)*x(k,j)))<=10; @for(bujian(k):@sum(beijian(j):x(k,j))=1); @for(link:@bin(x)); end
Linearization components added: Constraints: 216 Variables: 54 Integers: 54
Global optimal solution found.
Objective value: 0.5040000 Extended solver steps: 0 Total solver iterations: 20
Variable Value Reduced Cost P( 1, 1) 0.5000000 0.000000 P( 1, 2) 0.7000000 0.000000 P( 1, 3) 0.9000000 0.000000 P( 2, 1) 0.7000000 0.000000 P( 2, 2) 0.8000000 0.000000
P( 2, 3) 0.9000000 0.000000 P( 3, 1) 0.6000000 0.000000 P( 3, 2) 0.8000000 0.000000 P( 3, 3) 0.9000000 0.000000 C( 1, 1) 2.000000 0.000000 C( 1, 2) 4.000000 0.000000 C( 1, 3) 5.000000 0.000000 C( 2, 1) 3.000000 0.000000 C( 2, 2) 5.000000 0.000000 C( 2, 3) 6.000000 0.000000 C( 3, 1) 1.000000 0.000000 C( 3, 2) 2.000000 0.000000 C( 3, 3) 3.000000 0.000000 X( 1, 1) 0.000000 0.000000 X( 1, 2) 0.000000 0.000000 X( 1, 3) 1.000000 0.000000 X( 2, 1) 1.000000 0.000000 X( 2, 2) 0.000000 0.000000 X( 2, 3) 0.000000 0.000000 X( 3, 1) 0.000000 0.000000 X( 3, 2) 1.000000 0.000000 X( 3, 3) 0.000000 0.000000
Row Slack or Surplus Dual Price
1 0.5040000 1.000000
2 0.000000 0.000000
3 0.000000 0.000000
4 0.000000 0.000000
5 0.000000 0.000000
人机系统可靠性计算(标准版) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0772
人机系统可靠性计算(标准版) (一)、系统中人的可靠度计算 由于人机系统中人的可靠性的因素众多且随机变化，因此人的可靠性是不稳定的。人的可靠度计算(定量计算)、也是很困难的。 1．人的基本可靠度 系统不因人体差错发生功能降低和故障时人的成功概率，称为人的基本可靠度，用r表示。人在进行作业操作时的基本可靠度可用下式表示： r＝a1a2a3(4—13)、 式中a1——输入可靠度，考虑感知信号及其意义，时有失误； a2——判断可靠度，考虑进行判断时失误； a3——输出可靠度，考虑输出信息时运动器官执行失误，如按错开关。
上式是外部环境在理想状态下的可靠度值。a1，a2，a3，各值如表4—5所示。 人的作业方式可分为两种情况，一种是在工作时间内连续性作业，另一种是间歇性作业。下面分别说明这两种作业人的可靠度的确定方法。 (1)、连续作业。在作业时间内连续进行监视和操纵的作业称为连续作业，例如控制人员连续观察仪表并连续调节流量；汽车司机连续观察线路并连续操纵方向盘等。连续操作的人的基本可靠度可以用时间函数表示如下： 式中r(t)、——连续性操作人的基本可靠度； t——连续工作时间； l(t)、——t时间内人的差错率。 (2)、间歇性作业。在作业时间内不连续地观察和作业，称为间歇性作业，例如，汽车司机观察汽车上的仪表，换挡、制动等。对间歇性作业一般采用失败动作的次数来描述可靠度，其计算公式为：r＝l一p(n／N)、(4—15)、式中N失败动作次数；
可靠性理论与方法报告 报告名称：复杂系统的可靠性分析姓名：杨天元 学号：u200910106 班级：统计0902班
摘要 在本文中，先后对串联系统稳定性、并联系统稳定性以及复杂系统稳定性进行了较为详细的理论分析。并利用matlab进行相应的仿真，以验证理论计算的结果，同时还对三类系统进行了相应的灵敏度分析。 在串联系统中，系统的可靠性等于各部件可靠性之积。在串联系统可靠性灵敏性分析中发现，串联系统稳定性对可靠性最低的部件最为敏感。在并联系统中，系统的失效率等于各部件均失效的概率，并联系统中的关键部件是可靠性最高的部件。在复杂系统中，系统可靠性可由串联系统、并联系统可靠性的计算方法组合而得到，在灵敏度分析中发现，复杂系统可靠性对那些较为“薄弱”的部件的依赖性较大，具体来说，在串联系统中的薄弱部件是可靠性较低的部件，在并联系统中的薄弱部件是可靠性较高的部件。 关键字：串联系统，并联系统，复杂系统，可靠性，灵敏性分析
目录 摘要 .................................................................................................................................................. I I 1 序言 . (1) 可靠性数学 (1) 可靠性物理 (1) 可靠性工程 (2) 可靠性教育和管理 (2) 2 串联系统可靠性分析 (3) 串联系统 (3) 仿真 (3) 串联系统性能灵敏性分析 (6) 3 并联系统可靠性分析 (9) 并联系统 (9) 仿真 (9) 并联系统灵敏性分析 (12) 4 复杂系统可靠性分析 (15) 复杂系统 (15) 仿真 (16) 复杂系统灵敏性分析 (19) 总结与展望 (21)
计算机控制系统可靠性设计 班级：机制1202班姓名：杨鹤青学号：U201210570 摘 随着计算机控制系统广泛、深入地渗透到人们的生活中,因其可靠性题 要： 而潜在的巨大危害日益凸显。因此，设计具有高可靠性能的计算机控制系统成为必然。目前，针对复杂环境中计算机控制系统的可靠性研究设计已经获得了某些研究成果，且其具有广泛的应用前景。本文就提高计算机控制系统可靠性理论进行了分析，阐述了一些通用的可靠性设计方法。 关键词：计算机控制系统；高可靠性；系统设计 1 研究背景和意义 地球上第一台由多达一万八千只电子管构成的电子计算机ENIAC,因其可 靠性不能满足实际应用的需要，应用不是很广泛。然而，随着半导体技术的突飞猛进,计算机很快在银行存取款、座位预定、交通管制、生产及库存管理、医疗设备、通讯以及军事武器的应用等方面得到广泛应用。在现阶段,伴随着互联网应用的普及的及控制技术发展的进步,人类已经进入新的物联网时代。由此必然使计算机控制系统的应用更加深入的渗透到人们生活的各个领域,给我们的生活带来革命性的变化使人们生活更加舒适。 在物联网时代计算机控制系统已经深入的渗透到人们的生活中,例如：可以通过计算机控制系统实现如交通管理、远程视频监控、远程医疗等等。目前, 计算机控制系统在人们的生产活动、经济活动和社会活动中已无处不在。在人们在享受到了计算机控制系统给我们带来的快捷舒适的同时也最大程度的整合了社会资源节约了人力财力,从而有效节约了成本。因而,计算机控制系统的普及应用已成为社会发展的必然趋势。在享受到计算机控制系统的普及应用所带来的巨大进步的同时也面临着由此带来的新挑战,即计算机控制系统的不可靠。由于计算机控制系统的不可靠性所带来的危害使其潜在巨大威胁,由此带来的担忧是正常的。例如：在被国际航天界称为“黑色96 ”的1996 年,俄罗斯质子号火箭、美国哥伦比亚航天飞机、法国阿里安火箭均在发射中遭到重创。
计算机系统的可靠性是制从它开始运行（t=0)到某时刻t这段时间内能正常运行的概率，用R(t)表示． 所谓失效率是指单位时间内失效的元件数与元件总数的比例，以λ表示，当λ为常数时，可靠性与 失效率的关系为： Ｒ（λ）=e-λu(λu为次方） 两次故障之间系统能够正常工作的时间的平均值称为平均为故障时间(MTBF) 如：同一型号的1000台计算机，在规定的条件下工作1000小时，其中有10台出现故障 ，计算机失效率：λ=10/(1000*1000)=1*10-5(5为次方） 千小时的可靠性：R(t)=e-λt=e(-10-5*10^3(3次方）＝0.99 平均故障间隔时间MTBF=1/λ=1/10-5=10-5小时． 1）表决系统可靠性 表决系统可靠性：表决系统是组成系统的n个单元中，不失效的单元不少于k（k介于1和n之间），系统就不会失效的系统，又称为k/n系统。图12.8-1为表决系统的可靠性框图。通常n个单元的可靠度相同，均为R，则可靠性数学模形为： 这是一个更一般的可靠性模型，如果k=1，即为n个相同单元的并联系统，如果k=n，即为n个相同单元的串联系统。 2）冷储备系统可靠性 冷储备系统可靠性(相同部件情况)：n个完全相同部件的冷贮备系统,(待机贮备系统),转换开关s为理想开关Rs=1,只要一个部件正常,则系统正常。所以系统的可靠度： 图12.8.2 待机贮备系统
3）串联系统可靠性 串联系统可靠性：串联系统是组成系统的所有单元中任一单元失效就会导致整流器个系统失效的系统。下图为串联系统的可靠性框图。假定各单元是统计独立的，则其可靠性数学模型为 式中，Ra——系统可靠度；Ri——第i单元可靠度 多数机械系统都是串联系统。串联系统的可靠度随着单元可靠度的减小及单元数的增多而迅速下降。图12.8.4表示各单元可靠度相同时Ri和nRs的关系。显然，Rs≤min(Ri),因此为提高串联系统的可靠性,单元数宜少,而且应重视串联系统的可靠性,单元数宜少,而且应重视改善最薄弱的单元的可靠性。 4）并联系统可靠性 并联系统可靠性：并联系统是组成系统的所有单元都失效时才失效的失效的系统。图12.8.5为并联轴系统的可靠性框图。假定各单元是统计独立的，则其可靠性数学模型为 式中 Ra——系统可靠度 Fi——第i单元不可靠度
龙源期刊网 https://www.doczj.com/doc/a23475005.html, 工业自动控制系统可靠性分析 作者：靳永全 来源：《中国科技博览》2012年第32期 [摘要]：分析了影响工业自动控制系统可靠性的因素，从硬件、软件及编程组态方面，提出了提高可靠性的措施；硬件方面从一次元件及接地方面进行了论述；软件方面包括：I/O信号的处理、程序设计及监视报警等。 中图分类号：TG453+.9 文献标识码：TG 文章编号：1009-914X（2012）32- 0389 -01 1、引言 自动控制系统现在广泛应用于工业生产中，其本身主要由四部分组成：控制器、被控对象、执行机构和变送器，其中任何一个环节的任何一个部件出现故障，都会影响到系统的正常工作。因此针对这些环节进行分析，采取相应的措施可有效提高自动控制系统的可靠性。 2、影响自动控制系统可靠性的因素 自动控制系统本身具有较高的可靠性，其影响因素主要来至于外部，一方面来自于输入输出信号，另一方面来至于就地一次元件；另外逻辑组态的缺陷同样会影响控制系统的可靠性。 2.1 输入输出信号对系统可靠性的影响 控制系统输入输出信号的正确性直接影响到系统的可靠性，如果输入到控制系统的信号不正确，系统将无法确定当前系统及设备状况，甚至给监控人员错误的信息，从而做出不正确的决策，造成故障，影响系统的可靠性。而造成输入输出信号的错误主要有以下几方面的因素： 2.1.1辐射的干扰 控制系统输入信号的辐射干扰主要由电力网络、雷电、无线电广播、高频设备等产生的。辐射干扰对控制系统的影响主要有两个方面，一方面是对控制系统内部的辐射，由控制系统内部电路感应而产生干扰；另一个方面是对控制系统通信网络的辐射，由通迅及信号线路引入到控制系统而产生干扰。辐射干扰主要与电磁场的强度特别是频率有关，通常采用屏蔽或信号隔离的方法，减小干扰的影响，提高系统的可靠性。 2.1.2来自接地系统的干扰 正确的接地可有效避免信号的干扰，提高信号的正确性。如果接地不当，不仅不能减少干扰，反而会影响信号的精度，甚至引入错误的信号。控制系统的接地主要有系统接地、设备接
文件编号：RHD-QB-K8474 （安全管理范本系列） 编辑：XXXXXX 查核：XXXXXX 时间：XXXXXX 人机系统可靠性计算示 范文本
人机系统可靠性计算示范文本 操作指导：该安全管理文件为日常单位或公司为保证的工作、生产能够安全稳定地有效运转而制定的，并由相关人员在办理业务或操作时进行更好的判断与管理。，其中条款可根据自己现实基础上调整，请仔细浏览后进行编辑与保存。 (一)、系统中人的可靠度计算 由于人机系统中人的可靠性的因素众多且随机变化，因此人的可靠性是不稳定的。人的可靠度计算(定量计算)、也是很困难的。 1．人的基本可靠度 系统不因人体差错发生功能降低和故障时人的成功概率，称为人的基本可靠度，用r表示。人在进行作业操作时的基本可靠度可用下式表示： r＝a1a2a3 (4—13)、 式中a1——输入可靠度，考虑感知信号及其意义，时有失误；
a2——判断可靠度，考虑进行判断时失误； a3——输出可靠度，考虑输出信息时运动器官执行失误，如按错开关。 上式是外部环境在理想状态下的可靠度值。 a1，a2，a3，各值如表4—5所示。 人的作业方式可分为两种情况，一种是在工作时间内连续性作业，另一种是间歇性作业。下面分别说明这两种作业人的可靠度的确定方法。 (1)、连续作业。在作业时间内连续进行监视和操纵的作业称为连续作业，例如控制人员连续观察仪表并连续调节流量；汽车司机连续观察线路并连续操纵方向盘等。连续操作的人的基本可靠度可以用时间函数表示如下： 式中r(t)、——连续性操作人的基本可靠度； t——连续工作时间；
l(t)、——t时间内人的差错率。 (2)、间歇性作业。在作业时间内不连续地观察和作业，称为间歇性作业，例如，汽车司机观察汽车上的仪表，换挡、制动等。对间歇性作业一般采用失败动作的次数来描述可靠度，其计算公式为：r＝l一p(n／N)、(4—15)、式中N 失败动作次数； n——失败动作次数； p——概率符号。 2．人的作业可靠度 考虑了外部环境因素的人的可靠度RH为： RH＝1-bl·b2·b3·b4·bs(1—r)、(4一16)、 式中b1——作业时间系数； b2——作业操作频率系数； b3——作业危险度系数；
《可靠性理论》模拟题（补） 一.名词解释 1.可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。 2. 可靠性设计：系统可靠性设计是指在遵循系统工程规范的基础上，在系统设计过程中，采用一些专门技术，将可靠性“设计”到系统中去，以满足系统可靠性的要求。 3. 最小割集和最小径集：最小割集就是引起顶上事件发生所必需的最低限度的割集。最小径集就是顶上事件不发生所需的最低限度的径集。 4. 网络：连接不同点之间的路线系统或通道系统。 5.广义可靠性：广义可靠性是指产品在其整个寿命期限内完成规定功能的能力，它包括可靠性（即狭义可靠性）与维修性。 6.可靠性指标分配：指根据系统设计任务书中规定的可靠性指标（经过论证和确定的可靠性指标），按照一定的分配原则和分配方法，合理的分配给组成该系统的各分系统、设备、单元和元器件，并将它们写入相应的设计任务书或经济技术合同中。 7. 降额设计：使元器件或设备工作时所承受的工作应力（电应力或温度应力），适当低于元器件或设备规定的额定值，从而达到降低基本故障率、提高使用可靠性的目的。 8. 人机系统：指人与其所控制的机器相互配合,相互制约,并以人为主导而完成规定功能的工作系统。 二.填空题 1.可靠性的定义包含有五个方面的内容，它们是：对象、使用条件、使用期限、规定的功能、概率等。 2.由三种失效率曲线所反应，表现产品在其全部工作过程中的三个不同时期分别是：早期失效期、偶然失效期、耗损失效期。 3.对于可修复的产品，其平均无故障工作时间或平均故障间隔称为平均寿命。 4.失效率函数为常数λ时，可靠度函数表达式可写为： t e t Rλ- = )(。 5.系统进行可靠度分配时，若已知各元件的预计失效率，而进行分配的方法称为阿林斯分配法。 6.简单求解网络可靠度的常用方法有状态枚举法、全概率分解法、最小割集法、最小径集法、不交布尔代数运算规则。 7.割集和径集中反应导致顶上事件发生所必需的最低限度的是最小割集；反应顶上事件不发生所需的最低限度的是最小径集。 8.常用的可靠性特征量有：可靠度、失效率、平均寿命、可靠寿命等。 9.产品失效率曲线一般可分为：递减型失效率曲线、恒定型失效率曲线、递增型失效率曲线。
PLC控制系统的可靠性分析及设计 国增海 摘要:：分析了影响PLC控制系统可靠性的主要因素，给出了衡量PLC控制系 统可靠性的参数及计算公式，并就提高PLC控制系统可靠性的硬件措施及设计方法进行分析。 关键字：PLC控制系统可靠性干扰设计 正文 一、引言 多年来可编程控制器(以下简称PLC)从其产生到现在，实现了接线逻辑到存储逻辑的飞跃；其功能从弱到强，实现了逻辑控制到数字控制的进步；其应用领域从小到大，实现了单体设备简单控制到胜任运动控制、过程控制及集散控制等各种任务的跨越。今天的PLC在处理模拟量、数字运算、人机接口和网络的各方面能力都已大幅提高，成为工业控制领域的主流控制设备，在各行各业发挥着越来越大的作用。 二、影响PLC控制系统的可靠性因素 在工程实践中，PLC(可编程控制器)常用来组成生产过程控制系统。,PLC控制系通常由,PLC和生产现场设备组成。PLC包括中央处理器、主机箱、扩展机箱及相关的网络与外部设备；生产现场设备包括继电器、接触器、各种开关、极限位置、安全保护、传感器、仪表、接线盒、接线端子、电动机、电源线、地线、信号线等。它们当中任何一个出现故障都会影响系统正常工作。因此，分析其对系统可靠性影响的程度，是进行可靠性设计、提高控制系统工作可靠性的重要依据。就PLC本身而言，其工作可靠性是非常高的。有资料表明，在PLC控制系统故障中，PLC的故障仅占系统故障的5%，如图1示。
由图可见，PLC控制系统的故障主要发生在生产现场设备中，通常占系统故障的95%；与PLC相接的输入、输出设备的可靠性是影响PLC控制系统可靠性的主要因素。 三、提高PLC控制系统可靠性的硬件措施 干扰的形成需要同时具备3要素，即干扰源、藕合通道和对干扰敏感的受扰体。因此抗干扰的原则是抑制干扰源、破坏干扰通道和提高受扰体的抗干扰能力。硬件抗于扰技术是系统设计时的首选措施，它能有效抑制干扰源，阻断干扰传输通道。 1、电源的选择 电网于扰串入PLC系统主要通过供电电源(如CPU电源、I／0电源等)、变送器供电电源和与PLC系统具有直接电气连接的仪表供电电源等耦合而来。 对于PLC系统供电的电源，一般都采用隔离性能较好的隔离变压器；对于变送器和共用信号仪表供电应选择分布电容小、抑制带大(如采用多次隔离和屏蔽及漏感技术)的配电器，以减少干扰。 2、输入输出的保护 输入通道中的检测信号一般较弱，传输距离可能较长。检测现场干扰严重和电路构成往往模数混杂等因素使输入通道成为PLC系统中最主要的干扰进入通道。在输出通道中，功率驱动部分和驱动对象也可能产生较严重的电气嗓声，并通过输出通道藕合作用进入系统。 ①采用数字传感器。采用频率敏感器件或由敏感参量R、L、c构成的振荡器等方法使传统的模拟传感器数字化，多数情况下其输出为TTL电瓶的脉掉量，而脉冲量抗干扰能力强。 ②对输入输出通道进行电气隔离。用于隔离的主要器件有隔离放大器、隔离变压器、纵向扼流圈和光电耦合器等，其中应用最多的是光电耦合器。利用光耦合两个电路的地环隔开，两电路即拥有各自的地电位基准，它们相互独立而不会造成干扰。 ③模拟量的输入输出可采用V/F、F/V转换器。V/F(电压/频率)转换过程是对输入信号的时间积分，因而能对噪声或变化的输入信号进行平滑，所以抗于扰能力强。 四、PLC控制系统的可靠性设计 对于一个电控系统来说，可靠性设计的主要任务是预测和预防系统所有可能发生的故障，确定系统潜在的隐患和薄弱环节，通过设计预防和设计改进，有效地消除隐患和薄弱环节，使系统达到规定的可靠性要求。可靠性设计的方法通常包括：制定和贯彻可靠性设计准则，元器件、零部件的正确选择与使用，降额设计，冗余设计，耐环境设计，热设计，电磁兼容设计，动态设计（健壮设计）等内容。 如前述，PLC作为一种高可靠性的控制装置，在其所组成的控制系统中，系统的可靠性主要取决于与它的输入、输出端相连接，处于生产现场的输入信号元件、输出执行元件的可靠性。因此，采用高质量的元器件，对故障率较高的元器件进行状态监控和故障诊断，充分利用PLC内部丰富的软元件代替某些元器件或者屏蔽输入的误信号，对关键部位采用冗余设计以确保工作可靠等，都是提高PLC 控制系统可靠性的有效措施。 1、尽量使用成熟技术和高质量元器件，防范和化解故障风险
编订：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 人机系统可靠性计算 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑
文件编号：KG-AO-3138-34 人机系统可靠性计算 使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对目的、要求、方式、方法、进度等进行 具体的部署，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或 活动达到预期的水平。下载后就可自由编辑。 (一)、系统中人的可靠度计算 由于人机系统中人的可靠性的因素众多且随机变化，因此人的可靠性是不稳定的。人的可靠度计算(定量计算)、也是很困难的。 1．人的基本可靠度 系统不因人体差错发生功能降低和故障时人的成功概率，称为人的基本可靠度，用r表示。人在进行作业操作时的基本可靠度可用下式表示： r＝a1a2a3 (4—13)、 式中a1——输入可靠度，考虑感知信号及其意义，时有失误； a2——判断可靠度，考虑进行判断时失误； a3——输出可靠度，考虑输出信息时运动器官执行失误，如按错开关。
上式是外部环境在理想状态下的可靠度值。a1，a2，a3，各值如表4—5所示。 人的作业方式可分为两种情况，一种是在工作时间内连续性作业，另一种是间歇性作业。下面分别说明这两种作业人的可靠度的确定方法。 (1)、连续作业。在作业时间内连续进行监视和操纵的作业称为连续作业，例如控制人员连续观察仪表并连续调节流量；汽车司机连续观察线路并连续操纵方向盘等。连续操作的人的基本可靠度可以用时间函数表示如下： 式中 r(t)、——连续性操作人的基本可靠度； t——连续工作时间； l(t)、——t时间内人的差错率。 (2)、间歇性作业。在作业时间内不连续地观察和作业，称为间歇性作业，例如，汽车司机观察汽车上的仪表，换挡、制动等。对间歇性作业一般采用失败动作的次数来描述可靠度，其计算公式为： r＝l一p(n／N)、 (4—15)、式中 N 失败动作次
人机系统可靠性计算 (一)系统中人的可靠度计算 由于人机系统中人的可靠性的因素众多且随机变化，因此人的可靠性是不稳定的。人的可靠度计算(定量计算)也是很困难的。 1．人的基本可靠度 系统不因人体差错发生功能降低和故障时人的成功概率，称为人的基本可靠度，用r表示。人在进行作业操作时的基本可靠度可用下式表示： r＝a1a2a3 (1—26) 式中a1——输入可靠度，考虑感知信号及其意义，时有失误； a2——判断可靠度，考虑进行判断时失误； a3——输出可靠度，考虑输出信息时运动器官执行失误，如按错开关。 上式是外部环境在理想状态下的可靠度值。a1，a2，a3，各值如表1—11所示。 表1--11可靠度计算 作业类别内容a1～a3 a2 简单一般复杂变量在6个以下，已考虑人机工程学原则 变量在10个以下 变量在10个以上，考虑人机工程学不充分 0．9995～0．9999 0．9990～0．9995 0．990～0．999 0．999 0．995 0．990 人的作业方式可分为两种情况，一种是在工作时间内连续性作业，另一种是间歇性作业。下面分别说明这两种作业人的可靠度的确定方法。 (1)连续作业。在作业时间内连续进行监视和操纵的作业称为连续作业，例如控制人员连续观察仪表并连续调节流量；汽车司机连续观察线路并连续操纵方向盘等。 连续操作的人的基本可靠度可以用时间函数表示如下： r(t)＝exp[∫0+∞l(t)dt] (1—27) 式中r(t)——连续性操作人的基本可靠度； t——连续工作时间； l(t)——t时间内人的差错率。 (2)间歇性作业。在作业时间内不连续地观察和作业，称为间歇性作业，例如，汽车司机观察汽车上的仪表，换挡、制动等。对间歇性作业一般采用失败动作的次数来描述可靠度，其计算公式为： r＝l一p(n／N) (1—28) 式中N——总动作次数；
2.1 概述 2.1.1 安全性和可靠性概念 [10] 安全性是指不发生事故的能力，是判断、评价系统性能的一个重要指标。它表明系 统在规定的条件下，在规定的时间内不发生事故的情况下，完成规定功能的性能。其中事故指的是使一项正常进行的活动中断，并造成人员伤亡、职业病、财产损失或损害环境的意外事件。 可靠性是指无故障工作的能力，也是判断、评价系统性能的一个重要指标。它表明 系统在规定的条件下，在规定的时间内完成规定功能的性能。系统或系统中的一部分不能完成预定功能的事件或状态称为故障或失效。系统的可靠性越高，发生故障的可能性越小，完成规定功能的可能性越大。当系统很容易发生故障时，则系统很不可靠。 2.1.2 安全性和可靠性的联系与区别 [10] 在许多情况下，系统不可靠会导致系统不安全。当系统发生故障时，不仅影响系统 功能的实现，而且有时会导致事故，造成人员伤亡或财产损失。例如，飞机的发动机发生故障时，不仅影响飞机正常飞行，而且可能使飞机失去动力而坠落，造成机毁人亡的后果。故障是可靠性和安全性的联结点，在防止故障发生这一点上，可靠性和安全性是一致的。因此，采取提高系统可靠性的措施，既可以保证实现系统的功能，又可以提高系统的安全性。 但是，可靠性还不完全等同于安全性。它们的着眼点不同：可靠性着眼于维持系统 功能的发挥，实现系统目标；安全性着眼于防止事故发生，避免人员伤亡和财产损失。可靠性研究故障发生以前直到故障发生为止的系统状态；安全性则侧重于故障发生后故障对系统的影响。 由于系统可靠性与系统安全性之间有着密切的关联，所以在系统安全性研究中广泛 利用、借鉴了可靠性研究中的一些理论和方法。系统安全性分析就是以系统可靠性分析为基础的。 2.1.3 系统安全性评估 系统安全性评估是一种从系统研制初期的论证阶段开始进行，并贯穿工程研制、生 产阶段的系统性检查、研究和分析危险的技术方法。它用于检查系统或设备在每种使用模式中的工作状态，确定潜在的危险，预计这些危险对人员伤害或对设备损坏的可能性，并确定消除或减少危险的方法，以便能够在事故发生之前消除或尽量减少事故发生的可能性或降低事故有害影响的程度 [11] 。 系统安全性评估主要是分析危险、识别危险，以便在寿命周期的所有阶段中能够消 除、控制或减少这些危险。它还可以提供用其它方法所不能获得的有关系统或设备的设计、使用和维修规程的信息，确定系统设计的不安全状态，以及纠正这些不安全状态的7方法。如果危险消除不了，系统安全性评估可以指出控制危险的最佳方法和减轻未能控制的危险所产生的有害影响的方法。此外，系统安全性评估还可以用来验证设计是否符合规范、标准或其他文件规定的要求，验证系统是否重复以前的系统中存在的缺陷，确定与危险有关的系统接口。 从广义上说，系统安全性评估解决下列问题： 1、什么功能出现错误？ 2、它潜在的危害是什么？
DCS控制系统可靠性的提高 在生产全过程中，加强人员安全管理和技术培训，尽可能地优化和改良设备，是发电厂提高可靠性的重要方面。对发电厂而言，发电设备可靠性是一项综合性指标，主要包括：非计划停运次数、等效可用系数、等效非计划停运系数、降低出力次数、利用小时数等，通过这些指标可以比较全面地了解一个发电厂安全稳定运行水平。 在电力日益紧张的今天，如何提高设备可靠性愈来愈受到各个电厂的重视。本文作者根据自己长期在电厂从事热控检修工作的经验，从DCS 控制系统角度，就控制系统选型、设备安装、程序设计和调试验收以及技术培训等方面，就如何提高整个DCS控制系统的可靠性进行了阐述。 1、DCS控制系统可靠性 随着国民经济的发展和人民生活质量的提高，电力对国民经济的重要性和人民生活质量的提高之间的关系越来越紧密。由于电力生产的特殊性，在“抓安全，重效益”的企业目标下，提高电力可靠性变成了一项社会性的工作。只有充分发挥各级管理人员的积极性和创造力，依靠技术的进步，有效调动全体员工的能动性，才能把提高发电设备可靠性这项工作做得更细、更实，以取得良好的绩效。 对于大型电厂，控制系统的可靠性对整个电厂的安全可靠性生死攸关。上世纪七十年代左右，随着4C技术的发展和火电厂单机参数的提高，控制系统向功能分散、管理集中方向发展，其可靠性也得到了大大的提高，国外开始在大型电厂（站）中开始采用分散控制系统（DCS）。我国也于上世纪八十年代中后期在成套引进发电机组上应用DCS，至目前，新建机组在控制系统选型上均采用了各型成熟的DCS控制系统，单机容量较大的老机组也通过控制系统改造，基本采用了DCS 控制系统。 作为技术进步的体现，DCS控制系统的大范围推广，为电力生产的安全、经济运行作出了巨大贡献。但在国家电力体制改革后，尤其是市场经济的调控下，如何尽可能提高DCS控制系统的可靠性，从而保证电力生产的安全和经济，以尽可能提高安全和利润指标变成了一项越来越重要的工作。
安全管理编号：YTO-FS-PD700 人机系统可靠性计算通用版 In The Production, The Safety And Health Of Workers, The Production And Labor Process And The Various Measures T aken And All Activities Engaged In The Management, So That The Normal Production Activities. 标准/ 权威/ 规范/ 实用 Authoritative And Practical Standards
人机系统可靠性计算通用版 使用提示：本安全管理文件可用于在生产中，对保障劳动者的安全健康和生产、劳动过程的正常进行而采取的各种措施和从事的一切活动实施管理，包含对生产、财物、环境的保护，最终使生产活动正常进行。文件下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用。 (一)、系统中人的可靠度计算 由于人机系统中人的可靠性的因素众多且随机变化，因此人的可靠性是不稳定的。人的可靠度计算(定量计算)、也是很困难的。 1．人的基本可靠度 系统不因人体差错发生功能降低和故障时人的成功概率，称为人的基本可靠度，用r表示。人在进行作业操作时的基本可靠度可用下式表示： r＝a1a2a3 (4—13)、 式中a1——输入可靠度，考虑感知信号及其意义，时有失误； a2——判断可靠度，考虑进行判断时失误； a3——输出可靠度，考虑输出信息时运动器官执行失误，如按错开关。 上式是外部环境在理想状态下的可靠度值。a1，a2，a3，各值如表4—5所示。 人的作业方式可分为两种情况，一种是在工作时间内
浅谈PLC控制系统的可靠性设计 摘要：分析研究plc应用中的可靠性和抗干扰技术是十分必要的。要提高plc控制系统的可靠性，一是在硬件上采取措施;二是在软件上设计相应的保护程序;因此，plc控制系统的抗干扰非常重要。本文将主要探讨plc控制系统中常见的干扰源及其防范措施。 关键词：plc、可靠性设计、干扰源 abstract: the application of plc technology in the reliability and performance is essential. to improve the reliability of the plc control system, one measures in hardware; the second is in the software design the appropriate protection procedures; thus, plc control system interference is very important. this article will explore the plc control system, common sources of interference and its preventive measures. keywords: plc, reliability, design, sources of interference 1引言 plc控制系统的可靠性直接影响到企业的安全生产和经济运行，plc系统的抗干扰能力是整个系统可靠运行的关键。因此，分析研究plc应用中的可靠性和抗干扰技术是十分必要的。 2干扰源 plc系统的干扰源根据其来源分为内部干扰源和外部干扰源。内
系统可靠性计算就是软件设计师考试的一个重点,近些年几乎每次考试都会考到,但这个知识点的难度不高,了解基本的运算公式,即可轻松应对。 可靠性计算主要涉及三种系统,即串联系统、并联系统与冗余系统,其中串联系统与并联系统的可靠性计算都非常简单,只要了解其概念,公式很容易记住。冗余系统要复杂一些。在实际的考试当中,考得最多的就就是串并混合系统的可靠性计算。所以要求我们对串联系统与并联系统的特点有基本的了解,对其计算公式能理解、运用。 系统可靠性就是指从它可就是运行(t=0)到某时刻t这段时间内能正常运行的概率,用R(t)表示。所谓失效率,就是指单位时间内失效的原件数与元件总数的比例,用λ表示,当λ为常数时,可靠性与失效率的关系为 R(t)=е^(-λt) 计算机的RAS技术就就是指用可靠性R、可用性A与可维护性S三个指标衡量一个计算机系统。 下面将对这些计算的原理及公式进行详细的说明。 1.串联系统 假设一个系统由n个子系统组成,当且仅当所有的子系统都能正常工作时,系统才能正常工作,这种系统称为串联系统,如图1所示 设系统各个子系统的可靠性分别用表示, 则系统的可靠性。 如果系统的各个子系统的失效率分别用来表示, 则系
统的失效率。 系统越多可靠性越差,失效率越大。 2.并联系统 假如一个系统由n个子系统组成,只要有一个子系统能够正常工作,系统就能正常工作,如图2所示。 设系统各个子系统的可靠性分别用表示, 则系统的可靠性 。 假如所有子系统的失效率均为l,则系统的失效率为m: 在并联系统中只有一个子系统就是真正需要的,其余n-1个子系统都被称为冗余子系统。该系统随着冗余子系统数量的增加,其平均无故障时间也会增加。 串联就就是一个有问题就会瘫痪,并联只要有一个能用就没有问题。 3.串并混合系统 串并混合系统实际上就就是对串联系统与并联系统的综合应用。我们在此以实例说明串并混合系统的可靠性如何计算。 例1:
可靠性理论 一、名词解释 1、可靠性：产品在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。 2、失效率是指工作到某一时刻尚未失效的产品，在该时刻后，单位时间内发生失效的概率。 3、可靠性设计：系统可靠性设计是指在遵循系统工程规范的基础上，在系统设计过程中，采用一些专门技术，将可靠性“设计”到系统中去，以满足系统可靠性的要求。 4、最小割集和最小径集：最小割集就是引起顶上事件发生所必需的最低限度的割集。最小径集就是顶上事件不发生所需的最低限度的径集。 5、网络：连接不同点之间的路线系统或通道系统。 二、填空题 1、可靠度、失效率、平均寿命、可靠寿命 2、递减型失效率曲线、恒定型失效率曲线、递增型失效率曲线 3、平均寿命 4、 t e t Rλ- = )( 5、等同分配法 6、状态枚举法、全概率分解法、最小割集法、最小径集法、不交布尔代数运算规则。 7、或门、与门 8、均方根偏差设计法、最坏情况设计法、蒙特卡洛法 三、简答题 1、概述广义可靠性的定义和意义。 解：广义可靠性是指产品在其整个寿命期限内完成规定功能的能力，它包括可靠性（即狭义可靠性）与维修性。广义可靠性对于可修复产品和不可修复产品有不同的意义：对于可修复产品，除了要考虑提高其可靠性外，还应考虑提高其维修性；而对于不可修复产品来说，由于不存在维修的问题，只需考虑提高其可靠性即可。 2、概述并举例说明系统的工程结构图和可靠性框图间的关系。 解：系统的工程结构图是表示组成系统的单元之间的物理关系和工作关系，而可靠性框图则表示系统的功能与组成系统的单元之间的可靠性功能关系，是从可靠性角度出发研究系统与部件之间关系的逻辑图。 例如最简单的振荡电路，由一个电感L和一个电容C组成，在工程结构图中（图1），电感L和电容C是并联连接，但在可靠性框图中（图2），它们却是串联关系。
所谓失效率是指单位时间内失效的元件数与元件总数的比例，以λ表示，当λ为常数时，可靠性与 失效率的关系为： Ｒ（λ）=e-λu(λu为次方） 两次故障之间系统能够正常工作的时间的平均值称为平均为故障时间(MTBF) 如：同一型号的1000台计算机，在规定的条件下工作1000小时，其中有10台出现故障 ，计算机失效率：λ=10/(1000*1000)=1*10-5(5为次方） 千小时的可靠性：R(t)=e-λt=e(-10-5*10^3(3次方）＝ 平均故障间隔时间M TBF=1/λ=1/10-5=10-5小时． 1）表决系统可靠性 表决系统可靠性：表决系统是组成系统的n个单元中，不失效的单元不少于k（k介于1和n之间），系统就不会失效的系统，又称为k/n系统。图为表决系统的可靠性框图。通常n个单元的可靠度相同，均为R，则可靠性数学模形为： 这是一个更一般的可靠性模型，如果k=1，即为n个相同单元的并联系统，如果k=n，即为n个相同单元的串联系统。 2）冷储备系统可靠性 冷储备系统可靠性(相同部件情况)：n个完全相同部件的冷贮备系统,(待机贮备系统),转换开关s 为理想开关Rs=1,只要一个部件正常,则系统正常。所以系统的可靠度： 图12.8.2 待机贮备系统 3）串联系统可靠性 串联系统可靠性：串联系统是组成系统的所有单元中任一单元失效就会导致整流器个系统失效的系统。下图为串联系统的可靠性框图。假定各单元是统计独立的，则其可靠性数学模型为 式中，Ra——系统可靠度；Ri——第i单元可靠度
多数机械系统都是串联系统。串联系统的可靠度随着单元可靠度的减小及单元数的增多而迅速下降。图12.8.4表示各单元可靠度相同时Ri和nRs的关系。显然，Rs≤min(Ri),因此为提高串联系统的可靠性,单元数宜少,而且应重视串联系统的可靠性,单元数宜少,而且应重视改善最薄弱的单元的可靠性。 4）并联系统可靠性 并联系统可靠性：并联系统是组成系统的所有单元都失效时才失效的失效的系统。图12.8.5为并联轴系统的可靠性框图。假定各单元是统计独立的，则其可靠性数学模型为 式中 Ra——系统可靠度 Fi——第i单元不可靠度 Ri——第i单元可靠度 并联系统对提高系统的可靠度有显著的效果，图12.8.6表示各单元可靠度相同时Ri和n与Rs的关系，机械系统采用并联时，尺寸、重量、价格都随并联数n成倍地增加，因此不如电子、电讯设备中用得广泛。采用时并联数也不多。例如在动力装置、安全装置、制动装置采用并联时，常取n=2～3。 5）混联系统可靠性 混联系统可靠性：混联系统是由串联和并联混合组成的系统。图12.8.7a为混联系统的可靠性框图，其数学模型可运用串联和并联两种基本模型将系统中一些串联及半联部分简化为等效单元。例如图的a可按图中b，c，d的次序依次简化，则 图12.8.7混联系统及其简化 混联系统的两个典型情况为串并联系统（12.8.8a）和并串联系统（）。 串半联系统的数学模型为：
人机系统可靠性计算 (一)、系统中人的可靠度计算 由于人机系统中人的可靠性的因素众多且随机变化，因此人的可靠性是不稳定的。人的可靠度计算(定量计算)、也是很困难的。 1．人的基本可靠度 系统不因人体差错发生功能降低和故障时人的成功概率，称为人的基本可靠度，用r表示。人在进行作业操作时的基本可靠度可用下式表示： r＝a1a2a3 (4—13)、 式中a1——输入可靠度，考虑感知信号及其意义，时有失误； a2——判断可靠度，考虑进行判断时失误； a3——输出可靠度，考虑输出信息时运动器官执行失误，如按错开关。 上式是外部环境在理想状态下的可靠度值。a1，a2，a3，各值如表4—5所示。 人的作业方式可分为两种情况，一种是在工作时间内连续性作业，另一种是间歇性作业。下面分别说明这两种作业人的可靠度的确定方法。 (1)、连续作业。在作业时间内连续进行监视和操纵的作业称为连续作业，例如控制人员连续观察仪表并连续调节流量；汽车司机连续观察线路并连续操纵方向盘等。连续操作的人的基本可靠度可以用时间函数表示如下： 式中 r(t)、——连续性操作人的基本可靠度； t——连续工作时间； l(t)、——t时间内人的差错率。 (2)、间歇性作业。在作业时间内不连续地观察和作业，称为间歇性作业，例如，汽车司机观察汽车上的仪表，换挡、制动等。对间歇性作业一般采用失败动作的次数来描述可靠度，其计算公式为： r＝l一p(n／N)、 (4—15)、式中 N 失败动作次数； n——失败动作次数； p——概率符号。 2．人的作业可靠度 考虑了外部环境因素的人的可靠度RH为： RH＝1-bl·b2·b3·b4·bs(1—r)、 (4一16)、
系统可靠性计算是软件设计师考试的一个重点，近些年几乎每次考试都会考到，但这个知识点的难度不高，了解基本的运算公式，即可轻松应对。 可靠性计算主要涉及三种系统，即串联系统、并联系统和冗余系统，其中串联系统和并联系统的可靠性计算都非常简单，只要了解其概念，公式很容易记住。冗余系统要复杂一些。在实际的考试当中，考得最多的就是串并混合系统的可靠性计算。所以要求我们对串联系统与并联系统的特点有基本的了解，对其计算公式能理解、运用。 系统可靠性是指从它可是运行(t=0)到某时刻t这段时间内能正常运行的 概率，用R（t)表示。所谓失效率，是指单位时间内失效的原件数与元件总数的比例，用λ表示，当λ为常数时，可靠性与失效率的关系为 R(t)=е^(-λt) 计算机的RAS技术就是指用可靠性R、可用性A和可维护性S三个指标衡量一个计算机系统。 下面将对这些计算的原理及公式进行详细的说明。 1．串联系统 假设一个系统由n个子系统组成，当且仅当所有的子系统都能正常工作时，系统才能正常工作，这种系统称为串联系统，如图1所示 设系统各个子系统的可靠性分别用表示， 则系统的可靠性。 如果系统的各个子系统的失效率分别用来表示，
则系统的失效率。 系统越多可靠性越差，失效率越大。 2．并联系统 假如一个系统由n个子系统组成，只要有一个子系统能够正常工作，系统就能正常工作，如图2所示。 设系统各个子系统的可靠性分别用表示， 则系统的可靠性 。 假如所有子系统的失效率均为l，则系统的失效率为m： 在并联系统中只有一个子系统是真正需要的，其余n-1个子系统都被称为冗余子系统。该系统随着冗余子系统数量的增加，其平均无故障时间也会增加。 串联就是一个有问题就会瘫痪，并联只要有一个能用就没有问题。 3．串并混合系统 串并混合系统实际上就是对串联系统与并联系统的综合应用。我们在此以实例说明串并混合系统的可靠性如何计算。
不可修复系统和可修复系统可靠性分析比较 系统是指为了完成某一特定功能，由若干个彼此有联系而且又能相互协调工作的单元所组成的综合体。 顾名思义，可修复系统是指通过维修而恢复功能的系统。而不可修复系统是指系统或组成单元一旦发生故障，不再修复，处于报废状态的系统。不再修复的原因多种多样：在技术上不能修复、在经济方面不值得修复或者对于一次性设备系统没必要修复。 可修复系统和不可修复系统，前者是发生故障后，经过维修可以恢复到正常状态的系统。对于这种系统，主要是维修的速度和由发生故障恢复到正常状态所需要的时间。后者是发生故障后不能修复或者难以修复的系统。对于这样的系统，就需要在初始阶段进行可靠性设计，使之不发生故障或者难以发生故障。对于可修复系统要求它可靠地、不停机地连续工作，偶尔发生故障也要求停机时间尽可能缩短。而对于汽车、拖拉机、机床等非连续工作的产品，则只要求经常处在可用状态。飞机等按照时刻表运行的产品则要求有较严格的时间性。电力、煤气、通讯等设备由于公用性较强，因此要求这样的系统安全性要好，维修速度要高。因而我们在讨论可修复系统时应该研究可靠性、可维修性以及有效性等三个方面的内容。 对于不可维修系统来说，我们总是希望系统具有较高的可靠性，或者说系统不易发生故障。对于可维修系统来说，不仅如此，而且还希望产品本身一旦发生故障时，在规定的维修条件下，如何便于发现故障、排除故障，这称为维修性设计问题。 由于故障发生的原因、部位、程度不同，系统所处环境不同，以及维修工具及修理人员水平不同，因而修复时间是一个随机变量。因此，研究可修复系统的可靠性，不仅包含系统的狭义可靠性，而且还应包括维修因素在内的广义可靠性。 研究可修复系统的主要数学工具是随机过程，最常用的数学方法是马尔科夫过程方法。马尔科夫过程是：如果状态间的转移是随机性的，这个过程被称为随机过程，而对于那种其转移概率与过去有限次前的状态完全无关的过程，则叫做马尔科夫过程。显然马尔科夫过程是研究“无后效性”结构随机过程的一个很有用的数学模型。 此外，可修复系统和不可修复系统在一些概念的定义上也是有所不同的。如： 可靠度的观测值 a．对于不可修复的产品，是指直到规定的时间区间终了为止，能完成规定功能的产品数与在该时间区间开始时刻投入工作的产品数之比。 b．对于可修复产品是指一个或多个产品的无故障工作时间达到或超过规定时间的次数与观察时间内无故障工作的总次数之比。 平均寿命（平均无故障工作时间）的观测值