第十二章可靠性分析
12.1 主要功能
12.2 实例操作
12.1 主要功能
在精神卫生与社会医学研究中，经常需要借助量表来了解对象的某一特性。如常用的症状自评量表（SCL-90）即用于评定对象精神病症状的表现形式与强度；又如生活事件量表（LES）即用于对精神刺激进行定性和定量分析。在完成一份量表的编制工作后，或在准备将一份已有的量表作实际应用前，需要对量表的信度进行考核。
量表的使用是为了了解被测对象的某一特征，因而在编制一份量表时，所设立的一系列项目是为了体现量表需要测定的这一特征。如果所设立的测定项目无法获得这一特征，则表示该量表可靠性差，即信度低。所以，研究者有时需要了解量表中各测定项目之间的一致性（同质信度考核），有时需要将量表的测定项目按原编号的奇、偶数分半后，对各自的测定结果进行相关性检验（分半信度考核），等等，这就是量表的可靠性分析，亦即信度研究。
量表的可靠性分析可通过调用Reliability过程完成。
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12.2 实例操作
［例12.1］采用家庭环境量表（FES）研究30名女医师的家庭特征，测定结果按10个分量表的实际得分整理如下。请以此资料对FES的信度作评价。
编号No . 亲密
度
FES1
情感
表达
FES2
矛盾
性
FES3
独立
性
FES4
成功
性
FES5
知识
性
FES6
娱乐
性
FES7
道德
宗教
观
FES8
组织
性
FES9
控制
性
FES1
1 2 3 4 5 6 7 8 9
10
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12
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5
2
1
12.2.1 数据准备
激活数据管理窗口，定义变量名：亲密度、情感表达、矛盾性、独立性、成功性、知识性、娱乐性、道德宗教观、组织性、控制性等十个分量表的变量名依次是FES1、FES2、FES3、FES4、FES5、FES6、FES7、FES8、FES9、FES10，输入原始数据。
12.2.2 统计分析
激活Statistics菜单选Scale中的Reliability Analysis...项，弹出Reliability Analysis对话框（如图12.1示）。从对话框左侧的变量列表中选fes1~fes10共十个变量，点击 钮使之进入Items框。点击Model处的下拉菜单，系统提供5种分析模型：
图12.1 可靠性分析对话框
Alpha：计算信度系数Cronbach α值；
Split half：分半信度的分析；
Guttman：真实可靠性的Guttman低界；
Parallel：并行模型假定下的极大似然可靠性估计；
Strict parallel：严格并行模型假定下的极大似然可靠性估计。
本例选用Alpha模型。
点击Statistics...钮，弹出Reliability Analysis: Statistics对话框（图12.2），该对话框内含如下选项：
图12.2 可靠性分析的统计选项对话框
在Descriptives for栏中选Item、Scale、Scale if item deleted项，以指定对各项目、测定得分情况和项目与量表总体特征关系进行描述性统计；
在Summaries处有四个选项：Means、Variances、Covariances和Correlations，可分别要求系统计算在Descriptives for栏中指定对象的平均数、方差、协方差和相关系数，本例选Means、Variances和Correlations三项；
在Inter-Item处有Correlations和Covariances两项，前者可计算项目间的两两相关系数，后者可计算项目间的两两协方差值，本例选Correlations项；
在ANOVA Table处有None、F test、Friedman chi-square、Cochran chi-square四个选项，其意义分别是：不作方差分析、作重复度量的方差分析、计算Friedman和Kendall谐和系数（适用于等级资料）、计算Cohran Q值（适用于所有项目均为二分变量），本例选F test项；
此外，还有Hotelling’s T-square选项，可要求作项目间平均得分的相等性检验；Tukey’s test of additivity选项，可要求作可加性的Tukey检验，本例仅选前一项。在完成各选项的选择之后，点击Continue钮返回Reliability Analysis对话框，再点击OK钮即完成分析。
12.2.3 结果解释
在结果输出窗口中将看到如下统计数据：
首先计算各项目在30名被试中测定结果的均数与标准差。然后输出项目间
的两两相关系数矩阵，从中可见，第三项目（矛盾性）与第十项目（控制性）的
相关程度最密切（r = 0.5038）。
Mean Std Dev Cases
1. FES1 3.6667 1.2685 30.0
2. FES10 2.7333 1.0148 30.0
3. FES2 3.1000 1.1250 30.0
4. FES3 3.1000 1.4704 30.0
5. FES4 4.6667 1.0933 30.0
6. FES5 5.2667 1.2576 30.0
7. FES6 3.6333 1.0334 30.0
8. FES7 3.7000 1.5570 30.0
9. FES8 5.2000 1.0306 30.0
10. FES9 4.7333 1.1121 30.0
Correlation Matrix
FES1 FES10 FES2 FES3 FES4 FES5 FES6 FES7 FES8 FES9
FES1 1.0000
FES10 -.2321 1.0000
FES2 .1933 .4168 1.0000
FES3 .1849 .5038 .2022 1.0000
FES4 .0414 .2901 -.2523 .3646 1.0000
FES5 .0360 .3819 -.0926 .3953 .4681 1.0000
FES6 -.1754 .3310 .4183 .0930 -.0814 -.0283 1.0000
FES7 .2444 -.0524 -.1004 -.0467 .1823 -.2043 .0793 1.0000
FES8 -.0791 -.0132 -.0476 -.0137 -.1224 .1171 -.0907 -.2192 1.0000
FES9 .0570 .1487 -.0606 -.0675 -.2741 -.1446 -.1180 .1314 .2287 1.0000
N of Cases = 30.0
接着显示对整个量表的统计分析结果。该量表的平均得分为39.8000，标准
差为4.8309；平均每个项目的得分为3.9800，极差为2.5333；各项目的方差平
均为1.4634；项目间的相关系数范围为 -0.2741—0.5038。
之后考查项目与量表得分的关系，方式是：若将某一项目从量表中剔除，则
量表的平均得分（Scale Mean if Item Deleted）、方差（Scale Variance if Item Deleted）、每个项目得分与剩余各项目得分间的相关系数（Corrected Item-Total Correlation）、以该项目为自变量所有其他项目为应变量建立回归
方程的R2值（Squared Multiple Correlation）以及Cronbach α值（Alpha if Item Deleted）会是多少。如本例在每个项目得分与剩余各项目得分间的相关系
数中，第十项目（控制性）最大，为0.5009，表明该项目与其他各项目关系最
密切。又如R2值，第十项目（控制性）最大，为0.7345，表明其含义有73.45%
可被其他项目解释掉，而第八项目（道德宗教观）最小，为0.1556，表明其含
义仅有15.56%可被其他项目解释掉。
N of
Statistics for Mean Variance Std Dev Variables
Scale 39.8000 23.3379 4.8309 10
Item Means Mean Minimum Maximum Range Max/Min Variance
3.9800 2.7333 5.2667 2.5333 1.9268 .8425
Item Variances Mean Minimum Maximum Range Max/Min Variance
1.4634 1.0299
2.4241 1.3943
2.3538 .2349
Inter-item
Correlations Mean Minimum Maximum Range Max/Min Variance
.0665 -.2741 .5038 .7779 -1.8376 .0450
Item-total Statistics
Scale Scale Corrected
Mean Variance Item- Squared Alpha
if Item if Item Total Multiple if Item
Deleted Deleted Correlation Correlation Deleted
FES1 36.1333 20.3954 .1164 .5124 .4065
FES10 37.0667 17.9954 .5009 .7345 .2745
FES2 36.7000 20.4241 .1621 .6318 .3886
FES3 36.7000 15.8724 .4527 .4233 .2410
FES4 35.1333 20.0506 .2136 .5457 .3710
FES5 34.5333 19.1540 .2364 .4650 .3583
FES6 36.1667 21.2471 .1074 .3106 .4067
FES7 36.1000 20.8517 .0044 .3135 .4662
FES8 34.6000 23.0069 -.0739 .1556 .4613
FES9 35.0667 22.3402 -.0227 .4297 .4503
方差分析表明，F = 18.4933，P<0.0001，即该量表的重复度量效果良好。
Analysis of Variance
Source of Variation Sum of Sq. DF Mean Square F Prob.
Between People 67.6800 29 2.3338
Within People 584.2000 270 2.1637
Between Measures 227.4800 9 25.2756 18.4933 .0000
Residual 356.7200 261 1.3667
Total 651.8800 299 2.1802
经Hotelling T2检验可知，该量表的项目间平均得分的相等性好，即项目具
有内在的相关性；在量表的信度检验中，Cronbach α= 0.4144，标准化Cronbach α= 0.4161。Cronbach α系数的意义是：个体在这一量表的测定得分与如果询
问所有可能项目的测定得分的相关系数的平方，即这一量表能获得真分数的能力。本例为0.4144，意味着对于家庭情况，FES量表尚有58.56%的内容未曾涉及，故信度不高。
Hotelling's T-Squared = 277.1019 F = 22.2956
Prob. = .0000
Degrees of Freedom: Numerator = 9
Denominator = 21
Reliability Coefficients 10 items
Alpha = .4144 Standardized item alpha = .4161
信息系统运行维护内容 Company number：【WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998】
信息系统运行维护内容 按照GB/T 22032-2008 的规定，信息技术运行维护（简称：IT 运维）是信息系统全生命周期中的重要阶段，对系统主要提供维护和技术支持以及其它相关的支持和服务。运维阶段包括对系统和服务的咨询评估、例行操作、响应支持和优化改善以及性能监视、事件和问题识别和分类，并报告系统和服务的运行情况。 一、运维服务类型主要包括以下三种类型： 1、基础服务 确保计算机信息系统安全稳定运营，必须提供的基础性的保障和维护工作。 2、性能优化服务 计算机信息系统在运营过程中，各项应用（硬件基础平台、系统平台、存储平台、应用系统平台、安全平台等）、各项业务的性能、效能的优化、整合、评估等服务。 3、增值服务 保证计算机信息系统运营的高效能、高效益，最大限度的保护并延长已有投资，在原有基础上实施进一步的应用拓展业务。 二、运维主要服务工作方式主要包括响应服务、主动服务两类。
1、响应式服务 响应式服务是指，用户向服务提供者提出服务请求，由服务提供者对用户的请求做出响应，解决用户在使用、管理过程中遇到的问题，或者解决系统相关故障。 响应式服务采用首问负责制。第一首问为本单位信息中心。信息中心负责接受用户服务请求，并进行服务问题的初步判断。如果问题能够解决则直接给客户反馈，否则提交到首问服务外包商。对于明确的问题，信息中心将问题直接提交到相应的服务外包商。 首问外包服务商在信息中心的支持下，负责对问题进行排查，力争将问题精确定位到某具体环节。问题定位后将其转发给相应的服务外包商。如果问题范围较大，涉及到多个服务外包商时，由信息中心进行协调，在首问外包服务商统一指导下进行联合作业，直至问题解决完毕。 问题处理完成后，由责任服务外包商、首问服务外包商填写相应服务表单，并由首问外包服务商提交给信息中心，信息中心再向最终用户反馈。 服务外包商首先通过电话/电子邮件/远程接入等手段进行远程解决，如果能够解决问题，则由工程师负责填写服务单，季度汇总后提交信息中心签字备案。 远程方式解决无效时，服务外包商工程师进行现场工作。根据故障状况，工程师现场能解决问题的，及时解决
通用的可靠性设计分析方法 1.识别任务剖面、寿命剖面和环境剖面 在明确产品的可靠性定性定量要求以前，首先要识别产品的任务剖面、寿命剖面和环境剖面。 （1）任务剖面“剖面”一词是英语profile的直译，其含义是对所发生的事件、过程、状态、功能及所处环境的描述。显然，事件、状态、功能及所处环境都与时间有关，因此，这种描述事实上是一种时序的描述。 任务剖面的定义为：产品在完成规定任务这段时间内所经历的事件和环境的时序描述。它包括任务成功或致命故障的判断准则。 对于完成一种或多种任务的产品，均应制定一种或多种任务剖面。任务剖面一般应包括：1）产品的工作状态； 2）维修方案； 3）产品工作的时间与程序； 4）产品所处环境（外加有诱发的）时间与程序。 任务剖面在产品指标论证时就应提出，它是设计人员能设计出满足使用要求的产品的最基本的信息。任务剖面必须建立在有效的数据的基础上。 图1表示了一个典型的任务剖面。 （2）寿命剖面寿命剖面的定义为：产品从制造到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的全部事件和环境的时序描述。寿命剖面包括任务剖面。 寿命剖面说明产品在整个寿命期经历的事件，如：装卸、运输、储存、检修、维修、任务剖面等以及每个事件的持续时间、顺序、环境和工作方式。 寿命剖面同样是建立产品技术要求不可缺少的信息。 图2表示了寿命剖面所经历的事件。
（3）环境剖面环境剖面是任务剖面的一个组成部分。它是对产品的使用或生存有影响的环境特性，如温度、湿度、压力、盐雾、辐射、砂尘以及振动冲击、噪声、电磁干扰等及其强度的时序说明。 产品的工作时间与程序所对应的环境时间与程序不尽相同。环境剖面也是寿命剖面和任务剖面的一个组成部分。 2.明确可靠性定性定量要求 明确产品的可靠性要求是新产品开发过程中首先要做的一件事。产品的可靠性要求是进行可靠性设计分析的最重要的依据。 可靠性要求可以分为两大类：第一类是定性要求，即用一种非量化的形式来设计、分析以评估和保证产品的可靠性；第二类是定量要求，即规定产品的可靠性指标和相应的验证方法。 可靠性定性要求通常以要求开展的一系列定性设计分析工作项目表达。常用的可靠性定性设计工作项目见表1。
基于信息系统可靠性优化设计问题的研究 摘要随着我国社会进入信息时代，信息系统已成为人们日常生活中不可缺少的服务部分，提高了工作效率与质量，并给生活带来便利。但设计人员对可靠性的设计更加强倾向于安全性的设计，可靠性设计不足，导致信息系统问题长期出现，对此，设计人员需认识到可靠性优化设计的必要性，明确设计方式与内容。基于此，本文就针对基于信息系统可靠性优化设计问题展开研究，并提出优化设计方法，旨在同行参考借鉴。 关键词信息系统；可靠性；问题；优化设计 前言 当前可靠性优化设计是当今世界公认的主流技术。我认为，应该注重加强信息系统可靠性管理、应用和创新，不断提高信息系统的生命在于其安全性和可靠性管理，必须重视信息系统可靠性优化设计出现的问题，建立一套完整的优化设计方案，对信息系统可靠性进行的深入探讨，对我国的信息时代发展具有重要的意义，同时有助于促进我国信息系统设计水平的提高。 1 基于信息系统可靠性的概述 信息系统的可靠性指在系统的规定的时间和范围内完成指定功能的概率和能力，信息系统可靠性优化设计是网络系统安全最基本的要求之一，网络安全性不可靠，事故会不断地发生甚至会导致重要文件流失，造成严重的损失。目前，国内外的有关学者将信息系统可靠性的测度归纳为四大类：信息系统的连通性、生存性、抗破坏性和软、硬件部件在多模式下工作的有效性。目前很多信息系统使用者和创建者对网络可靠性的研究基本上偏重于硬件可靠性方面，信息系统可靠性可以采取网络模板概率图：G（V，E）来表示，V表示信息系统各交流的用户节点终端，E表示交流节点间通信链路的集合点，G表示简单图是为了使问题更加简单。信息系统模型的概率可以使人了解信息系统可靠性优化设计，不在偏于信息系统硬件管理，也同加强信息系统软件可行性管理，信息系统如果正常工作，网络中的基础结点及部件必须为各个用户终端提供可靠的链路。信息系统的可靠性在相关领域研究中非常广泛，有许多故障和事故，则与软件可靠性、人员可靠性和环境可靠性有关，研制较高可靠性元器件设备，采取合理的防御措施仍是最基本的可靠性对策，信息系统的连接性一般用信息系统可靠度来衡量[1]。 2 基于此信息系统可靠性的设计原则 （1）合理节约资源的原则。在现实工作中，没有绝对的安全和可靠，我们在进行网络的可靠性设计时不能为了提高可靠性标准而无限制的投入各种资源，这样会造成对资源的过度消耗和浪费，而是应该在充分利用现有网络资源的基础上，通过一些优化设计方法而尽可能地提高网络的可靠性。
可靠性设计与分析作业 学号：071130123 姓名：向正平一、指数分布的概率密度函数、分布函数、可靠度函数曲线 （1）程序语言 t=(0:0.01:20); Array m=[0.3,0.6,0.9]; linecolor=['r','b','y']; for i=1:length(m); f=m(i)*exp(-m(i)*t); F=1-exp(-m(i)*t); R=exp(-m(i)*t); color=linecolor(i); subplot(3,1,1); title('指数函数概率密度函数曲线'); plot(t,f,color); hold on subplot(3,1,2); title('指数函数分布函数函数曲线'); plot(t,F,color); hold on subplot(3,1,3); title('指数指数分布可靠度函数曲线 plot(t,R,color); hold on end （3）指数分布的分析 在可靠性理论中，指数分布是最基本、最常用的分布，适合于失效率为常数 的情况。指数分布不但在电子元器件偶然失效期普遍使用，而且在复杂系统和整 机方面以及机械技术的可靠性领域也得到使用。 有图像可以看出失效率函数密度f(t)随着时间的增加不断下降，而失效率随 着时间的增加在不断的上升，可靠度也在随着时间的增加不断地下降，从图线的 颜色可以看出，随着m的增加失效率密度函数下降越快，而可靠度的随m的增加 而不断的增加，则失效率随m的增加减小越快。 在工程运用中，如果某零件符合指数分布，那么可以适当增加m的值，使零 件的可靠度会提升，增加可靠性。 二、正态分布的概率密度函数、分布函数、可靠性函数、失效率函数曲线 （1）程序语言 t=-10:0.01:10; m=[3,6,9]; n=[1,2,3]; linecolor=['r','b','y'];
可靠性数据分析的计算方法
PROCEEDINGS,Annual RELIABILITY and MAINTAINABILITY Symposium（1996） 可靠性数据分析的计算方法 Gordon Johnston, SAS Institute Inc., Cary 关键词：寿命数据分析加速试验修复数据分析软件工具 摘要&结论 许多从事组件和系统可靠度研究的专业人员并没有意识到，通过廉价的台式电脑的普及使用，很多用于可靠度分析的功能强大的统计工具已经用于实践中。软件的计算功能还可以将复杂的计算统计和图形技术应用于可靠度分析问题。这大大的便利了工业统计学家和可靠性工程师，他们可以将这些灵活精确的方法应用于在可靠度分析时所遇到的许多不同类型的数据。 在本文中，我们在SAS@系统中将一些最有用的统计数据和图形技术应用到例子的当中，这些例子主要包涵了寿命数据，加速试验数据，以及可修复系统中的数据。随着越来越多的人意识到创新性软件在可靠性数据分析中解决问题的需要，毫无疑问，计算密集型技术在可靠性数据分析中的应用的趋势将会继续扩大。 1.介绍 本文探讨了人们在可靠性数据分析普遍遇到的三个方面： 寿命数据分析 试验加速数据分析 可修复系统数据的分析 在上述各领域，图形和分析的统计方法已被开发用于探索性数据分析，可靠性预测，并用于比较不同的设计系统，供应商等的可靠性性能。 为了体现将现代统计方法用于结合使用高分辨率图形的使用价值，在下面的章节中图形和统计方法将被应用于含有上述三个方面的可靠性数据的例子中。2.寿命数据分析 概率统计图的寿命数据分析中使用的最常见的图形工具之一。Weibull 图是最常见的使用可靠性的概率图的类型，但是当Weibull概率分布并不符合实际数据的时候，类似于对数正态分布和指数分布这一类的概率图在寿命数据分析中也能够起到帮助。 在许多情况下，可用的数据不仅包含故障时间，但也包含在分析时没有发生故障的单位的运行时间。在某些情况下，只能够知道两次故障发生之间的时间间隔。例如，在测试大量的电子元件时，如果记录每一个发生故障的元件的故障时间，那么这可能不经济。相反，在固定的时间间隔内
4．6 可靠性设计的基本概念与方法 一、结构可靠性设计概念 1．可靠性含义 可靠性是指一个产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力；而一个工业产品(包括像飞机这样的航空飞行器产品)由于内部元件中固有的不确定因素以及产品构成的复杂程度使得对所执行规定功能的完成情况及其产品的失效时间(寿命)往往具有很大的随机性，因此，可靠性的度量就具有明显的随机特征。一个产品在规定条件下和规定时间内规定功能的概率就称为该产品的可靠度。作为飞机结构的可靠性问题，从定义上讲可以理解为：“结构在规定的使用载荷／环境作用下及规定的时间内，为防止各种失效或有碍正常工作功能的损伤，应保持其必要的强刚度、抗疲劳断裂以及耐久性能力。”可靠度则应是这种能力的概率度量，当然具体的内容是相当广泛的。例如，结构元件或结构系统的静强度可靠性是指结构元件或结构系统的强度大于工作应力的概率，结构安全寿命的可靠性是指结构的裂纹形成寿命小于使用寿命的概率；结构的损伤容限可靠性则一方面指结构剩余强度大于工作应力的概率，另一方面指结构在规定的未修使用期间内，裂纹扩展小于裂纹容限的概率．可靠性的概率度量除可靠度外，还可有其他的度量方法或指标，如结构的失效概率F(c)，指结构在‘时刻之前破坏的概率；失效率^(()．指在‘时刻以前未发生破坏的条件下，在‘时刻的条件破坏概率密度；平均无故障时间MTTF(MeanTimeToFailure)，指从开始使用到发生故障的工作时间的期望值。除此而外，还有可靠性指标、可靠寿命、中位寿命，对可修复结构还有维修度与有效度等许多可靠性度量方法。 2．.结构可靠性设计的基本过程与特点 设计一个具有规定可靠性水平的结构产品，其内容是相当丰富的，应当贯穿于产品的预研、分析、设计、制造、装配试验、使用和管理等整个过程和各个方面。从研究及学科划分上可大致分为三个方面。 (1)可靠性数学。主要研究可靠性的定量描述方法。概率论、数理统计，随机过程等是它的重要基础。 (2)可靠性物理。研究元件、系统失效的机理，物理成固和物理模型。不同研究对象的失效机理不同，因此不同学科领域内可靠性物理研究的方法和理论基础也不同． (3)可靠性工程。它包含了产品的可靠性分析、预测与评估、可靠性设计、可靠性管理、可靠性生产、可靠性维修、可靠性试验、可靠性数据的收集处理和交换等．从产品的设计到产品退役的整个过程中，每一步骤都可包含于可靠性工程之中。 由此我们可以看出，结构可靠性设计仅是可靠性工程的其中一个环节，当然也是重要的环节，从内容上讲，它包括了结构可靠性分析、结构可靠性设计和结构可靠性试验三大部分。结构可靠性分析的过程大致分为三个阶段。 一是搜集与结构有关的随机变量的观测或试验资料，并对这些资料用概率统计的方法进行分析，确定其分布概率及有关统计量，以作为可靠度和失效概率计算的依据。
1．判断题（共20分，每题2分，答错倒扣1分） (1)（）系统可靠性与维修性决定了系统的可用性和可信性。 (2)（）为简化故障树，可将逻辑门之间的中间事件省略。 (3)（）在系统寿命周期的各阶段中，可靠性指标是不变的。 (4)（）如果规定的系统故障率指标是每单位时间0.16，考虑分配余量，可以按每单位时间0.2 进行可靠性分配。 (5)（）MTBF和MFHBF都是基本可靠性参数。 (6)（）电子元器件的质量等级愈高，并不一定表示其可靠性愈高。 (7)（）事件树的后果事件指由于初因事件及其后续事件的发生或不发生所导致的不良结果。 (8)（）对于大多数武器装备，其寿命周期费用中的使用保障费用要比研制和生产费用高。 (9)（）所有产品的故障率随时间的变化规律，都要经过浴盆曲线的早期故障阶段、偶然故障 阶段和耗损故障阶段。 (10)（）各种产品的可靠度函数曲线随时间的增加都呈下降趋势。 2．填空题（共20分，每空2分） (1)MFHBF的中文含义为。 (2)平均故障前时间MTTF与可靠度R(t)之间的关系式是。 (3)与电子、电器设备构成的系统相比，机械产品可靠性特点一是寿命不服从分 布，二是零部件程度低。 (4)在系统所处的特定条件下，出现的未预期到的通路称为。 (5)最坏情况容差分析法中，当网络函数在工作点附近可微且变化较小、容差分析精度要求不 高、设计参数变化范围较小时，可采用；当网络函数在工作点可微且变化较大，或容差分析精度要求较高，或设计参数变化范围较大时，可采用。 (6)一般地，二维危害性矩阵图的横坐标为严酷度类别，纵坐标根据情况可选下列三项之一： 、 或。
3．简要描述故障树“三早”简化技术的内容。（10分）
提高信息系统可靠性的研究 【摘要】本文首先介绍了信息系统可靠性概念，其次探讨了信息系统可靠性模型及提高信息系统可靠性的策略。本文研究具有重要价值，对信息系统可靠性的提高起推动作用。 【关键词】提高；信息系统；可靠性；研究 一、前言 随着全球化的到来，我国的信息时代发展迅速，也日益与人们的生活密切联系。信息系统的安全关系是极其重要的，对很多行业都有重大影响。因此，我们很有必要加强对信息系统可靠性的研究，提高信息系统的可靠性。 二、信息系统可靠性概念 可靠性表示人们可以指望系统完成所期望功能的这样一些特质，它包含很多因素，如成熟性、容错性及易恢复性等。1983 年美国IEEE 计算机协会对“软件可靠性”正式做出如下定义： 1、在规定条件下，在规定时间内，软件不引起系统失效的概率，该概率是系统输入和系统使用的函数，也是软件中存在的错误的函数；系统输入将确定是否会遇到已存在的错误（如果错误存在的话）； 2、在规定的时间周期内，在所述条件下程序执行所要求的功能的能力。 随着计算机软件产品的规模和复杂程度的不断扩大，软件系统的可靠性在软件工程乃至整个计算机工程领域都有举足轻重的地位。信息系统可靠性是指系统在给定时间间隔及给定环境条件下，按设计要求成功运行的概率，成功运行不仅要保证系统能正确地运行，满足功能需求，还要保证一定的性能服务水平，并且当系统出现意外故障时能够尽快恢复正常运行，数据不受破坏。 三、信息系统可靠性模型 1、系统概念模型 理论上讲，智能化集成监控与管理系统(IIMMS)属于监控和诊断系统的范畴，不同之处在于IIMMS系统监控和诊断的对象是计算机信息系统中软硬件资源。在研究现有的一些监控和诊断系统的基础上，我们提出了IIMMS系统概念模型。IIMMS系统的概念模型是该系统的体系结构、功能结构以及其支持技术的概括性描述。 2、系统层次结构模型
精心整理基于性能的设计过程为分为三个步骤： ①按照建筑物的用途以及用户对建筑物的需求来确定性能的要求，从而建立一个目标性能； ②根据建立好的目标性能选用一种合适的结构设计方法； ③对各项性能指标进行综合评定，判断所设计的建筑物能否满足目标性能的要求。一般采用风险率 （1 （2 （3 （4 在实际工程中，极限状态函数往往是很难用显式表达出来，响应面法是在设计验算点附近用多项式来拟合复杂的极限状态函数，然后用一般的可靠度计算方法计算结构可靠度，因此响应面法在实际工程的计算当中得到广泛应用。 蒙特卡洛法的原理是： 对所研究的问题建立相似的概率模型，根据其统计特征值（如均值、方差等），采用某种特定方法
产生随机数和随机变量来模拟随机事件，然后对所得的结果进行统计处理，从而得到问题的解。（1）根据待求的问题构造一个合适的随机模型，所求问题的解应该对应于该 模型中随机变量的均值和方差等统计特征值；在主要特征参数方面，所构造的模 型也应该与实际问题相一致。 （2）根据模型中各个随机变量的统计参数和概率分布，随机产生一定数量的 随机数。通常我们先产生服从均匀分布的随机数，然后通过某种变换转化为服从 （3 （4 （5 1 2 3 4、重复2、3过程过程N次(N=600)。 5、统计分析上述过程产生的组抗力，得到偏压柱在偏心距为时的抗力 平均值和标准差。 6、给出一组偏心距值，重复以上步骤，便可得到混凝土偏心受压柱截面抗 力—曲线，平均值及标准差。
验算点法(JC)： 洛赫摩和汉拉斯在研究荷载组合时提出了按当量正态化条件，将非正态随机变量当量为正态随机变量进行可靠度计算的新方法。该方法较为直观、易于理解，是国际安全度联合会推荐（JCSS）推荐使用的方法，又称为JC法。 需要已知验算点的坐标值，但对于非正态随机变量和非线性极限状态方程，其坐标值不能预先求得，所以需进行迭代计算。 JC （2）BP 1957 则应对边界条件具 有“最小偏见”的，这实际上是个优化问题，即最大熵原理的定义。 随机有限元法 采用有限元法分析具有确定性物理模型的结构可靠度，可先确定极限状态函数中每项参数如作用效应和结构抗力等的统计参数和概率分布；再通过有限元分析求出结构的随机反应，如结构反应的平
( 安全论文 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 地铁供电系统可靠性和安全性分析方法研究(通用版) Safety is inseparable from production and efficiency. Only when safety is good can we ensure better production. Pay attention to safety at all times.
地铁供电系统可靠性和安全性分析方法研 究(通用版) 摘要：随着社会的快速发展，地铁也渐渐的融入了人们的生活，为人们提供了便利的出行条件。地铁的供电系统是否安全和可靠运行直接影响到地铁的安全运行和稳定性能。随着地铁线路不断增设，地铁的供电系统也越来越复杂化，出现故障的可能性也在不断提高。如果地铁的供电系统出现故障，会直接导致城市地铁运输功能的失灵，可能会危及乘客的生命和安全。因此，本文重点对地铁供电系统的可靠性和安全性进行分析，旨在提高地铁的运行效率和安全性能。 关键词：地铁供电系统；可靠性；安全性；分析方法；研究 一、地铁供电系统的概述 随着社会和经济的迅速发展，我国的城市人口密度也在不断增
加，人们对地铁的需求也随之不断增强，地铁已经成为人们生活中不可或缺的交通工具，由于地铁具有运行速度快、旅客运送量大、车次多、方便舒适等优点，所以被众多国家所使用，缓解了城市大部分的交通压力。因此，我们对地铁可靠性、安全性的要求也越来越高。地铁供电系统的安全可靠运行，对地铁列车的安全可靠运行起着至关重要的作用。供电系统是地铁运行的重要组成部分，供电系统的安全可靠是地铁正常运行的前提和重要保障。 二、地铁供电系统的组成部分 地铁供电系统是为地铁车辆提供电能运行动力的系统。地铁供电系统是由两部分内容组成。第一部分是高压的供电系统，高压供电的系统的供电方式有三种：集中式供电、分散式供电和混合式供电。集中式供电具有可靠性高、便于统一调度管理、施工方便、维护简单、计费便捷等优点，但投资比较大。分散式供电方式一般会受外部电网影响，可靠性相对差一些。混合供电方式集中了前两者共同的优点，但是增大了复杂性。所以，三种供电方式各有其自身的优点和缺点，需要根据地铁运行及管理的实际情况进行选择；而
一、单项选择题 1.利用防火墙技术允许或禁止访问的网络安全层次是（）。 A.网络层 B.应用层 C.数据链路层 D.会话层 2.提高组织控制的水平和能力的控制是（）。 A.实施审计控制 B.安全控制 C.管理控制 D.人员控制 3.可以极大提高按计划的时间和成本提高有质量保证的软件产品测试的能力的质量管理标准是（）。 A.ISO9000 B.CMM C.TQM D.PDCA 4.CMM模型是先进管理思想在软件产品（）方面的具体应用。 A.质量保证 B.质量控制 C.质量改进 D.质量策划 5.在项目分析中对项目影响最 大的风险是（）。 A.采用新技术可能拖延时间 B.供货商、外包商的质量问题 C.需求增加，需求不明确 D.开发人员的流动 6.通常采用工程法、程序法的手 段提高项目各组成部分可靠性的风 险规划方法是（）。 A.减轻风险 B.风险转移 C.预防风险 D.风险回避 7.按照理论或者是主观调整后 的概率进行风险分析的方法是 （）。 A.概率分布法 B.历史资料法 C.风险后果评估法 D.数学分析法 8.通过专家会议来识别风险的 方法是（）。 A.德尔菲法 B.头脑风暴法 C.因果分析表法 D.情景分析法 9.如何应对处理可能发生的风 险属于风险管理中的（）。 A.风险监控 B.风险规划 C.风险分析 D.风险识别 10.市场风险属于哪种风险划分 标准（）。 A.按风险后果 B.按风险来源 C.按原因角度 D.按风险可预测性 11.下列风险属于按风险来源划 分的是（）。 A.纯粹风险和投机风险 B.政府风险和投资方风险 C.自然风险和人为风险 D.业主风险和供应商风险 12.项目管理时可利用（）， 以便用最少的时间和资源消耗来完 成计划。 A.甘特图和网络计划技术 B.系统流程图 C.财务计划报表 D.数据流程图 13.关于项目风险管理说法正确 的是（）。 A.风险管理规划、识别、定性分 析、应对规划、监控 1
软件可靠性分析与设计 软件可靠性分析与设计 软件可靠性分析与设计的原因?软件在使用中发生失效(不可靠会导致任务的失败,甚至导致灾难性的后果。因此,应在软件设计过程中,对可能发生的失效进行分析,采取必要的措施避免将引起失效的缺陷引入软件,为失效纠正措施的制定提供依据,同时为避免类似问题的发生提供借鉴。 ?这些工作将会大大提高使用中软件的可靠 性,减少由于软件失效带来的各种损失。 Myers 设计原则 Myers 专家提出了在可靠性设计中必须遵循的两个原则: ?控制程序的复杂程度
–使系统中的各个模块具有最大的独立性 –使程序具有合理的层次结构 –当模块或单元之间的相互作用无法避免时,务必使其联系尽量简单, 以防止在模块和单元之间产生未知的边际效应 ?是与用户保持紧密联系 软件可靠性设计 ?软件可靠性设计的实质是在常规的软件设计中,应用各种必须的 方法和技术,使程序设计在兼顾用户的各种需求时, 全面满足软件的可靠性要求。 ?软件的可靠性设计应和软件的常规设计紧密地结合,贯穿于常规 设计过程的始终。?这里所指的设计是广义的设计, 它包括了从需求分析开始, 直至实现的全过程。 软件可靠性设计的四种类型
软件避错设计 ?避错设计是使软件产品在设计过程中,不发生错误或少发生错误的一种设计方法。的设计原则是控制和减少程序的复杂性。 ?体现了以预防为主的思想,软件可靠性设计的首要方法 ?各个阶段都要进行避错 ?从开发方法、工具等多处着手 –避免需求错误 ?深入研究用户的需求(用户申明的和未申明的 ?用户早期介入, 如采用原型技术 –选择好的开发方法
?结构化方法:包括分析、设计、实现 ?面向对象的方法:包括分析、设计、实现 ?基于部件的开发方法(COMPONENT BASED ?快速原型法 软件避错设计准则 ? (1模块化与模块独立 –假设函数C(X定义了问题X 的复杂性, 函数E(X定义了求解问题X 需要花费的工作量(按时间计,对于问题P1和问题P2, 如果C(P1>C(P2,则有 E(P1> E(P2。 –人类求解问题的实践同时又揭示了另一个有趣的性质:(P1+P2>C(P1 +C(P2 –由上面三个式子可得:E(P1+ P2> E(P1+E(P2?这个结论导致所谓的“分治法” ----将一个复杂问题分割成若干个可管理的小问题后更易于求解,模块化正是以此为据。 ?模块的独立程序可以由两个定性标准度量,这两个标准分别称为内聚和耦合。耦合衡量不同模块彼此间互相依赖的紧密程度。内聚衡量一个模块内部各个元素彼此结合的紧密程度。 软件避错设计准则 ? (2抽象和逐步求精 –抽象是抽出事物的本质特性而暂时不考虑它们的细节 ?举例
基于互联网的可靠性信息系统 摘要 论文主要讨论的是信息可靠性系统随着广域网和服务器构造的发展。对系统中现有客户和服务器进行修正改造来执行HTTP任务和高级制图分析。同时，文章还对全球信息网的技术背景和关系，以及,客户机服务器系统做了解释分析。藉由系统开发，设计工程师和可信度分析家可以更为方便快捷地对系统的可靠性进行分析。 关键字：信息系统，WWW，客户机服务器结构，可靠性 1.引言 信息系统有广泛的实际应用性，它还可以对决定性策略做出有用判断。一般认为，信息系统是构建在某一特定组织结构模型数据流程。在可靠性工程学中，研究员在存取和数据分析方面会有一些困难.系统开发过程中积累的多数数据都是从可靠性分析家那里获取的。在成份数据中, 计算机每个成份的故障率时，特定应用数据( 举例来说,应用的重要程度，功能引脚的数字,等等.)对于系统开发者的设计来讲都是很重要的。 在组织机构中，客户端服务器结构被视为整合计算机数据的好方法。与传统集中计算机环境相比，在客户端服务器环境下，用户共享数据、应用、处理进程都更加容易[1]。平衡工作的能力取决于应用是客户端服务器系统的重要角色。 互联网发展成为了支持交互式数据显示及分发的传输手段。互联网在客户端与服务器交互信息的标准化方面获得了巨大成功。同样，在发展客户端与服务器软件或网络协议时，如果没有要求特殊资源，基于互联网的系统可以迅速被创造。 在本章，我们阐述了基于互联网和客户端服务器技术的可靠性信息系统的实现。第二章概述了客户端服务器计算的互联网响应。第三章介绍了可靠性信息系统的实现细节，并在第四章进行了进一步的研究总结和讨论。 2.互联网和客户端服务器结构 客户机服务器结构的关系可以说是两个进程合作运行一些任务。它支持信息系统的完整性和可扩充性[2]。Lyu(1995)论证了客户端服务器结构的四项优势：成本降低、生产率提高、系统生命周期较长以及更好的可用性。因此，客户端服务器系统结构被认为是一个可行的信息系统结构。 随着互联网的发展，实现客户端服务器结构的最简单的方法，就是在客户端软件的任务不过是显示及格式化从服务器取得的信息时使用网络浏览器。很多书目检索系统就是代表性的例子。在网络浏览器作为客户端存取一个已存在的客户端服务器系统的平台时，只有一类系统代码（HTML和帮助代码）需要维护。 但对于其他系统，客户端软件在执行代表服务器或用户的额外任务的时候，协调机制需要为基于网络浏览器的客户端运行这些工作。典型的解决办法是使用通用网关接口(CGI)程序。但由于种种原因，这一方法并不理想.。在一个基于CGI的系统中，所有通常由客户端处理的任务必须由CGI
可靠性失效分析常见思路 失效分析在生产建设中极其重要，失效分析的限期往往要求很短，分析结论要正确无误，改进措施要切实可行。 1 失效分析思路的内涵 失效分析思路是指导失效分析全过程的思维路线，是在思想中以机械失效的规律(即宏观表象特征和微观过程机理)为理论依据，把通过调查、观察和实验获得的失效信息(失效对象、失效现象、失效环境统称为失效信息)分别加以考察，然后有机结合起来作为一个统一整体综合考察，以获取的客观事实为证据，全面应用推理的方法，来判断失效事件的失效模式，并推断失效原因。因此，失效分析思路在整个失效分析过程中一脉相承、前后呼应，自成思考体系，把失效分析的指导思路、推理方法、程序、步骤、技巧有机地融为一体，从而达到失效分析的根本目的。 在科学的分析思路指导下，才能制定出正确的分析程序;机械的失效往往是多种原因造成的，即一果多因，常常需要正确的失效分析思路的指导;对于复杂的机械失效，涉及面广，任务艰巨，更需要正确的失效分析思路，以最小代价来获取较科学合理的分析结论。总之，掌握并运用正确的分析思路，才可能对失效事件有本质的认识，减少失效分析工作中的盲目性、片面性和主观随意性，大大提高工作的效率和质量。因此，失效分析思路不仅是失效分析学科的重要组成部分，而且是失效分析的灵魂。 失效分析是从结果求原因的逆向认识失效本质的过程，结果和原因具有双重性，因此，失效分析可以从原因入手，也可以从结果入手，也可以从失效的某个过程入手，如“顺藤摸瓜”，即以失效过程中间状态的现象为原因，推断过程进一步发展的结果，直至过程的终点结果“;顺藤找根”，即以失效过程中间状态的现象为结果，推断该过程退一步的原因，直至过程起始状态的直接原因“;顺瓜摸藤”，即从过程中的终点结果出发，不断由过程的结果推断其原因“顺;根摸藤”，即从过程起始状态的原因出发，不断由过程的原因推断其结果。再如“顺瓜摸藤+顺藤找根”、“顺根摸藤+顺藤摸瓜”、“顺藤摸瓜+顺藤找根”等。 2 失效分析的主要思路 常用的失效分析思路很多，笔者介绍几种主要思路。 “撒大网”逐个因素排除的思路 一桩失效事件不论是属于大事故还是小故障，其原因总是包括操作人员、机械设备系统、材料、制造工艺、环境和管理6个方面。根据失效现场的调查和对背景资料(规划、设计、制造说明书和蓝图)
I C S03.120.01;03.120.30 L05 中华人民共和国国家标准 G B/T7826 2012/I E C60812:2006 代替G B/T7826 1987 系统可靠性分析技术失效模式和 影响分析(F M E A)程序 A n a l y s i s t e c h n i q u e s f o r s y s t e mr e l i a b i l i t y P r o c e d u r e f o r f a i l u r em o d e a n d e f f e c t s a n a l y s i s(F M E A) (I E C60812:2006,I D T) 2012-11-05发布2013-02-15实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
目次 …………………………………………………………………………………………………………前言Ⅲ1范围1……………………………………………………………………………………………………… 2规范性引用文件1………………………………………………………………………………………… 3术语和定义1……………………………………………………………………………………………… 4总则2……………………………………………………………………………………………………… 4.1引言2 …………………………………………………………………………………………………4.2分析目的和目标4 …………………………………………………………………………………… 5失效模式和影响分析5 …………………………………………………………………………………… 5.1总则5 …………………………………………………………………………………………………5.2预备工作5 ……………………………………………………………………………………………5.3失效模式二影响及危害性分析(F M E C A)11 ………………………………………………………5.4分析报告17 …………………………………………………………………………………………… 6其他考虑因素18…………………………………………………………………………………………… 6.1共因失效18 ……………………………………………………………………………………………6.2人的因素19 ……………………………………………………………………………………………6.3软件缺陷19 ……………………………………………………………………………………………6.4 F M E A涉及的系统失效后果19 …………………………………………………………………… 7应用20……………………………………………………………………………………………………… 7.1 F M E A/F M E C A的作用20 …………………………………………………………………………7.2 F M E A的益处21 ……………………………………………………………………………………7.3 F M E A的局限与不足21 ……………………………………………………………………………7.4与其他方法的关系22 …………………………………………………………………………………附录A(资料性附录) F M E A和F M E C A的程序概要23 ……………………………………………… …………………………………………………………………………附录B(资料性附录)分析举例25……………………………………………………………………………………………………参考文献32
论系统可靠性设计 摘要：随着计算机网络应用的逐步普及和深入，业务处理越来越依赖于计算机网络系统，网络的可靠性必然是建立网络系统首要考虑的问题之一，否则网络故障会造成巨大的经济损失和社会影响。本人有幸作为项目负责人之一参与了某大学二期网络的建设，并负责了校园网络可靠性的设计和实施。该校园网主要分为行政办公大楼，教学楼群，实验楼群，图书馆，信息中心和网络中心机房6个主要区域。本文主要从电缆级别，通信线路，服务器，网络管理，网络中心系统等方面介绍如何建立高可靠性的应用网络系统，以满足实际需求。 正文： 随着计算机网络应用的逐步普及和深入，业务处理越来越依赖于计算机网络系统，网络的可靠性必然是建立网络系统首要考虑的问题之一，否则网络故障的产生会造成巨大的经济损失和社会影响。2007年7月到2008年7月，作为××公司的一名技术骨干，本人参与了××大学二期网络的建设，全程参与了整个网络可靠性的规划设实施，以下是项目在可靠性方面所采取的方案。 第一级容错，网络电缆。无论是光纤，同轴电缆，双绞线还是组合布线，都可能出现各种 各样的故障。首先由于选用的电缆电气指标达不到要求，造成信号衰减过度，引起网络故障；其二，电缆接插头虚接，松落；其三电缆线受到外界老化，朽蚀，机械等原因损坏。若损坏的电缆只是连接在一个独立的设备，则定位和修复容易，而如果是连接多个网络设备的电缆线路或主干电缆线路损坏，则很难定位及修复。本方案在主干线路和其他重要支路上布置双线甚至多线，当主线断路时，自动切换到辅线工作。为了考虑降低电缆线路同时损坏的可能，电缆布置在不同的路途上。（250） 第二级容错，冗余拓扑。首先，本方案采用了三层的网络拓扑结构，并在分布层和核心 层的交换机之间使用冗余路径，防止网络因单点故障而无法运行，以此提升网络拓扑的可靠性。然而，对网络中的交换机和路由器添加多余路径会在网络中引入需要动态管理的通信环路，处理不当将产生不必要的广播风暴，造成网络瘫痪。所以必须启用生成树协议STP。STP 会特地阻塞可能导致环路的冗余路径，以确保网络中所有目的地之间只有一条逻辑路径。一旦网络出现故障，STP会重新计算路径，将必要的端口解除阻塞，使冗余路径进入活动状态。其次，采用端口聚合技术。端口聚合可将多物理连接当成一个单一的逻辑连接来处理。它允许两个交换器之间通过多个端口并行连接同时传输数据以提供更高的带宽，更大的吞吐量和可恢复性技术。一般来说，两个普通的连接器连接的最大带宽取决于媒介的传输速度（比如100BAST-TX为200M），而是用Trunk技术可以将4个200M的端口捆绑后成为一个高达800M的连接。这一技术的优点是以较低的成本通过捆绑多端口提高带宽，从而消除网络访问中的瓶颈。另外，Trunk还具有自动带宽平衡，即使Trunk只有一个连接存在时，仍然会工作，提供了网络的可靠性。（520） 第三级容错，设备冗余。 首先，该网络采用了双核心拓扑结构。核心层采用两台CISCO C6500交换机，两者之间使用双千兆光纤互联，利用链路聚合技术，在两台核心交换机之间扩大通信吞吐量，提高可靠性，实现复杂均衡的冗余连接。当一条交换机出现故障或核心交换机与汇聚层交换机之间的某条链路出现故障，系统会自动将通信业务快速切换到另一台正常的交换机上，从而实现系统的可靠性。（170） 其次，DNS服务器冗余配置。该校园网里有自己的DNS服务器，服务器采用两台，一台主DNS服务器，一台辅助DNS服务器。这样可以实现DNS服务器的容错，也就是当一天DNS
三、高可靠性检查方法 3.1例子 3.1.1操作系统镜像 3.1.1.1检查项说明 为什么要有该检查项，应对那种风险或故障； HP-UX操作系统应使用MirrorDisk软件，将操作系统在2块硬盘间做镜像存储，并配置为使用任何一块硬盘都能够引导操作系统。这样的配置能够确保服务器在一块操作系统硬盘故障的情况下，还能够引导和使用操作系统，以及其上的应用软件。 3.1.1.2检查方法 说明该检查项的检查方法； 登录服务器操作系统后，使用特定指令检查。 3.1.1.3操作步骤 详细写出具体的操作步骤（指令与截图） 输入以下命令： # lvlnboot -v Boot Definitions for Volume Group /dev/vg00: Physical Volumes belonging in Root Volume Group: /dev/dsk/c3t6d0 (10/0/15/1.6.0) -- Boot Disk /dev/dsk/c3t5d0 (10/0/15/1.5.0) -- Boot Disk Boot: lvol1 on: /dev/dsk/c3t6d0
/dev/dsk/c3t5d0 Root: lvol3 on: /dev/dsk/c3t6d0 /dev/dsk/c3t5d0 Swap: lvol2 on: /dev/dsk/c3t6d0 /dev/dsk/c3t5d0 Dump: lvol2 on: /dev/dsk/c3t6d0, 0 3.1.1.4风险与预案 列出在检查过程中可能遇到的风险，以及应对措施与预案； 本检查仅对LVM信息进行读取，因此无任何风险，无需准备预案。 3.1.1.5检查标准 检查的正确结果是什么。 请按照以下标准对结果进行检查： （一）lvlnboot命令中，除dump以外，其他各项都应包含2块硬盘（2个设备路径对应2块硬盘） # lvlnboot -v Boot Definitions for Volume Group /dev/vg00: Physical Volumes belonging in Root Volume Group: /dev/dsk/c3t6d0 (10/0/15/1.6.0) -- Boot Disk /dev/dsk/c3t5d0 (10/0/15/1.5.0) -- Boot Disk Boot: lvol1 on: /dev/dsk/c3t6d0 /dev/dsk/c3t5d0 Root: lvol3 on: /dev/dsk/c3t6d0 /dev/dsk/c3t5d0 Swap: lvol2 on: /dev/dsk/c3t6d0 /dev/dsk/c3t5d0 Dump: lvol2 on: /dev/dsk/c3t6d0, 0 3.2基础环境（吾鹏）
基于混合法的监控系统可靠性分析 于 敏a ，何正友b ，钱清泉b (西南交通大学 a. 信息科学与技术学院；b. 电气工程学院，成都 610031) 摘 要：针对复杂监控系统规模庞大及关键设备为双机冗余结构的特点，提出以动态故障树(DFT)为基础并结合蒙特卡罗方法对监控系统进行可靠性分析的混合方法。利用DFT 建立系统可靠性模型，通过蒙特卡罗仿真算法对模型进行仿真计算，得到系统的可靠性指标。通过对地铁车站级监控系统的可靠性分析，证明了该模型的可行性和算法的有效性。 关键词：监控系统；动态故障树；蒙特卡罗方法；可靠性分析 Reliability Analysis of Monitor System Based on Hybrid Method YU Min a , HE Zheng-you b , QIAN Qing-quan b (a. School of Information Science & Technology; b. School of Electric Engineering, Southwest Jiaotong University, Chengdu 610031, China) 【Abstract 】For dealing with the large scale characteristic of complex monitor system as well as redundant structures of critical components, a hybrid method of reliability analysis for monitor system is presented on basis of dynamic fault tree and in combination with Monte Carlo simulation algorithm. Dynamic Fault Tree(DFT) is used to establish the reliability model of monitor systems. Reliability indices can be obtained by Monte Carlo method, which is used to solve the reliability model. A special reliability analysis case of the subway station-level monitor system is proposed, it demonstrates the feasibility of the model and the effectiveness of the algorithm. 【Key words 】monitor system; Dynamic Fault Tree(DFT); Monte Carlo method; reliability analysis 计 算 机 工 程 Computer Engineering 第36卷 第19期 Vol.36 No.19 2010年10月 October 2010 ·博士论文· 文章编号：1000—3428(2010)19—0014—04 文献标识码：A 中图分类号：TP391 1 概述 监控系统是实现监视控制与数据采集功能的系统，完成远方现场运行参数与开关状态的采集和监视、远方开关的操作、远方参数的调节等任务，并为采集到的数据提供共享的途径[1-2]。监控系统作为一种保证复杂系统正常工作与提高其运行可靠性的重要手段已经被广泛应用[3]。 对系统进行可靠性分析时，经常采用静态(传统)故障树模型及其相应的处理方法。但在工程中，监控系统的关键设备诸如服务器、网络设备等多采用双机冗余结构，而传统故障树方法用于描述冗余部件之间的顺序失效以及动态冗余管理机制时存在局限。因此，可引入动态故障树(Dynamic Fault Tree, DFT)对其进行可靠性分析。DFT 是在传统故障树基础上引入新的逻辑门来表征动态系统故障行为，常利用Markov 状态转移过程进行计算，但它的计算量将随着系统规模的增 大呈指数增长[4]， 且Markov 过程仅适用于失效与维修时间变量服从指数分布的情况。文献[5]提出利用基于梯形公式的顶事件概率计算法，但仍然存在组合爆炸的问题，并不适用于大型监控系统分析。而蒙特卡罗方法作为一种以概率统计理论为基础的数值计算方法，其计算量不受系统规模的制约[6]。结合DFT 具有建模物理概念清楚的特点，本文提出利用混合法对监控系统可靠性进行分析。 2 监控系统可靠性模型 2.1 动态逻辑门 DFT 指至少包含一个专用动态逻辑门的故障树，具有顺序相关性、容错性以及冗余等特性[3]，本文对监控系统可靠性分析可引入如图1所示的4个动态逻辑门。图1(a)~图1(c)为双机储备门，用于描述双机冗余子系统的状态与其主、备用设备状态之间的关系。其中，输入事件A 、B 分别用于描述主、备用设备的状态，输出事件C 则用于描述双机冗余子系统的状态。若主设备的失效率为λ，备用设备的失效率一般为αλ,01α≤≤。当冷储备时备用设备故障率为0，则 0=α；温储备时备用设备故障率小于主设备故障率，则10<<α；热储备时主、备用设备的故障率相同，即有1=α。图1(d)为顺序与门，当且仅当事件按从A 到B 的顺序发生时，输出事件C 才会发生。 (a)双机冷备门 (b)双机温备门 (c)双机热备门 (d)顺序与门 图1 动态逻辑门 2.2 DFT 预处理 当使用混合法对监控系统可靠性进行分析时，根据系统的失效原因建立DFT ，DFT 的顶事件为系统的故障事件，底事件为设备的故障事件。但蒙特卡罗方法是依据静态故障树的结构函数作为仿真的逻辑关系，因此，仿真之前需对DFT 进行预处理，将DFT 转换成静态故障树的方法如下： 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50878188) 作者简介：于 敏(1982－)，女，博士研究生，主研方向：大型监控系统可靠性分析；何正友，教授、博士生导师；钱清泉，教授、 中国工程院院士 收稿日期：2010-04-18 E-mail ：yugnm@https://www.doczj.com/doc/d516854639.html,