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安全工程领域设计的危险：主要是指人们在生产活动和生活活动中意外发生的各种事故造成的人员伤亡，财产损失和环境污染的危险安全工作的根本目的：防止事故的发生，并且在事故发生后，尽量减少事故所造成的人员伤亡，财产损失和环境污染系统：系统是由相互作用，相互依存的若干元素组成的具有特定功能的有机整体系统安全：是人们为解决复杂系统的安全性问题而开发的、研究出来的安全理论、原则、方法体系。
所谓系统安全，是在系统寿命期间内应用系统安全工程和管理方法，辨识系统中的危险源，并采取控制措施使其危险性最小，从而使系统在规定的性能、时间和成本范围内达到最佳的安全程度。
系统安全工程：运用科学和工程技术手段辨识、消除或控制系统中的危险源，实现系统安全。
包括系统危险源辨识、危险性评价、危险源控制等基本内容。
危险源辨识：发现、识别系统中危险源的工作危险性评价：对危险源的危险性的评价，其目的在于判断是否需要进一步采取控制措施危险源控制：利用工程技术和管理手段消除、控制危险源，防止危险源导致事故、造成人员伤害和财物损失的工作系统安全分析：从安全角度进行的系统分析，通过揭示系统中可能导致系统故障或事故的各种因素及其相互关联来辨识系统中的危险源事故：是一种不正常的或不希望的能量释放。
危险源：可能导致事故的潜在的不安全因素第一类危险源：系统中存在的、可能发生意外释放的能量或危险物质。
实际上，把具有、产生、储存、转换能量或危险物质的装置、设备、场所等作为第一类危险源第二类危险源：导致约束、限制能量措施失效或破坏的各种不安全因素。
可靠性：是判断、评价系统性能的一个重要指标，表明系统在规定的条件下，在规定的时间内完成规定的功能的性能。
故障：系统由于性能低下而不能完成规定的功能的现象安全性：表明系统在规定的条件下，在规定的时间内不发生事故，不造成人员伤害或财产损失的情况下，完成规定功能的性能。
事故：是在人们生产、生活活动中突然发生的、违反人们意志的、迫使活动暂时或永久停止，可能造成人员伤害、财产损失或环境污染的意外事件。
系统工程中的可靠性设计与分析研究在现代社会中，各种机械设备和电子产品的普及已经成为了大家生活中不可或缺的一部分。
然而，在长时间的使用过程中，这些设备会经历各种意外故障，所以保障设备的可靠性变得愈发重要。
而作为系统工程的一部分，可靠性设计和分析已经成为了保障设备稳定运行的重要手段。
一、可靠性设计的重要性在传统工程设计时，我们关注的多是设备的功能性，如能够达到的最高速度或最大输出功率等。
但在许多现代设备中，功能性和可靠性早已是不可分割的。
既然崩溃或故障代价如此巨大，那么在设计和生产这些设备的时候，可靠性应该成为我们更加关注的问题。
可靠性设计和分析的目的就是让故障率尽可能地低，让设备尽可能地长时间稳定地工作。
为了实现这个目的，设计人员需要制定严格的控制标准和测试程序，分析工程中的潜在故障，并找到快速解决方法。
二、可靠性设计的方法在现代系统中，可靠性设计要考虑到各种复杂和不稳定的环境因素，如温度和电磁辐射等。
因此，要实现可靠性设计，必须采用多种方法，包括：（1）进行可靠性分析：可靠性分析是一种系统性的方法，它基于数学模型和实际测试结果，对系统进行分析，并识别可能存在的潜在问题。
在现代工程中，这种方法被广泛应用于各种领域，包括石油勘探、航空航天和医疗领域等。
（2）进行环境分析：环境分析是一种系统性的方法，它主要用来分析系统所处的环境条件的影响。
环境因素对系统的可靠性带来了许多不利因素，如氧化、腐蚀等。
因此，要保障系统的可靠性，必须在设计的时候考虑到这些因素。
（3）进行模拟试验：在设计新的系统之前，可以通过模拟试验的方式，对系统进行测试，找到现有模型中可能存在的缺陷或问题，并找到快速解决方法。
这种方法非常的有效，因为它可以让设计人员在实际产品生产之前就找到潜在故障。
三、可靠性分析的技术在现代系统工程中，可靠性分析技术主要分为定量分析和定性分析两种类型。
其中，定量分析是指通过对特定模型进行分析，来估算系统的故障率和可靠性等数据。
2014年硕士研究生统一入学考试《系统安全工程》第一部分考试说明一、考试性质系统安全工程是东北大学资源与土木工程学院安全工程专业硕士生入学选考的专业基础课之一。
考试对象为参加东北大学资源与土木工程学院安全工程专业2014年全国硕士研究生入学考试的准考考生。
二、考试形式与试卷结构（一）答卷方式：闭卷，笔试（二）答题时间：180分钟（三）考试题型及比例术语解释20%计算题 50%问答题30%（四）参考书目《系统安全评价与预测》（第二版），陈宝智，冶金工业出版社， 2011第二部分考查要点（一）基本概念和术语事故、伤亡事故概率分布、可靠性、故障、冗余系统、浴盆曲线、伤亡事故统计指标、系统安全分析、危险性与可操作性研究、社会允许危险、安全生产方针、概率危险性评价、人失误、不交化方法、道化学火灾爆炸指数法等概念。
（二）事故统计分析1．事故统计分布2．伤亡事故统计图表（三）第一类危险源的辨识、评价和控制1. 第一类危险源辨识与控制2. 第一类危险源评价3. 重大危险源辨识、控制与评价（四）系统可靠性分析1. 简单系统可靠性2. 相关结构理论：概率分解法计算系统可靠度，最小径集合，最小割集合。
（五）事件树分析1．事件树的定性分析2．事件树的定量分析3．事件树分析应用（六）故障树分析1．最小径集合与最小割集合2．基本事件结构重要度3. 顶事件发生概率计算方法4. 基本事件概率重要度和临界重要度5. 故障树编制（七）系统安全评价1．生产作业条件危险性评价2．火灾爆炸指数法3．概率危险性评价。
系统工程之系统可靠性理论与工程实践讲义系统可靠性是系统工程中非常重要的一个领域，它一方面涉及到理论研究、模型建立等基础工作，另一方面也需要结合实际工程实践来验证和改进。
本讲义将介绍系统可靠性的基本理论与工程实践，并探讨如何提高系统的可靠性。
一、系统可靠性的定义与重要性1.1 系统可靠性的定义系统可靠性是指系统在给定的条件下在一段时间内满足特定要求的能力。
这个特定要求可以是正常工作的概率、失效的概率、失效后的恢复能力等。
1.2 系统可靠性的重要性系统可靠性直接影响到系统的稳定性、安全性和可用性。
一个可靠的系统能够正常工作并且能够应对可能出现的各种故障和异常情况，从而保证工程项目的顺利进行和安全性。
二、系统可靠性的理论基础2.1 可靠性的概率理论可靠性的概率理论是系统可靠性研究的基础，它将系统的可靠性问题转化为概率分布和统计计算问题。
常用的理论方法有可靠性函数、失效率函数、故障模式与失效分析等。
2.2 系统结构与可靠性分析系统结构与可靠性分析是指通过对系统结构与组成部分进行分析，计算系统的可靠性。
常用的方法有事件树分析、故障树分析、Markov模型等。
2.3 可靠性增长理论可靠性增长理论是指通过对系统进行可靠性试验和监控，根据得到的失效数据对系统进行可靠性增长预测和改进。
常用的方法有可靠性增长图、可靠性增长模型等。
三、系统可靠性的工程实践3.1 可靠性设计可靠性设计是指在系统设计阶段，通过选择可靠性较高的组件和结构，提高系统的可靠性。
常用的方法有设计可靠性评估、冗余设计、容错设计等。
3.2 可靠性测试可靠性测试是指对系统进行工作负载、压力、故障等方面的测试，以评估系统的可靠性。
常用的方法有端到端测试、负载测试、异常情况测试等。
3.3 可靠性维护与改进可靠性维护与改进是指在系统投入使用后，对系统进行设备维护、故障排除、性能改进等工作，以保持系统的可靠性和稳定性。
四、提高系统可靠性的工程实践4.1 设定合理的要求和指标在系统设计之初，需要设定合理的可靠性要求和指标。
系统可靠性分析引言在如今高度依赖技术的社会中，系统的可靠性显得尤为重要。
无论是在医疗设备、交通系统还是金融领域，系统的可靠性都直接关系到人们的生活安全和经济稳定。
因此，对系统的可靠性进行分析和评估就显得尤为重要。
本文将介绍系统可靠性分析的概念、重要性以及常用的分析方法和工具。
系统可靠性的概念系统可靠性是指系统在特定环境下保持正常运行的能力。
一个可靠的系统可以在面对各种障碍和故障时，保持稳定运行，并不会对其性能和功能产生负面影响。
对于不同类型的系统，其可靠性的要求可能有所不同。
例如，对于航空航天系统来说，其可靠性要求极高，甚至可以说是生死攸关；而对于一般的软件系统来说，其可靠性也是保障用户体验的关键。
系统可靠性的重要性系统可靠性对于广大用户来说具有重要意义。
首先，一个可靠的系统可以提高用户的满意度和信任感。
如果一个系统经常出现故障和问题，用户会失去对其的信任，并对其品质产生质疑，进一步影响用户体验和使用意愿。
其次，系统可靠性直接关系到用户的生活安全和财产安全。
例如，在医疗行业中，如果一个医疗设备出现故障，可能会对患者的生命造成威胁。
而在金融领域，如果一个支付系统出现问题，可能会导致资金损失和交易风险。
因此，保障系统的可靠性对于保护用户的利益和安全具有至关重要的意义。
系统可靠性分析的方法1. 故障树分析（Fault Tree Analysis）故障树分析是一种常用的系统可靠性分析方法，其基本原理是通过将系统的故障事件用树状图表示，找出系统故障的根本原因。
这种分析方法可以帮助评估故障发生的概率以及识别和排除潜在的系统故障点。
故障树分析的基本过程包括确定系统的故障事件、建立故障树、计算故障概率和评估系统可靠性。
2. 失效模式与影响分析（Failure Mode and Effects Analysis）失效模式与影响分析是一种通过对系统的失效模式进行识别和评估，来分析系统可靠性的方法。
它可以帮助识别系统中不同组成部分的故障模式以及故障对系统性能和功能的影响。
4 系统可靠性分析4.1 可靠性的基本概念可靠性作为判断、评价系统的一个重要指标，表明“系统、设备、元件等在规定的条件下和预定的时间内完成规定的功能的性能”。
通常用概率来定量地描述，则“系统、设备、元件等在规定的条件下和预定的时间内完成规定功能的概率”叫做可靠度。
系统、设备、元件等在运行过程中性能低下而不能实现预定的功能时，则称发生了故障。
故障的发生是人们不希望的，但同时它又是不可避免的。
对于所有有形的东西来说，故障迟早都得发生。
因此，我们只能努力使故障的发生来得尽可能地晚些，希望系统、设备、元件等尽可能地可靠工作。
系统、设备、元件等从投入使用开始到故障发生经过的时间称作故障时间。
若故障之后不能被修复，则称此故障时间为寿命。
由于造成故障的原因是多种多样的、随机的，所以故障的发生也具有随机性质。
我们只能应用概率统计的方法对故障发生的规律加以研究。
从故障发生之难易的角度进行可靠性研究时，故障率是个重要的指标。
按定义，故障率是“正常工作到某时点的客体在此以后单位时间里发生故障的比率”。
在很多情况下，特别是在系统安全分析中经常使用故障率这一指标。
故障率随运行时间而变化。
按故障率随时间变化的趋势有减少、一定和增加三种情况，把故障分为初期故障、随机故障和磨损故障三种类型。
例如，电子元件等产品在投入使用不久便由于制造不良等原因故障大量发生，习惯上称作初期故障阶段。
排除初期故障后故障率逐渐减少并趋于稳定，故障率稳定的阶段叫随机故障阶段。
机械零件或易损件等随着运行时间的增加故障率逐渐增加，进入磨损故障阶段。
一般的机械、设备或工业装置等既包括电子元件也包括机械零件，所以三种类型的故障都有，故障率曲线如图4.1，图中的曲线俗称浴盆（Bathtub）曲线。
人类的死亡率也具有类似的情况。
图4.2为100万人口的死亡率曲线。
人类幼儿时由于对外界抵抗力较弱，夭折率较高。
到了青壮年时死亡率较低，往往是由于意外事故等偶然的原因而丧生，死亡率近似恒定。
第四章典型系统的可靠性分析4.1 系统及系统可靠性框图4.1.1 概述所谓系统是指为了完成某一特定功能，由若干个彼此有联系的而且又能相互协调工作的单元组成的综合体。
在可靠性研究中，按系统是否可以维修可以将系统分为不可修复系统和可修复系统。
不可修复系统是指系统一但失效，不进行任何维修或更换的系统，例如日光灯管、导弹以及卫星推进器等一次性使用的系统。
不可修复是指技术上不能修复、经济上不值得修复，或者一次性使用不必要再修复。
可修复系统是指通过修复而恢复功能的系统。
机械电子产品大多数都是可修复系统，但不可修复系统相对可修复系统来说简单得多，而且对不可修复系统的研究方法与结论也适用于可修复系统，同时是研究可修复系统的基础。
4.1.2 系统可靠性框图系统是由若干个彼此有联系的而且又能相互协调工作的单元组成的综合体，因此各个单元之间必然存在一定的关系，为了分析系统的可靠性，就必须分析系统各单元之间的关系，首先要将所要分析的系统简化为合理的物理模型，然后在由物理模型进一步得到参数和设计变量的数学模型。
对于复杂产品，用方框表示的各组成部分的故障或它们的组合如何导致产品故障的逻辑图，称为可靠性框图。
可靠性框图可以用来评价产品或系统的设计布置以及确定子系统或元件的可靠性水平；可靠性框图和数学模型是可靠性预测和可靠性分配的基础。
下面通过实例来说明如何建立可靠性框图。
例 4.1 如图 4.1 所示是一个流体系统工程图，表示控制管中的流体的两个阀门通过管道串联而成。
试确定系统类型。
图 4.1 两阀门串联流体系统示意图解要确定系统类型，要从分析系统的功能及其失效模式入手。
1.如果其功能是为了使液体通过，那么系统失效就是液体不能流过，也就是阀门不能打开。
若阀门 1 和阀门 2 这两个单元是相互独立的，只有这两个单元都打开，系统才能完成功能，因此，该系统的可靠性框图如图 3.2a) 所示。
2.如果该系统的功能是截流，那么系统失效就是不能截流，也就是阀门泄漏。
系统安全工程1. 引言系统安全工程是指对计算机系统及其相关组件进行安全设计、安全测试、安全运维和安全管理的过程。
随着信息技术的迅猛发展，计算机系统已成为各行各业的重要工具，但与此同时也面临着越来越多的安全威胁。
系统安全工程旨在保护计算机系统和其中的敏感信息，防止非法的访问、篡改和破坏，确保系统的稳定运行和数据的完整性。
本文将介绍系统安全工程的基本概念、主要任务和常见的安全措施，以及在实施系统安全工程过程中需要考虑的一些因素。
2. 系统安全工程概述2.1 系统安全工程定义系统安全工程是指对计算机系统进行安全设计、安全测试、安全运维和安全管理的综合技术和管理活动。
其目的是确保计算机系统的安全性，保护系统中的敏感信息不受非法访问、篡改和破坏。
2.2 系统安全工程任务系统安全工程的主要任务包括：•安全需求分析：分析系统的安全需求，确定安全目标和安全策略。
•安全设计：根据安全需求进行系统安全设计，包括网络安全设计、数据安全设计、访问控制设计等。
•安全测试：对系统进行安全测试，检测系统的安全漏洞和弱点。
•安全运维：定期检查和更新系统的安全配置、补丁和防病毒软件。
•安全管理：建立和执行系统安全管理策略，包括风险评估、安全培训和事件响应等。
3. 系统安全工程中的安全措施为了保护计算机系统的安全，系统安全工程采取了一系列的安全措施。
下面是一些常见的安全措施：3.1 访问控制访问控制是系统安全的重要组成部分。
通过合理的访问控制策略，可以限制用户的访问权限，防止非法访问和数据泄露。
常见的访问控制方法包括身份认证、授权和审计。
3.2 数据加密数据加密是保护敏感数据不被未经授权的用户访问的重要手段。
通过加密算法，可以将数据转化为密文，只有掌握密钥的人才能解密得到原始数据。
3.3 网络安全防护网络安全防护是防范网络攻击和恶意代码的关键措施。
包括防火墙、入侵检测系统和反病毒软件等技术手段。
3.4 安全审计与监控安全审计与监控是系统安全工程中不可或缺的环节。
力学系统的可靠性分析引言：力学系统是研究物体在力的作用下的运动和变形规律的学科，广泛应用于工程、物理、地质等领域。
在现代社会中，力学系统的可靠性分析对于确保工程安全、提高生产效率至关重要。
本文将探讨力学系统的可靠性分析方法和应用。
一、可靠性分析方法1. 故障模式与效应分析（FMEA）故障模式与效应分析是一种常用的可靠性分析方法。
通过对系统中可能发生的故障模式及其引起的效应进行分析，确定故障的严重性、频率和可检测性，从而评估系统的可靠性。
FMEA方法可以帮助工程师提前预测潜在的故障，并采取相应的措施进行预防和修复。
2. 事件树分析（ETA）事件树分析是一种基于概率论的可靠性分析方法。
通过建立系统故障的事件树，将可能发生的事件和系统的状态以及相应的概率联系起来，从而评估系统的可靠性。
ETA方法可以帮助工程师分析系统中各个事件之间的关联性，找出可能导致系统失效的关键事件。
3. 可靠性块图（RBD）可靠性块图是一种常用的可靠性分析工具。
通过将系统划分为不同的块，并标记块之间的关系和可靠性参数，从而分析系统的可靠性。
RBD方法可以帮助工程师理清系统的结构和功能，找出可能导致系统失效的关键部件，并进行相应的改进和优化。
二、可靠性分析应用1. 工程结构的可靠性分析在工程领域中，力学系统的可靠性分析对于确保工程结构的安全和稳定至关重要。
通过对结构的受力分析和强度计算，评估结构在各种外部载荷下的可靠性。
可靠性分析可以帮助工程师确定结构的设计参数，提高结构的安全性和可靠性。
2. 机械设备的可靠性分析在机械工程领域中，力学系统的可靠性分析对于提高机械设备的运行效率和延长使用寿命非常重要。
通过对机械设备的故障模式和效应进行分析，评估设备的可靠性。
可靠性分析可以帮助工程师制定设备的维护计划和优化方案，减少故障率和停机时间。
3. 地质灾害的可靠性分析在地质学领域中，力学系统的可靠性分析对于预测和评估地质灾害的发生概率和影响范围非常重要。
工程系统可靠性分析技术研究第一章：引言工程系统可靠性是指在给定的使用条件下，工程系统在预定的时间内实现其既定功能的能力。
可靠性分析是指通过系统分析、计算和测试，评估工程系统的可靠性，并确定关键因素以提高系统的可靠性。
目的是尽可能保障系统的正常运行，减少故障率，提高效率和稳定性，有效降低维修和故障的成本，提高用户满意度。
第二章：可靠性分析的方法可靠性分析的方法主要包括：1.故障模式与影响分析（FMEA）：研究可能出现的故障模式及其影响。
2.失效模式与影响分析（FMECA）：在FMEA的基础上，对每种故障模式的后果进行分析和评估。
3.可靠性块图（RBD）：对工程系统进行模块化分析，通过构建模块之间的逻辑关系，分析系统失效的可能性。
4.事件树分析（ETA）：基于故障树分析的方式，将故障事件组合成事件树，评估事件的发生概率，从而分析系统的可靠性。
5.故障树分析（FTA）：将复杂的系统故障分解成简单的事件，对每个事件进行分析，评估故障原因。
第三章：可靠性分析的流程可靠性分析的流程一般包括以下步骤：1.确定要分析的工程系统：确定分析对象，包括系统的组成部分、运行条件等。
2.建立系统的结构模型：建立系统模型，包括组成部分、相互关系及作用方式等。
3.确定任务需求和限制条件：确定任务需求和限制条件，以及考虑到未来的使用情况及维修情况等因素。
4.收集数据：收集有关系统的数据，包括历史数据、运行记录、故障分析结果等。
5.制定可靠性分析方案：根据系统特点和要求，制定可靠性分析方案。
6.进行可靠性分析：根据方案进行可靠性分析，包括数据处理、模型分析等。
7.评估系统可靠性：对可靠性分析结果进行评估，确定系统可靠性水平和的可靠性指标。
8.提出改进方案：根据可靠性分析结果，提出改进方案，以提高系统的可靠性。
第四章：可靠性分析的应用可靠性分析广泛应用于工程领域，涉及到机械、电子、通信等多个工程系统。
其中，汽车、航空、航天、铁路等重载工程、高速交通、复杂通信系统等归为可靠性要求特别高的工程系统。
形考任务一1-12 错错对对对错对错错错对错13 -24 CBCCA ADDCB AD25-31 ABCD ABC BD BCD ABCD32-34 ACD ABC ABCD ABC AD形考任务二1-12 对错对错对对对错错对错错13 -24 BBACA CADCA DC25-31 BC ABCD ABCD ACD ABCD32-34 ABCD ABD ABD AC ACD形考任务三1-12 对错对对错错对对对错对错13 -24 AAAAA BBCDA BC25-31 ABCD ABCD ABC BCD ABCD32-34 ABCD ABCD ABCD BC ABD形考任务四1-12 对错对对对错对对错错对对13 -24 BADBC CAABA BB25-31 ABCD AB ABCD ABC AB32-34 AB BCD ABCD ABC ABCD形考任务一判断题1.物质危险的辨识只需从其理化性质、燃烧及爆炸特性方面进行分析与辨识。
（×）2.一般所说的安全生产法律法规是由全国人民代表大会颁布的。
（×）3.正常运行不产生电火花、电弧和危险温度的电气设备成为增安型电气设备。
（√）4.危险货物储存、运输配装有限定的要求。
（√）5.重大危险源是长期地或临时地生产、加工、搬运、使用或贮存危险物质，且危险物质的数量等于或超过临界量的单元。
（√）6.按《高处作业分级》（GB/T3608-93）的规定，凡在距离地面高度2m以上（含2m）有可能坠落的高处进行作业，称为高处作业（×）7.建设项目的安全预评价大纲按规定由建设单位送审（√）8.危害辨识、风险评价和风险控制的结果无需按优先顺序进行排列。
（×）9.系统中存在的、可能发生意外释放的能量或危险物质称作第二类危险源。
（×）10.故障具有随机性和突发性，故障发生的规律是不可知的。
（×）11.安全现状综合评价是针对某一个生产经营单位总体或局部的生产经营活动安全现状进行的全面评价。
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]。
4 系统可靠性分析4.1 可靠性的基本概念可靠性作为判断、评价系统的一个重要指标，表明“系统、设备、元件等在规定的条件下和预定的时间内完成规定的功能的性能”。
通常用概率来定量地描述，则“系统、设备、元件等在规定的条件下和预定的时间内完成规定功能的概率”叫做可靠度。
系统、设备、元件等在运行过程中性能低下而不能实现预定的功能时，则称发生了故障。
故障的发生是人们不希望的，但同时它又是不可避免的。
对于所有有形的东西来说，故障迟早都得发生。
因此，我们只能努力使故障的发生来得尽可能地晚些，希望系统、设备、元件等尽可能地可靠工作。
系统、设备、元件等从投入使用开始到故障发生经过的时间称作故障时间。
若故障之后不能被修复，则称此故障时间为寿命。
由于造成故障的原因是多种多样的、随机的，所以故障的发生也具有随机性质。
我们只能应用概率统计的方法对故障发生的规律加以研究。
从故障发生之难易的角度进行可靠性研究时，故障率是个重要的指标。
按定义，故障率是“正常工作到某时点的客体在此以后单位时间里发生故障的比率”。
在很多情况下，特别是在系统安全分析中经常使用故障率这一指标。
故障率随运行时间而变化。
按故障率随时间变化的趋势有减少、一定和增加三种情况，把故障分为初期故障、随机故障和磨损故障三种类型。
例如，电子元件等产品在投入使用不久便由于制造不良等原因故障大量发生，习惯上称作初期故障阶段。
排除初期故障后故障率逐渐减少并趋于稳定，故障率稳定的阶段叫随机故障阶段。
机械零件或易损件等随着运行时间的增加故障率逐渐增加，进入磨损故障阶段。
一般的机械、设备或工业装置等既包括电子元件也包括机械零件，所以三种类型的故障都有，故障率曲线如图4.1，图中的曲线俗称浴盆（Bathtub）曲线。
人类的死亡率也具有类似的情况。
图4.2为100万人口的死亡率曲线。
人类幼儿时由于对外界抵抗力较弱，夭折率较高。
到了青壮年时死亡率较低，往往是由于意外事故等偶然的原因而丧生，死亡率近似恒定。
到了老年期，由于血管、心脏等身体组织老化，死亡率上升。
表4.1为不同类型故障产生原因及防止对策当我们把人作为系统的元素研究其可靠性时，不是研究其生命的可靠性而是研究人在执行既定的操作时，完成要求的功能的可靠性。
故又可把人的可靠性明确地称为人的操作可靠性。
与故障率类似，在研究人的可靠性时我们采用人失误率这一指标来表征发生操作失误的难易程度。
由于人有思想，行为有较大的自由度，所以关于人的可靠性研究是个复杂的课题。
图4.1 浴盆曲线 图4.2 人类的死亡率 表4.1 不同类型故障产生原因及防止对策故障类型 现 象原 因 对 策备 注 初期故障 ·新产品投产初期的故障 ·闲置一段时间后故障减少 ·小毛病往往引起重大事故 ·设计错误·制造不良·使用方法错误 （制造责任的可能性特别大）·设计审查，FMEA ，FTA·通过老化筛选等方法排除·明确使用基准并告诉用户·预防性维修保养无效·检修不彻底也会产生这种现象随机故障 ·多元素组成系统的典型故障 ·许多电子元件的故障·系统受到随机应力的作用 ·采用冗余设计·增加投资 ·采用高可靠度元件、材料 ·正当使用·预防性维修保养无效 ·故障时间呈指数分布 磨损故障 ·机械零部件磨损、疲劳造成的故障·材料、部件的机械磨损、疲劳、老化·预防性维修保养·预防性维修保养有效 ·冗余有效但不经济4.2 故障发生规律4.2.1 故障时间分布设系统、设备、元件等在t =0时刻投入运行，到t 时刻发生故障的概率记为)(t F ,可靠度记为)(t R ，则故障发生概率为{})0()(=≤=F t T P t F r (4.1)上述公式又称为故障时间分布函数。
可靠度为1)0()(1)(=-=R t F t R (4.2)当故障时间分布函数)(t F 可微分时，则dtt dF t f )()(= (4.3)⎰=tdt t f t F 0)()( (4.4)这里，)(t f 称为故障概率密度函数或故障时间密度函数。
当dt 非常小时，dt t f )(表示在时间间隔),(dt t t +内发生故障的概率。
定义)()()(t R t f t =λ (4.5)为故障率函数。
当dt 非常小时，dt t )(λ表示到t 时刻没有发生故障而在时间间隔),(dt t t +内发生故障的概率。
该式也可写成dt t R t dR t F dt t dF t )()()()()(-=⋅=λ (4.6)把它积分[][])(ln )0(ln )(ln )(ln )(00t R R t R t R dt t tt-=--=-=⎰λ⎰=-tdtt et R 0)()(λ (4.7)于是，自初始时刻到t 时刻故障发生概率为⎰-=-=-tdtt e t R t F 0)(1)(1)(λ (4.8) 式中故障率函数)(t λ决定了)(t F 的分布形式。
下面举例说明故障时间分布函数)(t F 、可靠度函数)(t R 、故障时间密度函数f t ()及故障率函数)(t λ的实际意义。
设100个元件投入运行后的故障时刻如表4.2。
用N t ()表示运行到t 时刻没有发生故障的元件数，则N ()0为投入运行的元件总数；N t ()-1－N t ()为在时间间隔(t -1, t )内故障的元件数。
)0()()0()(N t N N t F -= ，)0()()(N t N t R = ，)0()()1()(N t N t N t f --= ，)1()()1()(---=t N t N t N t λ 。
根据表4.2的故障数据按上述公式计算，结果列于表4.3。
表4.3中的时间为单位时间，若按较小的时间间隔来计算故障时间分布函数，则得到表4.3的结果。
通过实际故障数据计算得到的故障时间分布被称作经验分布函数。
当元件总数（数据数）无限增加，趋近无穷大时，经验分布函数的极限函数即为该种元件的真正故障时间分布函数。
图4.3为经验分布曲线。
图4.3 经验分布曲线4.2.2 典型的故障时间分布4.2.2.1 指数分布随机故障的场合故障率为常数，λλ=)(t，故障时间分布变为指数分布：tetFλ--=1)((4.9)tetfλλ-=)((4.10) 故障率λ是指数分布唯一的分布参数，也是一个最具有实际意义的参数。
它表示单位时间里发生故障的次数。
指数分布的数学期望)(xE为θλλ=====⎰⎰⎰∞∞-∞001)()()(dtedttRdtttfxE t(4.11)它等于故障发生率λ的倒数，通常记为θ，称作平均故障时间（Mean Time to Failure，MTTF）。
在系统、设备、元件故障后经修理被重复使用的场合，它被称作平均故障间隔时间（Mean Time Between Failures，MTBF）。
有时，统称为平均寿命。
指数分布的方差)(xV为()[]()22222211)(][][][)(λλ=-=-=-=⎰∞dt t f txExExExExV(4.12)指数分布的方差比较大。
当θ=t,即时间为平均无故障时间时，发生故障的概率为633.011)(1=-=-=--eeFλθθ例1 某设备运转7000h 共发生了10次故障。
若故障间隔时间服从指数分布，试计算该设备的平均故障间隔时间及从开机运转到工作1000h 后的可靠度。
解：平均故障间隔时间为θ==700010700(h)工作1000h 后的可靠度为 R ee ()..1000023910007001429===--例2 某种元件的平均故障时间为5000h 。
试求使用125h 后的可靠度。
解：因λt ==12550000025.<<1，利用级数展开式进行计算：R t e t t t t t ()!()!()==-+-+≈--λλλλλ11213123R ().1250975≈ 4.2.2.2 威布尔分布威布尔分布是瑞典的威布尔在求算链强度时得到的一种分布。
按此分布，故障时间分布函数为 F t e t m()=--1η(4.13)可靠度函数为 R t et m()=-η(4.14)故障时间密度函数为 ηηmt m et mt f --=1)( (4.15)上述公式中，η为尺度参数；m 为形状参数。
故障时间服从威布尔分布时，故障率函数为1)(-=m t mt ηλ (4.16)图4.4 和4.5 分别为威布尔分布的)(t f 和λ()t 。
威布尔分布的数学期望和方差分别是E X mm []()=+η111Γ (4.17)V X m m m[]()()=+-+⎡⎣⎢⎤⎦⎥⎧⎨⎪⎩⎪⎫⎬⎪⎭⎪η221211ΓΓ (4.18)式中，Γ( )11+m为Γ分布。
图4.4 威布尔分布的)(t f 图4.5 威布尔分布的λ()t在威布尔分布中m 是一个具有实质意义的参数。
当m 取不同的数值时，故障率λ()t 随时间的变化呈现如下情况：1）m <1时，λ()t 随时间单调减少，对应于初期故障；2）m =1时，λ()t 恒定，威布尔分布变为指数分布，对应于随机故障； 3）m >1时，λ()t 随时间单调增加，对应于磨损故障。
由于威布尔分布可以描述不同类型的故障，因而在可靠性工程中得到了广泛的应用。
4.2.2.3 关于故障时间分布函数具有下列性质的统计分布函数)(x F ()-∞<<∞x 都可以直接用作故障时间分布函数：1）F ()-∞=0； 2）F ()+∞=1；3）若21x x >，则)()(21x F x F >； 4）)()(lim 0x F x F =+→δδ。
还有许多函数，如正态分布、对数正态分布、均匀分布、Γ分布、β分布等都可以用作故障时间分布函数。
在实际工作中若故障时间不服从于某种特定的分布，而且用统计检验的方法也不能严格地判别出它的拟合性，那么从工程的角度出发，选择一种比较易于说明故障现象本质的函数，或选择一种在数学模型方面容易处理的函数（如指数函数、威布尔函数等）都是可以的。
4.2.3 故障次数分布当故障时间分布服从指数分布，即故障发生率λ为常数时，一定时间间隔内故障发生次数)(t N 服从泊松（Poisson ）分布。
自时刻0=t 到 t 时刻发生n 次故障的概率记为{}n t N P t P r n ==)()(，n =012,,, 。
(4.19) 则)(t P n 为参数t λ的泊松分布tn n e n t t P λλ-=!)()( (4.20) 到t 时刻发生不超过n 次故障的概率：{}∑=-=≤nk tk r e k t n t N P 0!)()(λλ (4.21) 故障次数)(t N 的数学期望E N t [()]和方差V N t [()]分别为E N t nP t n t n e t n n n tn [()]()()!====∞-=∞∑∑01λλλ (4.22) {}V N t E N t E N t [()][()][()]=-22=-==∞∑n P t t t n n 220()()λλ (4.23)即，故障次数的数学期望和方差都是λt 。
