第四节 系统可靠性分析2

系统工程可靠性分析考点梳理第一节概述一、可靠性的必要性可靠性是一种综合性技术，可靠性工作贯穿从系统的规划、设计、制造直至使用和维修的整个过程。

在设计阶段要分析系统或设备所具有的可靠性水平,应从成本、性能、政策、社会、需要等各方面综合来考虑决定,然后确定可靠性目标进行比较,作为以后修订方案的依据。

最后还要进一步对组成系统的各种单元进行可靠度分配.二、可靠性的特征量和数学表示(一)可靠性的定义及特征量1.可靠性的定义可靠性是指产品、系统在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。

对于可以进行维修的产品和系统来说,不仅有可靠性问题，而且还有发生故障后的复原能力及复原速度问题。

与可靠性相对应的叫做维修性。

其含义是可修复的产品、系统在规定条件下和规定时间内的修复能力。

因此对不发生故障的可靠性与排除故障的维修性,两者结合考虑,可称为广义的可靠性。

2.可靠性的特征量能够对系统可靠性的相应能力作出数量表示的量,称为可靠性的特征量。

其主要特征量有:可靠度、失效率、平均失效间隔时间、故障平均修复时间、维修度、有效度等。

(1)可靠度R(t)可靠度是指产品、系统在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率。

所谓规定条件就是指系统所处的环境条件、使用条件和维护条件等,这些条件对系统可靠性有很大的影响。

所谓规定时间,根据具体情况可以是长期的若干年,短期的时间或一次性动作。

所谓规定功能就是指系统应具有的技术指标。

(2)失效率(或故障率)入(t) 失效率是指设备、系统工作时刻后，单位时间内发生失效或故障的概率。

所谓失效是指系统丧失了规定的功能。

对可修复的系统,失效也称为故障。

失效过程大体分为三个阶段:①早期失效期:②偶然失效期:③耗损失效期:(3)平均失效间隔时间(MTBF) 又称平均故障间隔时间，是指设备或系统在两相邻故障间隔内正常工作时的平均时间。

(4)平均故障修复时间(MTTR)又是指设备出现故障后到恢复正常工作时所需要的时间。

系统可靠性分析及优化方法研究在现代工程领域中，系统可靠性是一个至关重要的方面。

系统可靠性指的是系统能够在一段时间内正常工作的概率。

对于许多系统来说，特别是那些安全性要求较高的系统，系统可靠性至关重要。

本文将讨论系统可靠性的分析和优化方法。

一、系统可靠性分析系统可靠性分析是评估系统在特定条件下工作的能力。

它通常包括以下几个步骤：1. 收集数据：为了进行可靠性分析，我们需要收集与系统相关的数据。

这些数据可以是历史上发生过的故障数据，也可以是系统运行过程中产生的数据。

2. 数据分析：收集到数据后，我们可以使用统计方法和其他数学模型来分析数据。

通过分析数据，我们可以了解系统的故障模式和故障频率。

3. 故障模式识别：通过数据分析，我们可以识别系统的故障模式。

故障模式是系统在出现故障时常见的模式或趋势。

通过识别故障模式，我们可以更好地预测和预防系统故障。

4. 可靠性评估：在了解系统的故障模式后，我们可以进行可靠性评估。

可靠性评估是指计算系统在特定时间段内正常工作的概率。

这可以帮助我们了解系统的可靠性水平。

二、系统可靠性优化系统可靠性优化是指通过各种技术和方法来提高系统的可靠性。

以下是一些常见的系统可靠性优化方法：1. 风险分析：风险分析是识别系统潜在故障和问题的过程。

通过风险分析，我们可以确定对系统可靠性最具威胁的因素，并采取相应的措施来减少风险。

2. 可靠性设计：可靠性设计是指在系统设计过程中考虑并优化系统的可靠性。

这包括选择可靠性高的组件和材料，设计冗余系统以避免单点故障等。

3. 定期维护：定期维护是确保系统可靠性的关键步骤。

定期维护包括对系统进行检查、清洁和维修，以确保其正常运行。

4. 运行监控：运行监控是指对系统进行实时监测和分析，以便及时发现故障并采取相应的措施。

5. 强化培训：培训系统操作员和维护人员是提高系统可靠性的重要方法。

通过提供充分的培训，操作员和维护人员可以正确地操作和维护系统，减少操作人为错误引起的故障。

系统可靠性设计分析Reliability Design and Analysis2009-9-15Conception of the Reliability1引言现代质量观和系统专门特性– 现代质量观 • 系统效能 • 寿命周期费用 – 系统专门特性的重要性现代系统设计思想的转变 可靠性设计分析方法在型号各研制阶段的适用性2009-9-15Conception of the Reliability2现代质量观2009-9-15Conception of the Reliability3现代质量观质量包含了系统的性能特性、专门特性、经济性、时间性、适应性 等方面，它是系统满足使用要求的特性总和。

系统的性能特性：用性能指标来描述 系统的专门特性：描述了系统保持规定性能指标的能力，具有统 计特性– – – – – 可靠性 维修性 保障性 安全性 测试性经济性：系统的寿命周期费用，指在系统的整个寿命期内，为获 取并维持系统的运营所花费的总费用； 时间性：系统的按期交付，影响系统的寿命周期费用； 适应性：系统满足用户需求、符合市场需要的能力。

2009-9-15Conception of the Reliability4可靠性可靠性定义产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。

产品可 靠性定义的要素是三个“规定”(“规定条件”、“规定时间”、“规定 功能”） – 规定条件：包括使用时的环境条件和工作条件。

• 如温度、湿度、振动、冲击、辐射等环境条件，使用时的 应力条件，维护方法，贮存时的贮存条件，使用时对操作 人员的技术等级要求等。

– 规定时间：指产品规定了的任务时间。

• 随着产品任务时间的增加，产品出现故障的概率将增加， 产品的可靠性是下降的 。

– 规定功能：指产品规定了的必须具备的功能及其技术指标。

• 所要求的功能的多少和其技术指标的高低，直接影响到产 品可靠性指标的高低。

2009-9-15Conception of the Reliability5安全性安全性 （safety）定义系统在规定条件下和规定时间内，以可接受的风险执行规定功能 的能力。

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。

系统可靠性分析方法系统可靠性分析方法，包括定量方法和定性方法。

定量方法主要是基于概率和统计的方法，而定性方法主要是基于专家评估和经验的方法。

下面将详细介绍一种常用的系统可靠性分析方法，故障模式影响和关联分析（Failure Mode Effect and Criticality Analysis，FMECA）一、故障模式影响和关联分析（FMECA）概述故障模式影响和关联分析（FMECA）是一种定性和定量相结合的方法，用于识别和评估系统故障模式的影响和关联。

它通常在系统设计阶段进行，目的是识别潜在的故障模式，评估其对系统性能和可靠性的影响，并提出相应的改进措施。

二、FMECA方法步骤1.系统功能分析：对系统进行功能分解，确定系统各个组成部分的功能和相互关系。

2.识别故障模式：通过专家讨论、经验总结或故障数据分析等方法，识别系统可能出现的故障模式。

3.确定故障影响：对每个故障模式，分析其对系统功能的影响和对相关组件的影响，包括直接影响和间接影响。

4.确定故障严重度：对每个故障模式，确定其引起的系统性能降低程度、对人员安全和环境造成的影响，并根据影响的严重程度对故障进行分类。

5.分析故障原因：对每个故障模式，分析其潜在的故障原因，包括设计、制造、安装、运维和环境等方面引起的故障原因。

6.提出改进措施：对识别的每个故障模式，制定相应的改进措施，包括设计优化、工艺改进、使用可靠性工具和提供故障检测和恢复能力等。

7.重要性评估：根据每个故障模式的严重性和频率，进行重要性评估，确定需要优先考虑的故障模式。

8.汇总结果：对所有故障模式的识别、影响和改进措施进行汇总，形成FMECA报告，为系统设计和维护提供参考。

三、FMECA方法的优缺点FMECA方法具有如下优点：1.提前识别故障模式：在系统设计阶段进行FMECA分析，可以尽早识别潜在的故障模式，从而采取相应的预防措施，提高系统的可靠性。

2.综合分析故障影响：FMECA方法不仅能分析故障对系统功能的影响，还能分析对相关组件的影响，从而全面评估故障的严重程度。

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。