第三章可修复系统的可靠性

可靠性不可修复系统和可修复系统可靠性分析比较可靠性是指系统在规定的时间内能够正常工作而不发生故障的能力。

在系统设计和开发过程中，可靠性是非常重要的考虑因素之一，因为它直接关系到系统的正常运行和用户体验。

在可靠性分析中，常常会对两种类型的系统进行比较，即可修复系统和不可修复系统。

可修复系统是指在出现故障后，可以通过维修和更换零部件等方式修复并使系统恢复运行。

而不可修复系统则是指在发生故障后，无法直接进行修复，只能通过更换整个系统或者部分设备来恢复正常运行。

下面将从多个方面对两种系统的可靠性进行比较。

首先，就可修复系统的可靠性而言，其主要依赖于故障预测和维修策略。

通过合理的故障预测和及时的维修策略，可以有效提高系统的可靠性。

而对于不可修复系统而言，它的可靠性主要依赖于系统本身的设计和质量。

一旦发生故障，无法进行直接修复，只能更换整个系统或者设备，这就要求不可修复系统在设计和生产过程中具备更高的可靠性和质量。

其次，就维修成本而言，可修复系统相比不可修复系统具有更低的维修成本。

因为可修复系统在故障发生后可以通过维修和更换零部件等方式进行修复，而不可修复系统需要更换整个系统或者部分设备，所以维修成本相对较高。

这也是为什么在一些对系统可靠性要求较高的领域，如军事、航空航天等，更倾向于采用可修复系统。

此外，就维修时间而言，可修复系统也具有更短的维修时间。

由于可修复系统在发生故障后只需进行相应的维修操作即可恢复运行，维修时间相对较短。

而不可修复系统的维修时间则会更长，因为需要更换整个系统或者部分设备，这需要更加复杂的操作和耗费更多的时间。

最后，就系统的灵活性而言，可修复系统具有更高的灵活性。

可修复系统在发生故障后可以针对具体故障进行相应的修复和维护，不会对整个系统造成影响。

而不可修复系统在发生故障后无法进行修复，只能更换整个系统，这对整个系统运行和用户的使用会造成一定的影响。

综上所述，可修复系统和不可修复系统在可靠性方面存在一定的差异。

MTBF
热贮备和温贮备系统的可靠性模型
• 温储备系统的储备单元处于轻载工作状态，不处 于完全不工作状态，例如，电子管的灯丝。
• 当设备处于比较恶劣的环境时，不工作储备单元 的故障率要比轻载的故障率大得多，这时也必须 使储备单元处于轻载工作状态。例如，处于潮湿 环境中的电子设备，通电工作的故障率要比长期 储存（不工作）的失效率低。
A
˦ A
B
˦ B¡¢ ºÍ
˦
' B
若转换装置不是完全可靠，则当开关故障
率λK不为零或不能忽略时
RS (t)

e At

K
A A B
B'
e e Bt
(K A 'B )t
MTBF

1
A

1
B
(
A
A B'
K
)
两单元相同时
• 当λA＝λB=λ、λ‘B＝λ’，即，工作时A、B 两单元工作故障率相同时，可求得：
从设计角度，提高并联系统可靠性措施：
（1）提高单元可靠性，即减少失效率； （2）尽量增加并联数目； （3）等效地缩短任务时间t。
并联单元数与系统可靠度关系
例3-2 已知并联系统由两个服从指数分布的单元
组成，两个单元的故障率分别为1 0.0005h1 2 0.0001h1 ，工作时间t=1000h,试求系
对于单调系统任一元件的失效只会使系统失效概率增加每个元件有两种状态正常状态和失效状态且二者必居其一满足全概率公式的条件因此系统的可靠度其中表示在x正常情况下系统正常的事件相当于把x的两端短接起来表示在x失效情况下系统正常的事件相当于把x的两端断开
第三章 系统可靠性模型

美加大停电
2003年8月14日，美国东北部部分地区以及加 拿大东部地区出现的大范围停电。这是北美历史 上最大范围的停电，引起美国八个州以及加拿大 的安大略省的电力中断。据估计，直接经济损失 达60亿美元。
莫斯科大停电 2005年5月，莫斯科突发停电事故，莫 斯科最主要的股票交易所MICEX被迫中断交易两小时， 地铁系统全线瘫痪，交通信号灯也全部停止工作。 印尼大停电 2005年8月，印尼发生大停电，全国近半 人口受影响。 洛杉矶大停电 2005年9月，美国洛杉矶全市大停电， 该市一半人口受影响。 东京大停电 2006年8月，日本东京发生大面积停电， 至少上百万家庭用电被中断。 西欧大停电 2006年11月，西欧多国发生严重停电事故， 约1000万人受影响，德国、法国、意大利三国受影响 最大。
一些基本概念
系统 由一些基本部件组成的完成某种指定功能 的整体；是一个相对的概念。 失效或故障 产品丧失规定功能 一般，不可修产品称为失效： 可修产品称为故障； 但失效或故障常混用。
2 可靠性工程
2.1 可靠性工程
提供研究可靠性的理论和评价元件、设 备或系统的可靠性的实用工具，以获得产 品或系统的最优可靠性
组成系统 的 元件个数 单个元件可靠性
99.999% 99.99% 99.9% 99.0%
系统可靠性
10 100 250 500 1,000 10,000 100,000 1000,000 99.99% 99.90% 99.75% 99.50% 99.01% 90.48% 36.79% <0.1% 99.90% 99.01% 97.53% 95.12% 90.48% 36.79% <0. 1% <0.1% 99.00% 90.48% 77.87% 60.64% 36.77% <0.1% <0.1% <0.1% 90.44% 36.60% 8.11% 0.66% <0.1% <0.1% <0.1% <0.1%

前导工作的主要任务就是进行系统的功能分析
功能的分解与分类 功能框图与功能流程图 时间分析 任务定义及故障判据
功能的分解与分类
功能的分解
系统往往是多任务与多功能的 一个系统及其功能是由许多分系统及其功能实现的 通过自上而下的功能分解过程，可以得到系统功能的层
次结构 功能的逐层分解可以细分到可以获得明确的技术要求的
为正确地建立系统的任务可靠性模型，必须对 系统的构成、原理、功能、接口等各方面有深 入的理解。
F18基本可靠性模型
F18任务可靠性模型
概述－可靠性逻辑关系
概述－建立系统任务 可靠性模型的程序
系统功能分析
对系统的构成、原理、功能、接口等各方面深 入的分析是建立正确的系统任务可靠性模型的 前导。
方框：产品或功能 逻辑关系：功能布局 连线：系统功能流程的方向
无向的连线意味着是双向的。
节点（节点可以在需要时才加以标注）
输入节点：系统功能流程的起点 输出节点：系统功能流程的终点 中间节点
概述－可靠性框图示例
概述－基本可靠性模型
基本可靠性模型 用以估计产品及其组成单元发生故障所 引起的维修及保障要求的可靠性模型。
并联模型
并联模型
组成系统的所有单元都发生故障时，系统才发生 故障的称为并联系统。并联系统是最简单的冗余 系统（有贮备模型）。
并联系统的逻辑图如图所示，其数学模型为
并联模型
当几个单元相互独立，系统不可靠度：
并联模型
系统可靠度
当系统各单元的寿命分布为指数分布时，对于 最常用的两单元并联系统，有
并联模型
尽管单元故障率都是常数，但并联系统的故障率不再是 常数。并联模型故障率曲线