基于广义可用性的系统可用性评价

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1、基于广义可用性的系统可用性评价摘要：文章介绍了广义可用性分析方法的理论基础和工作流程，并提出了计算可用性指标的含义。本文还描述了可用性指标与安全性指标和维修性指标之间的关系。安全性指标和维修性指标是计算可用性的基础，直接影响可用性指标的计算结果。本文在提出计算方法的同时，以举例形式说明计算方法的可行性。关键词：可用性可靠性维修性功能持续性中图分类号：TP31文献标识码：A文章编号：1672-3791（2014）07（c）-0011-02可用性是指在指定时间范围内，设备/系统能处于正常工作状态的时

2、间百分比，用于表征功能的持续性（continuouslyoffunction，来源于ARP5754）[1]，反映了设备/系统长期工作的能力。设备/系统的可用性较高，代表设备/系统具有更强的长期工作能力，更低的维修时间成本和运营成本。从另一方面，设备/系统的长期工作能力直接关系客户利益，可用性较高的设备/系统能给客户降低时间成本、维修成本、因功能不正常而带来的营运成本等。图1反映了设备/系统可用性与客户利益之间的关系。1可用性计算方法研究7系统可用性指标综合了系统可靠性指标和系统维修性指标，从系统

3、可靠性角度和维修性角度检验系统的长期工作能力。在分析系统可用性指标时，需要用到可靠性指标中的MTTF何MTBF，以及维修性指标中的MTTR。[2]（1）平均工作时间（MTTF，MeanTimeToFailure）：不可修复（指失效后无法修复或不修复而进行替换）产品的平均寿命是指产品失效前的平均工作时间。（2）平均故障间隔时间（MTBF，MeanTimeBetweenFailures）：可修复产品的平均寿命是指相邻故障间的平均工作时间，称为平均无故障工作时间或平均故障间隔时间。（3）平均修复时间（

4、MTTR，MeanTimeToRepair）：指更换/维修故障的平均时间，包括设备修理时间/设备更换时间和安装后调整时间。针对平均工作时间MTTF的维修任务为更换设备，针对平均故障间隔时间（MTBF）的维修任务为设备维修，但是在系统可用性分析中并不详细讨论设备的维修过程或更换过程，而只关心从发生故障到清除故障的操作时间。因此，对于研究可用性与可靠性、维修性的关系，平均工作时间（MTTF）和平均故障间隔时间（MTBF）等效。1.1设备可用性计算方法研究7对于航空机载设备（LRU）来说，在设备发生故

5、障（显性或可探测隐性故障）后，无论故障是否可维修，为了保证正常飞行，首先都将设备更换。因此在计算设备可用性时，方法较为简单，因为平均修复时间（MTTR）是确定的。以下为设备可用性的计算公式：Aitem=[MTBFitem/（MTBFitem+MTTRitem）]×100%Aitem为设备可用性指标；MTBFitem：设备平均故障间隔时间；MMTRitem为设备平均维修时间。1.2系统可用性计算方法研究系统可用性的分析对象为多个设备，系统内任何一个设备发生故障均会导致系统不能正常工作（没有考虑MM

6、EL的情况，如果系统内包含MMEL，则去掉MMEL项目），因此在计算系统可用性时，需考虑系统内各设备的故障情况。系统可用性的计算方法与设备可用性的计算方法相同，所不同的是MTBF应当使用系统的MTBFsystem，MTTR应当使用系统平均MTTRaverage。Asystem=[MTBFsystem/（MTBFsystem+MTTRaverage）]×100%（1）Asystem为系统可用性指标；MTBFsystem为系统平均故障间隔时间；MTTRaverage为系统平均修复时间。假设系统内有n

7、个设备：71/MTBFsystem=1/MTBFitem1+1/MTBFitem2+……+1/MTBFitemn（2）等式（2）等价变换后可得：MTBFsystem=1/（1/MTBFitem1+1/MTBFitem2+……+1/MTBFitemn）（3）假设在一段较长的时间范围T内，第i个设备发生了Mi次故障，总的修复时间为Ti。按照定义：MTTRaverage=（∑Ti）/（∑Mi）（4）在（4）等式右侧分子和分母同时乘以1/T：MTTRaverage=[∑（Ti/T）]/[（∑Mi/T）]

8、=[∑（Ti/T）]/[（∑1/MTBFitemi）]（5）MTTRitemi=Ti/Mi（6）同样，在（6）等式右侧分子和分母同时乘以1/T：MTTRitemi=（Ti/T）/（Mi/T）=（Ti/T）/（1/MTBFitemi）（7）等式（7）变形后可得：Ti/T=MTTRitemi/MTBFitemi（8）将（8）带入（5）可得：MTTRaverage=[∑（MTTRitemi/MTBFitemi）]/[∑（1/MTBFitemi）]=∑{[（1/MTBFitemi）/（∑1/MTBFit