系统可靠性分析

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1、第四节　系统可靠性分析可靠性技术原本是为了分析由于机械零部件的故障，或人的差错而使设备或系统丧失原有功能或功能下降的原因而产生的学科。可靠性分析在安全系统工程中占有很重要的位置。一、基本概念1.可靠性、可靠度:R(t)可靠性是指系统、设备或元件等在规定的时间内和规定的条件下，完成其特定功能的能力；可靠度是指系统、设备或元件等在预期的使用周期（规定的时间）内和规定的条件下，完成其特定功能的概率；2.维修度:M(τ)是指系统发生故障后在维修容许时间内完成维修的概率3.有效度:A(t,τ)是指对于可修复系统在规定的使用条件和时间内能够保持正常使用状态的概率。提高可

2、靠度的途径：提高系统的可靠度；提高系统的维修度二、可靠度、维修度、有效度的常用度量指标1.平均无故障时间（MTTF）是指系统由开始工作到发生故障前连续正常工作的平均时间……度量不可修复系统的可靠度；2.平均故障间隔时间（MTBF）是指可修复系统发生了故障后经修理后仍能正常工作，其在两次相邻故障间的平均工作时间；3.平均故障修复时间（MTTR）是指可修复系统出现故障到恢复正常工作平均所需的时间。三、可靠度函数与故障率在一定的使用条件下，可靠度是时间的函数；设可靠度为R(t)，不可靠度为F(t)，则：R(t)+F(t)=1故障概率密度函数：f(t)=dF(t)/

3、dt故障率元件寿命周期的故障率，与该元件所处的寿命阶段密切相关。如图所示，由于曲线形似浴盆，故俗称浴盆曲线。该曲线表明，在元件或系统的寿命周期初期，因系统需磨合，因此故障率较高；寿命周期的后期，则因系统部分元件的磨损使故障率也明显提高；而中期阶段则故障率较为稳定。早期失效期随机失效期损耗失效期调整期退役期四、系统可靠度计算系统的可靠度一方面取决于各子系统本身的可靠度，同时还取决于各子系统间的作用关系。1.串联系统是指系统中任何一个子系统发生故障，都会导致整个系统发生故障的系统。提高串联系统可靠度的途径1）提高各子系统的可靠度；2）减少串联级数；3）缩短任务时

4、间。为了提高系统的可靠性，通常需要使系统的部分子系统乃至全部子系统有一定数量贮备，利用贮备提高系统可靠性最常用的办法就是采用并联结构的系统。2.并联系统1）热贮备系统（冗余系统）是指贮备的单元也参与工作，即参与工作的数量大于实际所必须的数量，这种系统又称冗余系统。冗余技术一般是采用降额等其他方法不能满意地解决系统安全问题，或当改进产品所需的费用比采用冗余单元更多时采用的方法。采用冗余设计是以增加费用为代价来提高系统的安全性和可靠性的。设系统各个单元的可靠性是相互独立的，各单元的不可靠度分别为F1、F2、F3、……、Fn，根据概率乘法定理可得系统不可靠度:12

5、3nBA系统可靠度：热贮备系统冗余系统设计时需注意的问题冗余度的选择；冗余级别的选择2）冷贮备系统是指贮备的单元不参加工作，并且假定在贮备中不会出现失效，贮备时间的长短不影响以后使用的寿命。若所有部件的故障率均相等且为λ则系统的可靠度为:123N+1BA系统的平均寿命:冷贮备系统冷储备系统的平均寿命是各单元平均寿命的总和。3.复杂系统有一汽车的制动系统可靠性联接关系如图；组成系统各单元的可靠度分别为R(A1)=0.995；R(A2)=0.975；R(A3)=0.972；R(B1)=0.990；R(B2)=0.980；R(C1)=R(C2)=R(D1)=R(D

6、2)=0.980；求系统的可靠度。D2C2D1C1A1B1A3A2B2A:液压系统D:液压系统C:液压系统B:手闸系统手控杆机械联动装置脚踏装置主控缸液压管路左前轮左后轮右前轮右后轮汽车制动系统可靠性联结框图五、人的工作可靠度预测1.人在工作中的差错很多，归纳起来不外乎以下五类：未履行职能；错误地履行职能；执行未赋予的分外职能；按错误程序执行职能；执行职能时间不对。2.人的差错概率人的工作可靠度与人的工作差错概率是互逆的，所以人的工作可靠度可用人的工作差错概率来计算：e、E获得途径：收集紧急状态时的全部运转记录；收集全部正常业务、保养、校正、定期检验、启动停

7、止时人的差错记录；引起差错的具体条件；收集模拟的正常业务非正常业务方面的人的差错的潜在来源；专家的经验判断。3.计算人的工作可靠度的差错概率法—概率树图程序：明确系统故障的判定标准；进行作业分析，评价基本动作间的相互关系；估计人的差错概率；求系统故障率，评价人的差错对系统故障的影响；重复以上步骤改进人机系统的特征值，直到达到可允许的范围。第五节、预先危险性分析（PHA）预先危险性分析是指在一个系统或子系统（包括设计、施工、生产）运转活动之前，对系统存在的危险类别、出现条件及可能造成的结果，进行宏观概略分析的一种方法。预先危险性分析的重点应放在系统的主要危险源

8、上，并提出控制这些危险源的措施。预先危险性分析的结果