系統(tǒng)可靠性分析

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1、第四節(jié)　系統(tǒng)可靠性分析可靠性技術(shù)原本是為了分析由于機(jī)械零部件的故障，或人的差錯(cuò)而使設(shè)備或系統(tǒng)喪失原有功能或功能下降的原因而產(chǎn)生的學(xué)科?？煽啃苑治鲈诎踩到y(tǒng)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)可靠性是指系統(tǒng)、設(shè)備或元件等在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)和規(guī)定的條件下，完成其特定功能的能力；可靠度是指系統(tǒng)、設(shè)備或元件等在預(yù)期的使用周期（規(guī)定的時(shí)間）內(nèi)和規(guī)定的條件下，完成其特定功能的概率；2.維修度:M(τ)是指系統(tǒng)發(fā)生故障后在維修容許時(shí)間內(nèi)完成維修的概率3.有效度:A(t,τ)是指對(duì)于可修復(fù)系統(tǒng)在規(guī)定的使用條件和時(shí)間內(nèi)能夠保持正常使用狀態(tài)的概率。提高可

2、靠度的途徑：提高系統(tǒng)的可靠度；提高系統(tǒng)的維修度二、可靠度、維修度、有效度的常用度量指標(biāo)1.平均無故障時(shí)間（MTTF）是指系統(tǒng)由開始工作到發(fā)生故障前連續(xù)正常工作的平均時(shí)間……度量不可修復(fù)系統(tǒng)的可靠度；2.平均故障間隔時(shí)間（MTBF）是指可修復(fù)系統(tǒng)發(fā)生了故障后經(jīng)修理后仍能正常工作，其在兩次相鄰故障間的平均工作時(shí)間；3.平均故障修復(fù)時(shí)間（MTTR）是指可修復(fù)系統(tǒng)出現(xiàn)故障到恢復(fù)正常工作平均所需的時(shí)間。三、可靠度函數(shù)與故障率在一定的使用條件下，可靠度是時(shí)間的函數(shù)；設(shè)可靠度為R(t)，不可靠度為F(t)，則：R(t)+F(t)=1故障概率密度函數(shù)：f(t)=dF(t)/

3、dt故障率元件壽命周期的故障率，與該元件所處的壽命階段密切相關(guān)。如圖所示，由于曲線形似浴盆，故俗稱浴盆曲線。該曲線表明，在元件或系統(tǒng)的壽命周期初期，因系統(tǒng)需磨合，因此故障率較高；壽命周期的后期，則因系統(tǒng)部分元件的磨損使故障率也明顯提高；而中期階段則故障率較為穩(wěn)定。早期失效期隨機(jī)失效期損耗失效期調(diào)整期退役期四、系統(tǒng)可靠度計(jì)算系統(tǒng)的可靠度一方面取決于各子系統(tǒng)本身的可靠度，同時(shí)還取決于各子系統(tǒng)間的作用關(guān)系。1.串聯(lián)系統(tǒng)是指系統(tǒng)中任何一個(gè)子系統(tǒng)發(fā)生故障，都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生故障的系統(tǒng)。提高串聯(lián)系統(tǒng)可靠度的途徑1）提高各子系統(tǒng)的可靠度；2）減少串聯(lián)級(jí)數(shù)；3）縮短任務(wù)時(shí)

4、間。為了提高系統(tǒng)的可靠性，通常需要使系統(tǒng)的部分子系統(tǒng)乃至全部子系統(tǒng)有一定數(shù)量貯備，利用貯備提高系統(tǒng)可靠性最常用的辦法就是采用并聯(lián)結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)。2.并聯(lián)系統(tǒng)1）熱貯備系統(tǒng)（冗余系統(tǒng)）是指貯備的單元也參與工作，即參與工作的數(shù)量大于實(shí)際所必須的數(shù)量，這種系統(tǒng)又稱冗余系統(tǒng)。冗余技術(shù)一般是采用降額等其他方法不能滿意地解決系統(tǒng)安全問題，或當(dāng)改進(jìn)產(chǎn)品所需的費(fèi)用比采用冗余單元更多時(shí)采用的方法。采用冗余設(shè)計(jì)是以增加費(fèi)用為代價(jià)來提高系統(tǒng)的安全性和可靠性的。設(shè)系統(tǒng)各個(gè)單元的可靠性是相互獨(dú)立的，各單元的不可靠度分別為F1、F2、F3、……、Fn，根據(jù)概率乘法定理可得系統(tǒng)不可靠度:12

5、3nBA系統(tǒng)可靠度：熱貯備系統(tǒng)冗余系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)需注意的問題冗余度的選擇；冗余級(jí)別的選擇2）冷貯備系統(tǒng)是指貯備的單元不參加工作，并且假定在貯備中不會(huì)出現(xiàn)失效，貯備時(shí)間的長(zhǎng)短不影響以后使用的壽命。若所有部件的故障率均相等且為λ則系統(tǒng)的可靠度為:123N+1BA系統(tǒng)的平均壽命:冷貯備系統(tǒng)冷儲(chǔ)備系統(tǒng)的平均壽命是各單元平均壽命的總和。3.復(fù)雜系統(tǒng)有一汽車的制動(dòng)系統(tǒng)可靠性聯(lián)接關(guān)系如圖；組成系統(tǒng)各單元的可靠度分別為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；求系統(tǒng)的可靠度。D2C2D1C1A1B1A3A2B2A:液壓系統(tǒng)D:液壓系統(tǒng)C:液壓系統(tǒng)B:手閘系統(tǒng)手控桿機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置腳踏裝置主控缸液壓管路左前輪左后輪右前輪右后輪汽車制動(dòng)系統(tǒng)可靠性聯(lián)結(jié)框圖五、人的工作可靠度預(yù)測(cè)1.人在工作中的差錯(cuò)很多，歸納起來不外乎以下五類：未履行職能；錯(cuò)誤地履行職能；執(zhí)行未賦予的分外職能；按錯(cuò)誤程序執(zhí)行職能；執(zhí)行職能時(shí)間不對(duì)。2.人的差錯(cuò)概率人的工作可靠度與人的工作差錯(cuò)概率是互逆的，所以人的工作可靠度可用人的工作差錯(cuò)概率來計(jì)算：e、E獲得途徑：收集緊急狀態(tài)時(shí)的全部運(yùn)轉(zhuǎn)記錄；收集全部正常業(yè)務(wù)、保養(yǎng)、校正、定期檢驗(yàn)、啟動(dòng)停

7、止時(shí)人的差錯(cuò)記錄；引起差錯(cuò)的具體條件；收集模擬的正常業(yè)務(wù)非正常業(yè)務(wù)方面的人的差錯(cuò)的潛在來源；專家的經(jīng)驗(yàn)判斷。3.計(jì)算人的工作可靠度的差錯(cuò)概率法—概率樹圖程序：明確系統(tǒng)故障的判定標(biāo)準(zhǔn)；進(jìn)行作業(yè)分析，評(píng)價(jià)基本動(dòng)作間的相互關(guān)系；估計(jì)人的差錯(cuò)概率；求系統(tǒng)故障率，評(píng)價(jià)人的差錯(cuò)對(duì)系統(tǒng)故障的影響；重復(fù)以上步驟改進(jìn)人機(jī)系統(tǒng)的特征值，直到達(dá)到可允許的范圍。第五節(jié)、預(yù)先危險(xiǎn)性分析（PHA）預(yù)先危險(xiǎn)性分析是指在一個(gè)系統(tǒng)或子系統(tǒng)（包括設(shè)計(jì)、施工、生產(chǎn)）運(yùn)轉(zhuǎn)活動(dòng)之前，對(duì)系統(tǒng)存在的危險(xiǎn)類別、出現(xiàn)條件及可能造成的結(jié)果，進(jìn)行宏觀概略分析的一種方法。預(yù)先危險(xiǎn)性分析的重點(diǎn)應(yīng)放在系統(tǒng)的主要危險(xiǎn)源

8、上，并提出控制這些危險(xiǎn)源的措施。預(yù)先危險(xiǎn)性分析的結(jié)果