系统可靠性模型资料.pptx

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1、系统组成 系统系统：为了完成某一特定功能，由若干个彼此有：为了完成某一特定功能，由若干个彼此有 联系而且又能相互协调工作的单元组成的联系而且又能相互协调工作的单元组成的 综合体。综合体。系统和单元的含义均是相对而言的。系统和单元的含义均是相对而言的。系统按可否修复分为：系统按可否修复分为：不可修复系统不可修复系统和和可修复系统可修复系统。第1页/共68页规定产品定义(1)了解产品的目的、用途和各组成单元在产品中所起 的作用、功能。(2)明确产品从接收到报废整个使用寿命期间的所有事 件和环境。(3)确定产品的结构界限，如最大体积、最大重量等，并明确产品的功能接口。(4)明确产品以及各组成单元的性

2、能参数和其容许的上、下限，并以此为依据，确定产品、各单元是否失效。(5)确定构成任务失败的所有条件。产品或各组成单元不 能在规定条件下和规定时间内 完成规定的功能即为失 效。确定构成任务失败的所有条件，则可以明确各组 成单元正常或失效对系统正常或失效的影响。第2页/共68页系统可靠性框图n 为了表示系统与单元功能间的逻辑关系，用方框表示为了表示系统与单元功能间的逻辑关系，用方框表示 单元功能，每一个方框表示一个单元，方框之间用短单元功能，每一个方框表示一个单元，方框之间用短 线联接起来表示单元功能系统功能之间的关系，这就线联接起来表示单元功能系统功能之间的关系，这就 是是系统可靠性框图系统可靠

3、性框图，或称系统逻辑框图、系统功能图。，或称系统逻辑框图、系统功能图。n 建立系统可靠性框图：建立系统可靠性框图：要从功能上研究系统类型、分要从功能上研究系统类型、分 析系统的功能及其失效模式，而不能从结构上判断系析系统的功能及其失效模式，而不能从结构上判断系 统类型。统类型。第3页/共68页例第4页/共68页例第5页/共68页例第6页/共68页例一个流体系统，由一个泵和两个抑制阀串联组成，两个抑制阀的作用是泵不工作且倒流压力超过顺流压力时能阻止倒流，因而其功能系统图如图所示。第7页/共68页例第8页/共68页例第9页/共68页例解：解：要确定系统类型，要从分析系统的功能及其要确定系统类型，要

4、从分析系统的功能及其 失效模式着手。失效模式着手。1）若功能是）若功能是液体流通液体流通第10页/共68页例2）当两个阀的功能是截流第11页/共68页注意可靠性框图描述的是各单元之间的逻辑关系，不是工作原理图或测试流程图。可靠性框图中的每个方框都是能完成某一功能的功能模块，根据产品或系统本身的复杂情况，功能模块可以是一台仪器、一个部件、一个电路、一个元器件或一个零件，并具有对应的可靠性值。可靠性框图除特殊情况外，每一个方框发生的故障都是独立的，即任一个方框发生的故障与其它方框是否出现故障无关。软件及人员的可靠性在建立可靠性框图时一般不予考虑，认为其完全可靠；所有方框的连线不需要考虑其可靠性。第

5、12页/共68页系统类型串联系统串联系统并联系统并联系统混联系统混联系统表决系统表决系统贮备系统贮备系统一般网络一般网络根据单元在系统中所处的状态及其对系统的影响，系统可根据单元在系统中所处的状态及其对系统的影响，系统可分为如下类型：分为如下类型：第13页/共68页串联系统定义定义：系统中任何一个单元失效，系统就失效，或者：系统中任何一个单元失效，系统就失效，或者系统中每个单元都正常工作，系统才能完成其规定的系统中每个单元都正常工作，系统才能完成其规定的功能，则称该系统为串联系统。功能，则称该系统为串联系统。1 2 n第14页/共68页相互独立相互独立串联系统的可靠度 1 2 n单元的寿命为单

6、元的寿命为Xi，其，其可靠度可靠度为：为：第15页/共68页如何提高串联系统可靠度？提高单元可靠度，即减小失效率尽量减少串联单元数目等效地缩短任务时间串联系统的可靠度第16页/共68页串联系统的可靠度串联系统串联系统可靠度可靠度：串联系统串联系统不可靠度不可靠度:串联系统串联系统失效率失效率：第17页/共68页串联系统的可靠度第18页/共68页串联系统的可靠度若若单元寿命服从常指数分布单元寿命服从常指数分布：当当 ：第19页/共68页串联系统的可靠度R（单元的可靠度）（单元的可靠度）Rs（系系统统的的可可靠靠度度）第20页/共68页串联系统的可靠度n 串联系统的可靠度低于系统中任一单元的可靠度

7、。串联系统的可靠度低于系统中任一单元的可靠度。n 串联系统的失效率大于系统中任一单元的失效率。串联系统的失效率大于系统中任一单元的失效率。n 若串联系统的各个单元寿命服从指数分布，则系若串联系统的各个单元寿命服从指数分布，则系 统寿命也服从指数分布。统寿命也服从指数分布。第21页/共68页例2-2n已知某串联系统由两个服从指数分布的单元组成，两单元的失效率已知某串联系统由两个服从指数分布的单元组成，两单元的失效率 分别为分别为1 1=0.0005h=0.0005h-1-1，2 2=0.000=0.0001 1h h-1-1，工作时间，工作时间t=1000ht=1000h，试求该，试求该 系统的

8、可靠度、失效率和平均寿命。系统的可靠度、失效率和平均寿命。第22页/共68页并联系统n 只有当所有单元都失效，系统才丧失其规定功能，只有当所有单元都失效，系统才丧失其规定功能，或者只要有一个单元正常工作，系统就能完成其规或者只要有一个单元正常工作，系统就能完成其规 定的功能，这种系统称为定的功能，这种系统称为并联系统并联系统。第23页/共68页相互独立相互独立并联系统的可靠度第24页/共68页如何提高并联系统可靠度？提高单元可靠度，即减小失效率增加并联单元数目等效地缩短任务时间并联系统的可靠度第25页/共68页平均寿命：平均寿命：并联系统的可靠度第26页/共68页并联系统的可靠度假定单元的寿命

9、服从指数分布：假定单元的寿命服从指数分布：第27页/共68页并联系统的可靠度若各单元的失效率均为：若各单元的失效率均为：第28页/共68页并联系统的可靠度n 并联系统的失效概率低于各单元的失效概率；并联系统的失效概率低于各单元的失效概率；n 并联系统的平均寿命高于各单元的平均寿命；并联系统的平均寿命高于各单元的平均寿命；n 并联系统的可靠度大于单元可靠度的最大值；并联系统的可靠度大于单元可靠度的最大值；n 若并联系统的各单元服从指数分布，但该系统并不服从若并联系统的各单元服从指数分布，但该系统并不服从 指数寿命分布；指数寿命分布；n 随着单元数的增加，系统的可靠度增大，系统的平均寿随着单元数的

10、增加，系统的可靠度增大，系统的平均寿 命也随之增加，但随着单元数的增加，新增加单元对系命也随之增加，但随着单元数的增加，新增加单元对系 统可靠性及寿命提高的贡献变得越来越小。统可靠性及寿命提高的贡献变得越来越小。第29页/共68页例2-3n 已知某并联系统由两个服从指数分布的单元已知某并联系统由两个服从指数分布的单元 组成，两单元的失效率分别为组成，两单元的失效率分别为1 1=0.0005h=0.0005h-1-1，2 2=0.000=0.0001 1h h-1-1，工作时间工作时间t=1000ht=1000h，试求系统，试求系统 的失效率、平均寿命和可靠度。的失效率、平均寿命和可靠度。第30

11、页/共68页例2-3n 解：系统的解：系统的平均寿命平均寿命n 工作时间工作时间t=1000h时系统的时系统的可靠度可靠度n 工作时间工作时间t=1000h时系统的时系统的失效率失效率第31页/共68页混联系统n 串并联系串并联系统统n 并串联系并串联系统统n 一般混联系一般混联系统统第32页/共68页串并联系统第33页/共68页并串联系统第34页/共68页例2-4n 如果在如果在m=n=5的串的串-并联系统与并并联系统与并-串联系统中，单元可串联系统中，单元可 靠度均为靠度均为R=0.75，试分别求出这两个系统的可靠度。，试分别求出这两个系统的可靠度。第35页/共68页一般混联系统n 某混联

12、系统的可靠性框图某混联系统的可靠性框图第36页/共68页一般混联系统第37页/共68页一般混联系统第38页/共68页表决系统组成系统的组成系统的n个单元中，至少有个单元中，至少有r个单元正常工作，系统才能正常工作，个单元正常工作，系统才能正常工作，大于大于n-r个单元失效，系统就失效，这样的系统称为个单元失效，系统就失效，这样的系统称为r/n表决系统。表决系统。n/n表决系统：表决系统：串联系统串联系统 1/n表决系统：表决系统：并联系统并联系统第39页/共68页注：注：不能等效不能等效为一个三单元相互独立的并联系统为一个三单元相互独立的并联系统表决系统（2/3）第40页/共68页表决系统（2

13、/3）第41页/共68页表决系统（2/3）第42页/共68页表决系统第43页/共68页表决系统第44页/共68页例2-5某某3/6表决系统，各单元寿命均服从指数分布，失效表决系统，各单元寿命均服从指数分布，失效率均为率均为=4x10=4x10-5-5h h-1-1，如果工作时间，如果工作时间t=7200ht=7200h，求系统的可靠，求系统的可靠度及平度及平均寿命。均寿命。第45页/共68页例2-5第46页/共68页例2-6第47页/共68页例2-6解：设一台发电机的可靠度为解：设一台发电机的可靠度为R0第48页/共68页冷贮备冷贮备(无载贮备无载贮备):冷贮备单元在贮备中不会失效冷贮备单元在

14、贮备中不会失效热贮备热贮备(满载贮备满载贮备):热贮备单儿在贮备中的失效率和工作时一样热贮备单儿在贮备中的失效率和工作时一样温贮备温贮备(轻载贮备轻载贮备):温贮备单元的贮备失效率大于零而小于工作温贮备单元的贮备失效率大于零而小于工作 失效率失效率贮备系统的可靠性模型第49页/共68页系统可靠度系统可靠度平均寿命平均寿命失效概率分布密度函数失效概率分布密度函数转换开关完全可靠的冷贮备第50页/共68页n 若系统只有若系统只有2个单元，个单元，1个工作单元，个工作单元，1个贮备单元，寿命个贮备单元，寿命 均为指数分布，失效率分别为均为指数分布，失效率分别为1 1和和2 2，则则转换开关完全可靠的

15、冷贮备第51页/共68页n 若系统有若系统有n个单元，个单元，1个工作单元，个工作单元，n-1个贮备单元，寿命个贮备单元，寿命 均为指数分布，失效率同为均为指数分布，失效率同为，则则转换开关完全可靠的冷贮备第52页/共68页例2-7试比较均由两个相同的单元组成的串联系统、并联系统、试比较均由两个相同的单元组成的串联系统、并联系统、转换装置完全可靠地冷贮备系统的可靠度。假定单元的寿转换装置完全可靠地冷贮备系统的可靠度。假定单元的寿命服从指数分布，失效率为命服从指数分布，失效率为，单元可靠度为，单元可靠度为0.90.9。第53页/共68页转换开关不完全可靠的冷贮备二单元冷贮备系统转换开关寿命服从指

16、数分布，失效率 转换开关在系统工作期间的可靠度 第54页/共68页开关完全可靠时温贮备系统或热贮备系统两单元构成的贮备系统 类似开关可靠度服从指数分布的两单元冷贮备系统 第55页/共68页开关不完全可靠时温贮备系统或热贮备系统两单元构成的贮备系统转换开关寿命服从指数分布转换开关在系统工作期间的可靠度为常数 第56页/共68页一般网络的可靠性 真值表法 n个单元构成的系统就具有2n个互斥状态，将2n个状态采用编码形式一一列举，形成一真值表，然后将使系统正常工作所对应的全部状态发生概率求和，即得系统的可靠度。第57页/共68页例2-8某一系统的可靠性网络如图所示，其中 ，,求系统可靠度。正常：1

17、失效：0第58页/共68页例2-8系统及各单元状态取值表 第59页/共68页如序号为4的状态能使系统正常工作，该状态出现的概率可由下式计算得到：系统的可靠度则是表中所有使系统正常工作的19个状态出现的概率之和：例2-8第60页/共68页概率图法 在真值表法的基础上，采用格雷码（Gray）编排的二进制数表示系统的2n个状态，作出概率图。注意：相邻两个方格的二进制数，仅在一位上有差别。二进制数不是由小到大排列，而是采用格雷码的二进制数。划分出来的长方或正方形方框不应重叠，也不能遗漏，各事件应互斥，即相互独立。一般网络的可靠性 第61页/共68页例2-9例2-8网络系统的概率图 第62页/共68页例2-9系统正常工作的事件可以写成：系统的可靠度为第63页/共68页条件概率法 基本思路是：首先选择系统中的某一单元，然后分析当该单元处于正常与失效两种状态时系统的可靠性结构框图，并应用条件概率法计算得到系统的可靠度.一般网络的可靠性 第64页/共68页用条件概率法求例2-8网络的系统可靠度 例2-10系统的可靠度为第65页/共68页习题第66页/共68页习题第67页/共68页感谢您的观看。第68页/共68页