第六章系統(tǒng)可靠性設計演示文稿

第六章系統(tǒng)可靠性設計演示文稿目前一頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點（優(yōu)選）第六章系統(tǒng)可靠性設計目前二頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點§6-1系統(tǒng)與系統(tǒng)可靠性的基本概念一、系統(tǒng)的組成與類型1、系統(tǒng)：由某些彼此相互協(xié)調(diào)工作的零、部件、子系統(tǒng)組成的、為了完成某一特定功能的綜合體。2、單元：組成系統(tǒng)并相對獨立的機件。二、系統(tǒng)可靠性的基本概念1、系統(tǒng)的可靠性不僅與組成該系統(tǒng)各單元的可靠性有關，而且與組成該系統(tǒng)各單元的組合方式和相互匹配有關。2、系統(tǒng)可靠性設計方法：可靠性預測：按照已知零件或各單元的可靠性數(shù)據(jù)，計算系統(tǒng)的可靠性指標?？煽啃苑峙洌喊凑找呀o定的系統(tǒng)可靠性指標，對組成系統(tǒng)的單元進行分配。目前三頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點§6-2可靠性預測可靠性預測是在設計階段進行的定量的估計未來產(chǎn)品的可靠性的方法。它是運用以往的工程經(jīng)驗、故障數(shù)據(jù)，當前的技術水平，尤其是以元器件、零部件的失效率作為依據(jù)，預報產(chǎn)品實際可能達到的可靠度。預測的目的：1）檢驗本設計是否滿足給定的可靠性指標，預測產(chǎn)品的可靠度值。2）協(xié)調(diào)設計參數(shù)及性能指標，以求得合理的提高產(chǎn)品的可靠性。3）比較不同的設計方案的特點及可靠度，以選擇最佳設計方案。4）發(fā)現(xiàn)影響產(chǎn)品可靠性的主要因素，找出薄弱環(huán)節(jié)，以采取必要的措施，降低產(chǎn)品的失效率，提高可靠度。目前四頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點一、系統(tǒng)可靠性功能邏輯圖結(jié)構圖：系統(tǒng)中各單元之間的物理關系邏輯圖：系統(tǒng)單元間的功能關系目前五頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點例如，為了獲得足夠的電容量，常將三個電器并聯(lián)。假定選定失效模式是電容短路，則其中任何一個電容器短路都可使系統(tǒng)失敗。因此，該系統(tǒng)的原理圖是并聯(lián)，而邏輯圖應是串聯(lián)的。c1c2c3c1c2c3可靠性框圖目前六頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點系統(tǒng)可靠度為

可靠性串聯(lián)系統(tǒng)中，可靠性最差的單元對系統(tǒng)的可靠性影響最大。

二、數(shù)學模型法1、串聯(lián)系統(tǒng)目前七頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前八頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前九頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前十頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前十一頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點隨著單元數(shù)量的增加和單元可靠度的減小，串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度將迅速降低。在設計時，為提高串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性，可從下列三方面考慮：(a)盡可能減少串聯(lián)單元數(shù)目(b)提高單元可靠性，降低其故障率(c)縮短工作時間目前十二頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點2、并聯(lián)系統(tǒng)可靠性預測當一個系統(tǒng)的單元中只要有一個單元正常工作，該系統(tǒng)就能正常工作，只有全部單元均失效時系統(tǒng)才失效，這種系統(tǒng)稱為并聯(lián)系統(tǒng)，或稱為工作冗余系統(tǒng)目前十三頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前十四頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前十五頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前十六頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前十七頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點3、貯備系統(tǒng)的可靠性預測定義：當并聯(lián)系統(tǒng)中只有一個單元工作，其他單元不工作而作貯備，而當工作單元失效,則貯備單元中的一個單元立即頂替上,將失效單元換下,也稱為冗余系統(tǒng)使系統(tǒng)工作不致中斷，若各單元的失效率相等都為λ的話，則貯備系統(tǒng)的可靠度可用泊松分布的部分求和公式計算：目前十八頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前十九頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前二十頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點A——系統(tǒng)正常，A1——1單元正常，A2——2單元正常目前二十一頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點非工作貯備的優(yōu)點是能大大提高系統(tǒng)的可靠度。其缺點是： （1）由于增加了故障監(jiān)測與轉(zhuǎn)換裝置而提高了系統(tǒng)的復雜度； （2）要求故障監(jiān)測與轉(zhuǎn)換裝置的可靠度非常高，否則貯備帶來的好處會被嚴重削弱。目前二十二頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點例：某兩臺發(fā)電機構成旁聯(lián)模型，發(fā)電機故障率λ=0.001h-1

，切換開關成功概率0.98，求運行100小時的可靠度。解：R(t)=e0.001×100(1+0.98×0.001×100)=0.9934若兩臺發(fā)動機并聯(lián)，系統(tǒng)可靠度

R(t)=2e-λt-e-2λt=2e-0.001×100-e-2×0.001×100=0.9909若希望旁聯(lián)可靠度大于并聯(lián)，則

e-λt(1+Psλt)≥2e-λt-e-2λt

因此，要求切換開關成功概率

Ps≥(1-e-0.001×100)/(0.001×100)=0.95目前二十三頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點4、表決系統(tǒng)的可靠性預測定義：由n個單元組成的并聯(lián)系統(tǒng)，只要其中任意r個單元不失效，則系統(tǒng)就不會失效，這種系統(tǒng)稱為n中取r的表決系統(tǒng)，記為r/n系統(tǒng)。特例：1/n—串聯(lián)系統(tǒng)

n/n—并聯(lián)系統(tǒng)目前二十四頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前二十五頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前二十六頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點其可靠性數(shù)學模型為（表決器可靠度為1，組成單元的故障率均為常值λ

）：目前二十七頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前二十八頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點5、串并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性預測串聯(lián)與并聯(lián)組合起來的系統(tǒng)，成為串并聯(lián)系統(tǒng)計算方法：將該系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為等效串聯(lián)系統(tǒng)的方法來計算該系統(tǒng)的可靠度。目前二十九頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前三十頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點三、布爾真值表法實際工作中的許多復雜系統(tǒng)，不能簡化為串聯(lián)、并聯(lián)或串并聯(lián)等上述典型的數(shù)學模型而加以計算，只能用分析其“正?！迸c“失效”的各種狀態(tài)的布爾真值表法來計算其可靠度，故此法又稱為狀態(tài)窮舉法。目前三十一頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前三十二頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前三十三頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點四、卡諾圖法目前三十四頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前三十五頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點§6-3可靠性分配可靠性分配：將工程設計規(guī)定的系統(tǒng)可靠度指標合理的分配給組成該系統(tǒng)的各個單元，確定系統(tǒng)各組成單元的可靠定量要求，從而使整個系統(tǒng)可靠性指標得到保證。1）以系統(tǒng)可靠度指標為約束條件，把體積、重量、成本等系統(tǒng)參數(shù)盡可能小作為目標函數(shù)2）體積、重量、成本等作為約束條件，要求將系統(tǒng)可靠度盡可能高的分配到各單元?？煽啃苑峙浜涂煽啃灶A測是方向相反的兩個過程常用的可靠性分配方法：1、等分配法目前三十六頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點定義：對系統(tǒng)中的全部單元分配以相等的可靠度的方法1）串聯(lián)系統(tǒng)可靠度分配對于串聯(lián)系統(tǒng)目前三十七頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點2)并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度分配3)串并聯(lián)系統(tǒng)可靠度分配可先將串并聯(lián)系統(tǒng)簡化為”等效串聯(lián)系統(tǒng)”和”等效單元”,再給同級等效單元分配以相同的可靠度.目前三十八頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點2、再分配法目前三十九頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前四十頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前四十一頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點例6-1目前四十二頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前四十三頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點3、相對失效率法和相對失效概率法相對失效率法：使系統(tǒng)中各單元的容許失效率正比于該單元的預計失效率值，并根據(jù)這一原則來分配系統(tǒng)中各單元的可靠度。適用于失效率為常數(shù)的串聯(lián)系統(tǒng)。相對失效概率法：使系統(tǒng)中各單元的容許時效該率正比于該單元的預計失效概率的原則來分配系統(tǒng)中各單元的可靠度。目前四十四頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點1）串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度分配目前四十五頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前四十六頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點例6-2目前四十七頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前四十八頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前四十九頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前五十頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點2）冗余系統(tǒng)可靠度分配通常將每組并聯(lián)單元適當組合成單個單元，并將此單個單元看成是串聯(lián)系統(tǒng)中并聯(lián)部分的一個等效單元。如作為代替n個并聯(lián)單元的等效單元在串聯(lián)系統(tǒng)中分到的容許失效概率為：目前五十一頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前五十二頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前五十三頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點目前五十四頁\總數(shù)五十六頁\編于十八點4）AGREE分配法該方法由美國電子設備可靠性顧問團提出,是一種比較完善的綜合方法，因為考慮了系統(tǒng)的各單元或各子系統(tǒng)的復雜度、重要度、工作時間以及它們與系統(tǒng)之間的失效關系，故又稱為“按單元的復