第四章 系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算

第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算4.1系統(tǒng)與系統(tǒng)結(jié)構(gòu)模型分類

系統(tǒng)是由若干部件（子系統(tǒng)、元器件）相互有機(jī)地組合起來，可以完成某種工作任務(wù)的具有一定輸入、輸出特性的整體。系統(tǒng)分系統(tǒng)分系統(tǒng)分系統(tǒng)子系統(tǒng)子系統(tǒng)子系統(tǒng)子系統(tǒng)第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算武器系統(tǒng)跟蹤系統(tǒng)后勤維修系統(tǒng)指揮系統(tǒng)火炮炮彈火力系統(tǒng)彈體爆炸裝藥發(fā)射藥藥筒點(diǎn)火具引信第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算

系統(tǒng)的可靠度決定于兩個(gè)因素：1）單元本身的可靠度；2）各個(gè)單元的組合方式。

第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算系統(tǒng)非工作儲(chǔ)備系統(tǒng)并聯(lián)系統(tǒng)串聯(lián)系統(tǒng)工作儲(chǔ)備系統(tǒng)r/n表決系統(tǒng)純并聯(lián)系統(tǒng)理想旁聯(lián)系統(tǒng)非理想旁聯(lián)系統(tǒng)第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算

串聯(lián)系統(tǒng)：各單元之間的失效時(shí)間隨機(jī)變量互為獨(dú)立時(shí)，如果有某一單元發(fā)生故障，則引起系統(tǒng)失效的系統(tǒng)。第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算12n第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算

并聯(lián)系統(tǒng)：并聯(lián)冗余系統(tǒng)由于某一元器件失效而不致使系統(tǒng)發(fā)生故障，只有當(dāng)系統(tǒng)中貯備元器件全部發(fā)生失效的情況下，系統(tǒng)才發(fā)生故障，這樣的系統(tǒng)就稱為“工作貯備系統(tǒng)”。并聯(lián)系統(tǒng)屬于工作貯備系統(tǒng)的一種。貯備系統(tǒng)分為：工作貯備系統(tǒng)和非工作貯備系統(tǒng)12n第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算

純并聯(lián)系統(tǒng)，即多個(gè)單元完成同一任務(wù)的組合。所有單元同時(shí)工作，彈其中任何一個(gè)單元都能單獨(dú)支撐整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，只要系統(tǒng)中不是全部單元都失效，系統(tǒng)就可以正常運(yùn)行。當(dāng)采用串聯(lián)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)不能滿足設(shè)計(jì)指標(biāo)要求時(shí)，可采用貯備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)來提高可靠性水平。第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算

工作儲(chǔ)備系統(tǒng)：r/n表決系統(tǒng)，即要求n個(gè)單元組成的并聯(lián)系統(tǒng)中，至少有r個(gè)單元同時(shí)正常工作，才能保證正常工作狀態(tài)的系統(tǒng)。第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算12rn第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算

非工作儲(chǔ)備系統(tǒng)：系統(tǒng)中某一個(gè)或多個(gè)處于工作狀態(tài)，其它單元處于待命狀態(tài)，當(dāng)某一單元出現(xiàn)故障后，處于待命狀態(tài)的單元通過轉(zhuǎn)換開關(guān)將其投入工作狀態(tài)的系統(tǒng)。

理想旁聯(lián)系統(tǒng)：轉(zhuǎn)換開關(guān)為理想開關(guān)，可靠度為100%。

非理想旁聯(lián)系統(tǒng)：轉(zhuǎn)換開關(guān)為非理想開關(guān)。第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算A1A2第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算

基本可靠性：產(chǎn)品在規(guī)定條件下無故障的持續(xù)時(shí)間和概率?；究煽啃阅Ｐ褪怯脕砉烙?jì)產(chǎn)品及組成元件引起的維修及保障要求。它是一個(gè)串聯(lián)模型，即使存在冗余單元，也按串聯(lián)處理。系統(tǒng)中任一單元發(fā)生故障都需要維修或更換。儲(chǔ)備元件越多，系統(tǒng)的基本可靠性越低。

任務(wù)可靠性：產(chǎn)品在規(guī)定的任務(wù)剖面內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。任務(wù)可靠性模型是用以估計(jì)產(chǎn)品在執(zhí)行任務(wù)過程中規(guī)定功能的概率，描述完成任務(wù)過程中產(chǎn)品各單元的預(yù)定作用，用以度量工作有效性的模型。儲(chǔ)備元件越多，系統(tǒng)的任務(wù)可靠性越高。第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算

可靠性模型：是為預(yù)計(jì)或估算產(chǎn)品的可靠性所建立的數(shù)學(xué)模型和可靠性框圖。第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算

系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖表示組成系統(tǒng)的部件之間的物理關(guān)系和工作關(guān)系。系統(tǒng)的可靠性框圖是描述系統(tǒng)的功能和組成系統(tǒng)的部件之間的可靠性功能關(guān)系。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖與可靠性框圖第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算例1：AB管子閥門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖AB系統(tǒng)流通時(shí)的可靠性框圖系統(tǒng)截流時(shí)可靠性框圖AB系統(tǒng)能可靠的流通屬于正常工作狀態(tài)系統(tǒng)的截流狀態(tài)屬于正常工作狀態(tài)第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算例2：隔爆機(jī)構(gòu)隔爆機(jī)構(gòu)A隔爆機(jī)構(gòu)B引信隔爆機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)框圖隔爆機(jī)構(gòu)A隔爆機(jī)構(gòu)B隔爆機(jī)構(gòu)A引信保險(xiǎn)狀態(tài)的可靠性框圖隔爆機(jī)構(gòu)A隔爆機(jī)構(gòu)B引信解除狀態(tài)的可靠性框圖兩套保險(xiǎn)有一套正常工作隔爆機(jī)構(gòu)正常兩套保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)都解除保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)正常工作第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算1、串聯(lián)系統(tǒng)可靠度計(jì)算組成系統(tǒng)的所有單元中任一單元的失效就會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)失效的系統(tǒng)叫做串聯(lián)系統(tǒng)。12n4.2各系統(tǒng)可靠性模型可靠度計(jì)算第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算

設(shè)系統(tǒng)的失效時(shí)間為T，組成該系統(tǒng)的各單元的失效時(shí)間隨機(jī)變量為ti，i=1,2...n,第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算則系統(tǒng)的可靠度可表示為

在串聯(lián)系統(tǒng)中，系統(tǒng)可靠地運(yùn)行必須要求每個(gè)單元的失效時(shí)間都要大于系統(tǒng)的失效時(shí)間，即系統(tǒng)的可靠度是每個(gè)單元的失效時(shí)間大于系統(tǒng)失效時(shí)間同時(shí)發(fā)生的概率。則系統(tǒng)的可靠度為第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算串聯(lián)系統(tǒng)的特點(diǎn)：1）串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度等于各單元的可靠度的乘積；2）串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度小于或最多等于系統(tǒng)內(nèi)最小的單元可靠度；3）隨著單元數(shù)量的增多，平均無故障工作時(shí)間下降，即一個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)串聯(lián)的單元越多，可靠度越低。第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算2、并聯(lián)系統(tǒng)可靠度計(jì)算

1）純并聯(lián)系統(tǒng)組成系統(tǒng)的所有單元都失效時(shí)才會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)失效的系統(tǒng)叫做并聯(lián)系統(tǒng)。S1S2Sn第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算

設(shè)系統(tǒng)失效時(shí)間隨機(jī)變量為T，系統(tǒng)中第i個(gè)單元失效時(shí)間隨機(jī)變量為ti，則對(duì)于n個(gè)單元所組成的純并聯(lián)系統(tǒng)的失效概率為：第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算

在純并聯(lián)系統(tǒng)中，只有在每個(gè)單元的失效時(shí)間都達(dá)不到系統(tǒng)的工作時(shí)間時(shí)，即每個(gè)單元都出現(xiàn)故障，系統(tǒng)才失效，因此，系統(tǒng)不可靠度就是單元同時(shí)失效的概率。（單元失效時(shí)間隨機(jī)變量相互獨(dú)立）其中是第i個(gè)單元的失效概率Fi(t)，即第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算2）表決系統(tǒng)（1）n-1/n表決系統(tǒng)表示系統(tǒng)是由n個(gè)單元并聯(lián)而成，只允許一個(gè)單元失效的系統(tǒng)，若各單元的可靠度相等時(shí)：例：2/3表決系統(tǒng)123D

三個(gè)單元的冗余系統(tǒng)，要求同時(shí)至少有二個(gè)單元正常工作，整個(gè)系統(tǒng)能正常工作。求右圖2/3表決系統(tǒng)的可靠度Rs。第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算

該表決系統(tǒng)保證正常運(yùn)行，有四種情況：①1、2、3單元全部正常工作；②1失效，2、3正常工作；③2失效，1、3正常工作；④3失效，1、2正常工作。若T為系統(tǒng)的失效時(shí)間，t1,t2,t3為各單元失效時(shí)間隨機(jī)變量，此時(shí)系統(tǒng)的可靠度為：第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算當(dāng)t1,t2,t3相互獨(dú)立時(shí)若三個(gè)單元的可靠度都相同為R時(shí)第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算（2）n-r/n表決系統(tǒng)

n個(gè)單元并聯(lián)，只允r個(gè)單元失效的系統(tǒng)，當(dāng)各個(gè)單元的可靠度相同時(shí)，系統(tǒng)的可靠度為第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算3、混聯(lián)系統(tǒng)可靠度計(jì)算把若干個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)或并聯(lián)系統(tǒng)重復(fù)地加以串聯(lián)或并聯(lián)，就得到更復(fù)雜的可靠性結(jié)構(gòu)模型，稱為混聯(lián)系統(tǒng)。計(jì)算可靠性是通常采用等效系統(tǒng)進(jìn)行。S1S2S3第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算4、非工作貯備系統(tǒng)可靠度計(jì)算組成系統(tǒng)的n個(gè)單元中只有一個(gè)單元工作，當(dāng)工作單元失效時(shí)通過失效監(jiān)測(cè)裝置及轉(zhuǎn)換裝置接到另一個(gè)單元進(jìn)行工作的系統(tǒng)叫做非工作貯備系統(tǒng)?？煽啃钥驁D為：A1A2第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算

冷貯備系統(tǒng)：當(dāng)工作單元工作時(shí)，備用或待機(jī)單元完全不工作，一般認(rèn)為備用單元在貯備期間失效率為零，貯備期長(zhǎng)短對(duì)以后的使用壽命無影響。熱貯備系統(tǒng)：當(dāng)工作單元工作時(shí)，備用或待機(jī)單元不是完全地處于停滯狀態(tài)。實(shí)際工作中，不管是冷貯備還是熱貯備，備用單元在貯備期間的失效率都不等于零。第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算理想旁聯(lián)系統(tǒng)可靠度計(jì)算：開關(guān)的可靠度為100%C12n

理想旁聯(lián)系統(tǒng)運(yùn)行到規(guī)定的時(shí)間t（兩種情況）：1）第一單元單獨(dú)運(yùn)行到時(shí)間t；2）第一單元在t1時(shí)發(fā)生故障，第二單元接著運(yùn)行至規(guī)定的時(shí)間t。非工作貯備系統(tǒng)分為：理想旁聯(lián)系統(tǒng)和非理想旁聯(lián)系統(tǒng)第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算系統(tǒng)的可靠度為：第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算非理想開關(guān)的旁聯(lián)系統(tǒng)：考慮開關(guān)的失效概率C12

非理想旁聯(lián)系統(tǒng)成功模型：（兩種情況）：1）第一單元單獨(dú)運(yùn)行到時(shí)間t（不考慮開關(guān)失效問題）；2）當(dāng)t1>t時(shí)，第二個(gè)單元通過開關(guān)投入運(yùn)行，tc>t1和t2>t-t1兩個(gè)時(shí)間同時(shí)發(fā)生。第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算5、復(fù)雜系統(tǒng)可靠度的計(jì)算第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算全概率公式法首先選出系統(tǒng)中的主要單元，然后把這個(gè)單元分成正常工作與故障兩種狀態(tài)，再用全概率公式計(jì)算系統(tǒng)的可靠度?？煽慷葹椋篟s=RE·R(S|RE)+R(S|FE)·FEDECAB第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算DCABDCABE單元可靠的條件下，系統(tǒng)能正常工作的概率E單元不可靠的條件下，系統(tǒng)能正常工作的概率第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算

廣義的定義:彈藥是裝有火炸藥或化學(xué)戰(zhàn)劑,用以達(dá)到殺傷、破壞或其他戰(zhàn)術(shù)目的的物體的總稱。按此定義彈藥的范圍包括：槍彈、后裝炮彈、迫擊炮彈、無坐力炮彈、火箭彈、導(dǎo)彈、空投彈、手投彈、魚雷、水雷、地雷以及爆破筒、爆破罐、炸藥包等。狹義的定義：彈藥是裝有火炸藥或化學(xué)戰(zhàn)劑,能投射到敵方達(dá)到殺傷、破壞或其他戰(zhàn)術(shù)目的的物體的總稱。按此定義彈藥的范圍較窄：它不包括地雷、水雷、地雷以及爆破筒、爆破罐、炸藥包等使用時(shí)不需要投射的爆炸物。本書所研究的彈藥可靠性，主要指狹義的彈藥。第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算4.3彈藥系統(tǒng)可靠性模型

彈藥的定義第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算

彈藥系統(tǒng)一般由戰(zhàn)斗部分和投射部分組成。戰(zhàn)斗部分是指被拋射到敵方發(fā)揮戰(zhàn)斗效能的部分，起毀傷目標(biāo)和其他任務(wù)的作用，它一般由引信、彈殼和裝填物組成。投射部分是指用以將戰(zhàn)斗部分投射到敵方去的部分，它一般由發(fā)射裝藥及其容器（藥筒、藥包或火箭發(fā)動(dòng)機(jī)本體）以及點(diǎn)火具五個(gè)部分。第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算彈藥的一般組成引信裝藥彈體發(fā)射裝藥藥筒點(diǎn)火具第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算彈藥系統(tǒng)可靠性模型彈藥系統(tǒng)彈藥系統(tǒng)安全性彈藥系統(tǒng)作用可靠性彈藥系統(tǒng)貯存可靠性發(fā)射周期前安全性發(fā)射周期內(nèi)安全性安全距離內(nèi)安全性威力密集度射程發(fā)火可靠性以失效率表示以可靠度表示以貯存壽命表示一般彈藥系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)分為安全性、作用可靠性與貯存可靠性。第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算

引信作為一個(gè)系統(tǒng)研究,主要由著發(fā)機(jī)構(gòu)、保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)、延期解除保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)、隔爆機(jī)構(gòu)、爆炸序列五個(gè)部分組成。引信產(chǎn)品的可靠性作用有:瞎火、早炸、正常作用。對(duì)于特殊的引信有：延期作用、自炸作用、近炸作用、時(shí)間作用、破甲作用。

著發(fā)機(jī)構(gòu)保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)延期解除保險(xiǎn)機(jī)構(gòu)隔爆機(jī)構(gòu)爆炸序列引信系統(tǒng)可靠性模型第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算以貯存壽命表示引信可靠性引信安全性引信作用可靠性引信貯存可靠性發(fā)射周期前安全性發(fā)射周期內(nèi)安全性安全距離內(nèi)安全性發(fā)火可靠性延期可靠性自炸可靠性近炸可靠性以失效率表示以可靠度表示彈道安全可靠性第4章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算第四章系統(tǒng)可靠性模型和可靠度計(jì)算A2觸發(fā)機(jī)構(gòu)正常狀態(tài)B2雷管正常作用狀態(tài)C2隔