1、系統(tǒng)可靠性設(shè)計,系統(tǒng)可靠性預(yù)測 系統(tǒng)可靠性分配,一. 學(xué)習(xí)內(nèi)容,基本內(nèi)容：掌握系統(tǒng)模型的分類及其特征；掌握串聯(lián)系統(tǒng)、并聯(lián)系統(tǒng)、混聯(lián)系統(tǒng)、備用冗余系統(tǒng)的可靠度計算；了解復(fù)雜系統(tǒng)的可靠度計算方法；掌握等同分配法及按可靠度變化率的分配法； 重點(diǎn)內(nèi)容：混聯(lián)系統(tǒng)以及備用冗余系統(tǒng)的可靠度計算，失效率計算； 難點(diǎn)內(nèi)容：備用冗余系統(tǒng)的可靠度計算，失效率計算,二. 系統(tǒng)模型,串聯(lián)系統(tǒng) 并聯(lián)系統(tǒng) 混聯(lián)系統(tǒng) 備用冗余系統(tǒng) 復(fù)雜系統(tǒng) 表決系統(tǒng),1. 串聯(lián)系統(tǒng),若系統(tǒng)是由若干個單元（零部件）或子系統(tǒng)組成的，而其中的任何一個單元的可靠度都具有相互獨(dú)立性，即各個單元的失效是互不相關(guān)的。那么，當(dāng)任一個單元失效時，都會導(dǎo)致整個

2、系統(tǒng)失效，則稱這種系統(tǒng)為串聯(lián)系統(tǒng)。,2. 并聯(lián)系統(tǒng),系統(tǒng)是由若干個單元組成，只有當(dāng)所有的單元都失效時，才會導(dǎo)致整個系統(tǒng)失效，則稱這種系統(tǒng)為并聯(lián)系統(tǒng)。 并聯(lián)系統(tǒng)又稱并聯(lián)貯備系統(tǒng)。,3. 混聯(lián)系統(tǒng),混聯(lián)系統(tǒng)是由一些串聯(lián)的子系統(tǒng)和一些并聯(lián)的子系統(tǒng)組合而成的； 可分為：串-并聯(lián)系統(tǒng)（先串聯(lián)后并聯(lián)）和并-串聯(lián)系統(tǒng)（先并聯(lián)后串聯(lián)）。,串-并聯(lián)系統(tǒng),并-串聯(lián)系統(tǒng),4. 備用冗余系統(tǒng),在系統(tǒng)的構(gòu)成中，把同功能單元重復(fù)配置以作備用。當(dāng)其中一個單元失效時，用備用的來替代以繼續(xù)維持其功能。這種系統(tǒng)稱為備用冗余系統(tǒng)或等待系統(tǒng)。,備用冗余系統(tǒng)與混聯(lián)系統(tǒng)的比較,備用冗余系統(tǒng)不是所有的單元都同時進(jìn)入工作狀態(tài)，備用單元處于待

3、機(jī)狀態(tài)； 混聯(lián)系統(tǒng)（并-串聯(lián)系統(tǒng)）或并聯(lián)系統(tǒng)等系統(tǒng)內(nèi)所有的單元都同時處于工作狀態(tài)，也稱為同機(jī)工作。,非串、并聯(lián)系統(tǒng)和橋式網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)都屬于復(fù)雜系統(tǒng)。,5. 復(fù)雜系統(tǒng),6. 表決系統(tǒng),如果組成系統(tǒng)的n個單元中，只要有K個單元不失效，系統(tǒng)就不會失效，這樣的系統(tǒng)稱為n中取K系統(tǒng)，寫成K/n系統(tǒng)。,表決系統(tǒng),K/n(G)：n中取K好系統(tǒng),K/n(F)：n中取K壞系統(tǒng),三. 系統(tǒng)的可靠性預(yù)測,系統(tǒng)的可靠性預(yù)測是按系統(tǒng)的組成形式，根據(jù)已知的單元和子系統(tǒng)的可靠度計算求得； 步驟：按單元子系統(tǒng)系統(tǒng)的順序自下而上； 是一種合成方法。,1. 串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度計算,：單元i的可靠度,系統(tǒng)的失效率,：單元i的失效率,系統(tǒng)

4、可靠度隨單元數(shù)增加而降低；且比任一單元的可靠度都低。 設(shè)計時，最好采用等可靠度的單元組成系統(tǒng)；且單元數(shù)越少越好。,平均無故障工作時間,例1,某電子產(chǎn)品由8個部件組成，各部件的可靠度函數(shù)服從指數(shù)分布，其失效率是： No.112010-6， No.210010-6， No.314510-6， No.41010-6， No.57010-6， No.62510-6， No.72010-6， No.81810-6， 預(yù)測產(chǎn)品在1000小時和10小時的可靠度。,解答：,系統(tǒng)失效率： 1000小時的可靠度： 10小時的可靠度：,2. 并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度計算,：單元i的可靠度,當(dāng)系統(tǒng)的可靠度為指數(shù)分布時,系統(tǒng)可

5、靠度隨單元數(shù)增加而增加；且比任一單元的可靠度都高。,平均無故障工作時間,例2,某飛機(jī)由3臺發(fā)動機(jī)驅(qū)動。只要有一臺發(fā)動機(jī)工作，飛機(jī)就不致墜落。各臺發(fā)動機(jī)的失效率分別是：0.01%/小時； 0.02%/小時； 0.03%/小時。一次飛行10小時，試預(yù)測此飛機(jī)的可靠度。（假設(shè)發(fā)動機(jī)的可靠度呈指數(shù)分布）,解答：,1）先求各發(fā)動機(jī)的可靠度,第1臺發(fā)動機(jī)：,第2臺發(fā)動機(jī)：,第3臺發(fā)動機(jī)：,2）求飛機(jī)的可靠度,例3,由兩個單元組成的并聯(lián)系統(tǒng)，設(shè)1= 2= ，試求t時刻的系統(tǒng)可靠度及其MTBF。,解答：,可靠度 平均壽命,3. 混聯(lián)系統(tǒng)的可靠度計算,并-串聯(lián)系統(tǒng)：,串-并聯(lián)系統(tǒng)：,等效單元法,4. 備用冗余系

6、統(tǒng)的可靠度計算,1）貯備單元在儲備期時間t內(nèi)不發(fā)生故障； 2）轉(zhuǎn)換開關(guān)是完全可靠； 3）各單元的可靠度函數(shù)是指數(shù)分布； 4）,平均無故障工作時間,5. 表決系統(tǒng)的可靠度計算,n: 總單元數(shù)；K: 不失效單元數(shù)。,6. 各類系統(tǒng)的失效率,前提：1）可靠度函數(shù)服從指數(shù)分布； 2）各單元的失效率相等。,例4,某汽車的制動系統(tǒng)中，裝有同功能兩套剎車裝置。其失效率為 /小時。 試預(yù)測工作時間=3000小時內(nèi)的可靠度和失效率。（假定可靠度服從指數(shù)分布函數(shù)）,解答,1）求可靠度,2）求失效率,/小時,例5,設(shè)有一架裝有3臺發(fā)動機(jī)的飛機(jī)，至少需要2臺發(fā)動機(jī)正常工作才能飛行，假定飛機(jī)的事故僅由發(fā)動機(jī)引起，而且在

7、整個飛行期間失效率為常數(shù)，其MTBF=2000小時。計算工作時間20小時和100小時的飛機(jī)可靠度。,例6,設(shè)每個單元的 ，且=0.001小時，求當(dāng)t=100小時時，a）兩單元串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度；b）兩單元串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度；c）2 3G系統(tǒng)的可靠度。,四. 系統(tǒng)的可靠性分配,系統(tǒng)的可靠性分配是將已知系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)合理地分配到其組成的各子系統(tǒng)和單元上，從而求出各單元應(yīng)具有的可靠度； 步驟：按系統(tǒng)子系統(tǒng)單元的順序自上而下； 是一種分解方法。,1. 等同分配法,1）串聯(lián)系統(tǒng)：,2）并聯(lián)系統(tǒng)：,2. 按可靠度變化率的分配方法,系統(tǒng)內(nèi)各單元的可靠度對整個系統(tǒng)的可靠度變化率影響程度不同，尋找一個對系統(tǒng)的可靠度影響最大的單元； 提高該單元的可靠度，可最有效地提高該系統(tǒng)的可靠度。,1）串聯(lián)系統(tǒng)的場合,系統(tǒng)可靠度對某單元可靠度的變化率：,2）并聯(lián)系統(tǒng)的場合,系統(tǒng)可靠度對某單元可靠度的變化率：,3）結(jié)論