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1、系统可靠性设计,系统可靠性预测 系统可靠性分配,一. 学习内容,基本内容：掌握系统模型的分类及其特征；掌握串联系统、并联系统、混联系统、备用冗余系统的可靠度计算；了解复杂系统的可靠度计算方法；掌握等同分配法及按可靠度变化率的分配法； 重点内容：混联系统以及备用冗余系统的可靠度计算，失效率计算； 难点内容：备用冗余系统的可靠度计算，失效率计算,二. 系统模型,串联系统 并联系统 混联系统 备用冗余系统 复杂系统 表决系统,1. 串联系统,若系统是由若干个单元（零部件）或子系统组成的，而其中的任何一个单元的可靠度都具有相互独立性，即各个单元的失效是互不相关的。那么，当任一个单元失效时，都会导致整个
2、系统失效，则称这种系统为串联系统。,2. 并联系统,系统是由若干个单元组成，只有当所有的单元都失效时，才会导致整个系统失效，则称这种系统为并联系统。 并联系统又称并联贮备系统。,3. 混联系统,混联系统是由一些串联的子系统和一些并联的子系统组合而成的； 可分为：串-并联系统（先串联后并联）和并-串联系统（先并联后串联）。,串-并联系统,并-串联系统,4. 备用冗余系统,在系统的构成中，把同功能单元重复配置以作备用。当其中一个单元失效时，用备用的来替代以继续维持其功能。这种系统称为备用冗余系统或等待系统。,备用冗余系统与混联系统的比较,备用冗余系统不是所有的单元都同时进入工作状态，备用单元处于待
3、机状态； 混联系统（并-串联系统）或并联系统等系统内所有的单元都同时处于工作状态，也称为同机工作。,非串、并联系统和桥式网络系统都属于复杂系统。,5. 复杂系统,6. 表决系统,如果组成系统的n个单元中，只要有K个单元不失效，系统就不会失效，这样的系统称为n中取K系统，写成K/n系统。,表决系统,K/n(G)：n中取K好系统,K/n(F)：n中取K坏系统,三. 系统的可靠性预测,系统的可靠性预测是按系统的组成形式，根据已知的单元和子系统的可靠度计算求得； 步骤：按单元子系统系统的顺序自下而上； 是一种合成方法。,1. 串联系统的可靠度计算,：单元i的可靠度,系统的失效率,：单元i的失效率,系统
4、可靠度随单元数增加而降低；且比任一单元的可靠度都低。 设计时，最好采用等可靠度的单元组成系统；且单元数越少越好。,平均无故障工作时间,例1,某电子产品由8个部件组成，各部件的可靠度函数服从指数分布，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， 预测产品在1000小时和10小时的可靠度。,解答：,系统失效率： 1000小时的可靠度： 10小时的可靠度：,2. 并联系统的可靠度计算,：单元i的可靠度,当系统的可靠度为指数分布时,系统可
5、靠度随单元数增加而增加；且比任一单元的可靠度都高。,平均无故障工作时间,例2,某飞机由3台发动机驱动。只要有一台发动机工作，飞机就不致坠落。各台发动机的失效率分别是：0.01%/小时； 0.02%/小时； 0.03%/小时。一次飞行10小时，试预测此飞机的可靠度。（假设发动机的可靠度呈指数分布）,解答：,1）先求各发动机的可靠度,第1台发动机：,第2台发动机：,第3台发动机：,2）求飞机的可靠度,例3,由两个单元组成的并联系统，设1= 2= ，试求t时刻的系统可靠度及其MTBF。,解答：,可靠度 平均寿命,3. 混联系统的可靠度计算,并-串联系统：,串-并联系统：,等效单元法,4. 备用冗余系
6、统的可靠度计算,1）贮备单元在储备期时间t内不发生故障； 2）转换开关是完全可靠； 3）各单元的可靠度函数是指数分布； 4）,平均无故障工作时间,5. 表决系统的可靠度计算,n: 总单元数；K: 不失效单元数。,6. 各类系统的失效率,前提：1）可靠度函数服从指数分布； 2）各单元的失效率相等。,例4,某汽车的制动系统中，装有同功能两套刹车装置。其失效率为 /小时。 试预测工作时间=3000小时内的可靠度和失效率。（假定可靠度服从指数分布函数）,解答,1）求可靠度,2）求失效率,/小时,例5,设有一架装有3台发动机的飞机，至少需要2台发动机正常工作才能飞行，假定飞机的事故仅由发动机引起，而且在
7、整个飞行期间失效率为常数，其MTBF=2000小时。计算工作时间20小时和100小时的飞机可靠度。,例6,设每个单元的 ，且=0.001小时，求当t=100小时时，a）两单元串联系统的可靠度；b）两单元串联系统的可靠度；c）2 3G系统的可靠度。,四. 系统的可靠性分配,系统的可靠性分配是将已知系统的可靠性指标合理地分配到其组成的各子系统和单元上，从而求出各单元应具有的可靠度； 步骤：按系统子系统单元的顺序自上而下； 是一种分解方法。,1. 等同分配法,1）串联系统：,2）并联系统：,2. 按可靠度变化率的分配方法,系统内各单元的可靠度对整个系统的可靠度变化率影响程度不同，寻找一个对系统的可靠度影响最大的单元； 提高该单元的可靠度，可最有效地提高该系统的可靠度。,1）串联系统的场合,系统可靠度对某单元可靠度的变化率：,2）并联系统的场合,系统可靠度对某单元可靠度的变化率：,3）结论,对于串联系统，如果要用改变一个单元可靠度的办法来提高整个系统的可靠度时，就应当提高可靠度最低的那个单元的可靠度。 对于并联系统，如果要用改变一个单元可靠度的办法来提高整个系统的可靠度时，就应当提高可靠度最大的那个单元的可靠度。,
