系统可靠性设计课件

1、系统可靠性设计系统可靠性预测系统可靠性分配第1页，共37页。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，失效率计算第2页，共37页。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第3页，共37页。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

2、单元失效时，都会导致整个系统失效，则称这种系统为串联系统。第4页，共37页。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。第5页，共37页。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-串联系统第6页，共37页。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。第7页，共37页。备用冗余系统与混

3、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。第8页，共37页。非串、并联系统和桥式网络系统都属于复杂系统。5. 复杂系统第9页，共37页。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坏系统第10页，共37页。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

4、上；是一种合成方法。第11页，共37页。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。第12页，共37页。平均无故障工作时间第13页，共37页。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。第14页

5、，共37页。解答：系统失效率：1000小时的可靠度：10小时的可靠度：第15页，共37页。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 系统可靠度随单元数增加而增加；且比任一单元的可靠度都高。第16页，共37页。平均无故障工作时间第17页，共37页。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）第18页，共37页。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

6、可靠度第19页，共37页。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。第20页，共37页。解答：可靠度平均寿命第21页，共37页。3. 混联系统的可靠度计算 并-串联系统： 串-并联系统：第22页，共37页。等效单元法第23页，共37页。4. 备用冗余系统的可靠度计算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）第24页，共37页。平均无故障工作时间第25页，共37页。5. 表决系统的可靠度计算n: 总单元数；K: 不失效单元数。第26页，共37页。6. 各类系统的失效率前提：1）可靠度函数服从指数分

7、布； 2）各单元的失效率相等。第27页，共37页。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）第28页，共37页。解答1）求可靠度2）求失效率/小时第29页，共37页。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。第30页，共37页。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

8、系统的可靠度；c）2 3G系统的可靠度。第31页，共37页。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。第32页，共37页。1. 等同分配法1）串联系统：2）并联系统：第33页，共37页。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。第34页，共37页。1）串联系统的场合系统可靠度对某单元可靠度的变化率：第35页，共37页。2）并联系统的场合系统可靠度对某单元可靠度的变化率：第36页，共37