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1、第四節(jié) 系統可靠性分析可靠性技術原本是為了分析由于機械零部件的故障，或人的差錯而使設備或系統喪失原有功能或功能下降的原因而產生的學科。可靠性分析在安全系統工程中占有很重要的位置。一、基本概念1.可靠性、可靠度:R(t)可靠性是指系統、設備或元件等在規(guī)定的時間內和規(guī)定的條件下，完成其特定功能的能力；可靠度是指系統、設備或元件等在預期的使用周期（規(guī)定的時間）內和規(guī)定的條件下，完成其特定功能的概率；2.維修度:M(τ)是指系統發(fā)生故障后在維修容許時間內完成維修的概率3.有效度:A(t,τ)是指對于可修復系統在規(guī)定的使用條件和時間內能夠保持正常使用狀態(tài)的概率。提高可
2、靠度的途徑：提高系統的可靠度；提高系統的維修度二、可靠度、維修度、有效度的常用度量指標1.平均無故障時間（MTTF）是指系統由開始工作到發(fā)生故障前連續(xù)正常工作的平均時間……度量不可修復系統的可靠度；2.平均故障間隔時間（MTBF）是指可修復系統發(fā)生了故障后經修理后仍能正常工作，其在兩次相鄰故障間的平均工作時間；3.平均故障修復時間（MTTR）是指可修復系統出現故障到恢復正常工作平均所需的時間。三、可靠度函數與故障率在一定的使用條件下，可靠度是時間的函數；設可靠度為R(t)，不可靠度為F(t)，則：R(t)+F(t)=1故障概率密度函數：f(t)=dF(t)/
3、dt故障率元件壽命周期的故障率，與該元件所處的壽命階段密切相關。如圖所示，由于曲線形似浴盆，故俗稱浴盆曲線。該曲線表明，在元件或系統的壽命周期初期，因系統需磨合，因此故障率較高；壽命周期的后期，則因系統部分元件的磨損使故障率也明顯提高；而中期階段則故障率較為穩(wěn)定。早期失效期隨機失效期損耗失效期調整期退役期四、系統可靠度計算系統的可靠度一方面取決于各子系統本身的可靠度，同時還取決于各子系統間的作用關系。1.串聯系統是指系統中任何一個子系統發(fā)生故障，都會導致整個系統發(fā)生故障的系統。提高串聯系統可靠度的途徑1）提高各子系統的可靠度；2）減少串聯級數；3）縮短任務時
4、間。為了提高系統的可靠性，通常需要使系統的部分子系統乃至全部子系統有一定數量貯備，利用貯備提高系統可靠性最常用的辦法就是采用并聯結構的系統。2.并聯系統1）熱貯備系統（冗余系統）是指貯備的單元也參與工作，即參與工作的數量大于實際所必須的數量，這種系統又稱冗余系統。冗余技術一般是采用降額等其他方法不能滿意地解決系統安全問題，或當改進產品所需的費用比采用冗余單元更多時采用的方法。采用冗余設計是以增加費用為代價來提高系統的安全性和可靠性的。設系統各個單元的可靠性是相互獨立的，各單元的不可靠度分別為F1、F2、F3、……、Fn，根據概率乘法定理可得系統不可靠度:12
5、3nBA系統可靠度：熱貯備系統冗余系統設計時需注意的問題冗余度的選擇；冗余級別的選擇2）冷貯備系統是指貯備的單元不參加工作，并且假定在貯備中不會出現失效，貯備時間的長短不影響以后使用的壽命。若所有部件的故障率均相等且為λ則系統的可靠度為:123N+1BA系統的平均壽命:冷貯備系統冷儲備系統的平均壽命是各單元平均壽命的總和。3.復雜系統有一汽車的制動系統可靠性聯接關系如圖；組成系統各單元的可靠度分別為R(A1)=0.995；R(A2)=0.975；R(A3)=0.972；R(B1)=0.990；R(B2)=0.980；R(C1)=R(C2)=R(D1)=R(D
6、2)=0.980；求系統的可靠度。D2C2D1C1A1B1A3A2B2A:液壓系統D:液壓系統C:液壓系統B:手閘系統手控桿機械聯動裝置腳踏裝置主控缸液壓管路左前輪左后輪右前輪右后輪汽車制動系統可靠性聯結框圖五、人的工作可靠度預測1.人在工作中的差錯很多，歸納起來不外乎以下五類：未履行職能；錯誤地履行職能；執(zhí)行未賦予的分外職能；按錯誤程序執(zhí)行職能；執(zhí)行職能時間不對。2.人的差錯概率人的工作可靠度與人的工作差錯概率是互逆的，所以人的工作可靠度可用人的工作差錯概率來計算：e、E獲得途徑：收集緊急狀態(tài)時的全部運轉記錄；收集全部正常業(yè)務、保養(yǎng)、校正、定期檢驗、啟動停
7、止時人的差錯記錄；引起差錯的具體條件；收集模擬的正常業(yè)務非正常業(yè)務方面的人的差錯的潛在來源；專家的經驗判斷。3.計算人的工作可靠度的差錯概率法—概率樹圖程序：明確系統故障的判定標準；進行作業(yè)分析，評價基本動作間的相互關系；估計人的差錯概率；求系統故障率，評價人的差錯對系統故障的影響；重復以上步驟改進人機系統的特征值，直到達到可允許的范圍。第五節(jié)、預先危險性分析（PHA）預先危險性分析是指在一個系統或子系統（包括設計、施工、生產）運轉活動之前，對系統存在的危險類別、出現條件及可能造成的結果，進行宏觀概略分析的一種方法。預先危險性分析的重點應放在系統的主要危險源
8、上，并提出控制這些危險源的措施。預先危險性分析的結果
