第3章系统可靠性研究.ppt

可靠性与智能维护 系统可靠性分析Systems Reliability Analysis 主要内容 系统、单元、产品 系统 为了完成某一特定功能，由若干个彼此有联系而且又能相互协调工作的单元所组成的综合体。 “系统”、“单元” 相对概念 可以是按产品层次划分：零部件、组件、设备、分系统、系统、装备中任何相对的两层 “系统”包含“单元”，其层次高于“单元” 产品可以指任何层次。 系统的分类 不可修复系统 是指系统或其组成单元一旦发生故障，不再修复，系统处于报废状态。 不可修复：指技术上不能够修复，经济上不值得修复，或者一次性使用不必要进行修复 可修复系统 除了不可修复的系统外的系统都是可修复的。 可靠性模型 可靠性模型 描述了系统及其组成单元之间的故障逻辑关系 多种可靠性建模方法 : 可靠性框图 网络可靠性模型 故障树模型 事件树模型 马尔可夫模型 Petri网模型 GO图模型 可靠性框图 为预计或估算产品的可靠性所建立的可靠性方框图和数学模型。 方框：产品或功能 逻辑关系：功能布局 连线：系统功能流程的方向 无向的连线意味着是双向的。 节点（节点可以在需要时才加以标注） 输入节点：系统功能流程的起点 输出节点：系统功能流程的终点 中间节点 可靠性模型示例 工程结构图与可靠性框图的关系 工程结构图：表示组成系统的单元之间的物理关系和工作关系。 可靠性框图：表示系统的功能与组成系统的单元之间的可靠性功能关系 基本可靠性模型 基本可靠性模型 用以估计产品及其组成单元发生故障所引起的维修及保障要求的可靠性模型。 度量使用费用 全串联模型 储备单元越多，系统的基本可靠性（无故障持续时间和概率）越低 任务可靠性模型 任务可靠性模型 用以估计产品在执行任务过程中完成规定功能的概率（在规定任务剖面中完成规定任务功能的能力），描述完成任务过程中产品各单元的预定作用，用以度量工作有效性的一种可靠性模型。 系统中储备单元越多，则其任务可靠性越高。 基本可靠性模型－任务可靠性模型 在进行设计时，根据要求同时建立基本可靠性及任务可靠性模型的目的在于，需要在人力、物力、费用和任务之间进行权衡。 设计者的责任就是要在不同的设计方案中利用基本可靠性及任务可靠性模型进行权衡，在一定的条件下得到最合理的设计方案。 为正确地建立系统的任务可靠性模型，必须对系统的构成、原理、功能、接口等各方面有深入的理解。 F18基本可靠性模型 F18任务可靠性模型 系统功能分析 对系统的构成、原理、功能、接口等各方面深入分析是建立正确的系统任务可靠性模型的前导。 前导工作的主要任务就是进行系统的功能分析 功能的分解与分类 功能框图与功能流程图 时间分析 任务定义及故障判据 功能的分解与分类 功能的分解 系统往往是多任务与多功能的 一个系统及功能是由许多分系统级功能实现的 通过自上而下的功能分解过程，可以得到系统功能的层次结构 功能的逐层分解可以细分到可以获得明确的技术要求的最低层次（如部件）为止。 进行系统功能分解可以使系统的功能层次更加清晰，同时也产生了许多低层次功能的接口问题。 对系统功能的层次性以及功能接口的分析，是建立可靠性模型的重要一步。 功能的分解 功能的分类 在系统功能分解的基础上，可以按照给定的任务，对系统的功能进行整理。 功能框图与功能流程图 用以描述在系统功能分解的过程中，较低层次功能间的接口与关联关系 。 功能框图 功能流程图 功能框图与功能流程图的逐级细化过程是与系统的功能分解相协调的。 某空间飞行器整个飞行任务在最高层次以及下级层次中的功能流程 时间分析-1 功能框图——静态（不随时间而变） 系统级的功能以及它们的子功能具有唯一的时间基准（所有功能的执行时间一样长） 系统的功能随时间而变的系统——功能流程图 可以描述这类系统的功能关系，为建立系统可靠性框图模型奠定基础 功能流程图的一个缺陷：没有对系统功能的持续时间及功能间的时间进行描述，缺少一个时间坐标 时间特性是可靠性分析中不可缺少的一个要素 时间分析-2 复杂系统一般具有两方面的特点： （1）系统具有多功能，各功能的执行时机是有时序的，各功能的执行时间长短不一 （2）在系统工作的过程中，系统的结构是可以随时间而变化 需要进行时间分析 确定时间基准 通过与该时间基准对应，可以得到系统功能流程图中各功能的执行时间及功能间的时间 某飞行任务的时间基准 任务定义及故障判据 在进行系统功能分解、建立功能框图或功能流程图及确立时间基准的基础上，要建立系统的任务及基本可靠性框图，必须明确地给出系统的任务定义及故障判据，把它们作为系统可靠性定量分析计算的依据和判据。 产品或产品的一部分不能或将不能完成预定功能的事件或状态，称为故障。 对于具