第4章 系统可靠性分析=系统安全工程=东北大学汇总
系统的可靠性分析方法
系统的可靠性分析方法系统的可靠性分析是指对系统的性能和功能进行定量分析，以评估系统在特定条件下正确运行的概率。
可靠性分析是系统工程中的重要环节，对于确保系统的可靠性和稳定性非常关键。
本文将介绍可靠性分析的方法和步骤，并从定性和定量两个层面进行阐述。
首先，可靠性分析的方法主要分为定性和定量两个层面。
定性方法是通过对系统进行全面的分析和评估，以识别系统的潜在故障模式和机制。
定性方法一般包括故障树分析（FTA）和事件树分析（ETA）等。
故障树分析通过将系统的故障事件和故障模式构建成故障树，采用逻辑门的方式进行事件关系的推演，找出导致系统故障的主要因素和路径。
事件树分析则是通过对系统事件和故障模式进行分析，识别出导致系统失效的主要事件和概率。
定性方法的主要目的是识别系统的潜在风险和故障点，为后续的定量分析提供基础。
定量方法是在定性分析的基础上，通过数学模型和统计分析来评估系统的可靠性。
定量方法可以采用可靠性模型和可靠性评估技术。
可靠性模型是通过数学建模来描述系统的可靠性和失效行为，常用的模型包括可靠性估计模型、Markov模型和Monte Carlo模拟模型等。
可靠性评估技术则是通过统计方法和可靠性理论，对系统的故障和失效数据进行分析和处理，得出系统的可靠性参数和性能指标。
常用的可靠性评估技术包括可靠性增长试验、可靠性预测和可靠度增长模型等。
定量方法的主要目的是对系统的可靠性进行定量评估，为系统设计和改进提供依据。
接下来，我们将以一个例子来说明可靠性分析的步骤和方法。
假设我们要分析一个银行的自助提款机（ATM）的可靠性。
首先，我们可以采用故障树分析的方法来识别ATM系统的故障模式和机制。
我们可以将ATM系统的故障事件和故障模式构建成故障树，例如ATM设备故障、软件故障、网络故障和黑客攻击等。
然后通过逻辑门的方式进行事件关系的推演，找出导致系统故障的主要因素和路径。
其次，我们可以采用可靠性模型和可靠性评估技术来定量评估ATM系统的可靠性。
第4章典型系统的可靠性分析
第四章典型系统的可靠性分析4.1 系统及系统可靠性框图4.1.1概述所谓系统是指为了完成某一特定功能，由若干个彼此有联系的而且又能相互协调工作的单元组成的综合体。
在可靠性研究中，按系统是否可以维修可以将系统分为不可修复系统和可修复系统。
不可修复系统是指系统一但失效，不进行任何维修或更换的系统，例如日光灯管、导弹以及卫星推进器等一次性使用的系统。
不可修复是指技术上不能修复、经济上不值得修复，或者一次性使用不必要再修复。
可修复系统是指通过修复而恢复功能的系统。
机械电子产品大多数都是可修复系统，但不可修复系统相对可修复系统来说简单得多，而且对不可修复系统的研究方法与结论也适用于可修复系统，同时是研究可修复系统的基础。
4.1.2系统可靠性框图系统是由若干个彼此有联系的而且又能相互协调工作的单元组成的综合体，因此各个单元之间必然存在一定的关系，为了分析系统的可靠性，就必须分析系统各单元之间的关系，首先要将所要分析的系统简化为合理的物理模型，然后在由物理模型进一步得到参数和设计变量的数学模型。
对于复杂产品，用方框表示的各组成部分的故障或它们的组合如何导致产品故障的逻辑图，称为可靠性框图。
可靠性框图可以用来评价产品或系统的设计布置以及确定子系统或元件的可靠性水平；可靠性框图和数学模型是可靠性预测和可靠性分配的基础。
下面通过实例来说明如何建立可靠性框图。
例4.1 如图4.1所示是一个流体系统工程图，表示控制管中的流体的两个阀门通过管道串联而成。
试确定系统类型。
图4.1两阀门串联流体系统示意图解要确定系统类型，要从分析系统的功能及其失效模式入手。
1.如果其功能是为了使液体通过，那么系统失效就是液体不能流过，也就是阀门不能打开。
若阀门1和阀门2这两个单元是相互独立的，只有这两个单元都打开，系统才能完成功能，因此，该系统的可靠性框图如图3.2a)所示。
2.如果该系统的功能是截流，那么系统失效就是不能截流，也就是阀门泄漏。
东北大学安全工程考研名词解释(自己总结)
安全工程领域设计的危险：主要是指人们在生产活动和生活活动中意外发生的各种事故造成的人员伤亡，财产损失和环境污染的危险安全工作的根本目的：防止事故的发生，并且在事故发生后，尽量减少事故所造成的人员伤亡，财产损失和环境污染系统：系统是由相互作用，相互依存的若干元素组成的具有特定功能的有机整体系统安全：是人们为解决复杂系统的安全性问题而开发的、研究出来的安全理论、原则、方法体系。
所谓系统安全，是在系统寿命期间内应用系统安全工程和管理方法，辨识系统中的危险源，并采取控制措施使其危险性最小，从而使系统在规定的性能、时间和成本范围内达到最佳的安全程度。
系统安全工程：运用科学和工程技术手段辨识、消除或控制系统中的危险源，实现系统安全。
包括系统危险源辨识、危险性评价、危险源控制等基本内容。
危险源辨识：发现、识别系统中危险源的工作危险性评价：对危险源的危险性的评价，其目的在于判断是否需要进一步采取控制措施危险源控制：利用工程技术和管理手段消除、控制危险源，防止危险源导致事故、造成人员伤害和财物损失的工作系统安全分析：从安全角度进行的系统分析，通过揭示系统中可能导致系统故障或事故的各种因素及其相互关联来辨识系统中的危险源事故：是一种不正常的或不希望的能量释放。
危险源：可能导致事故的潜在的不安全因素第一类危险源：系统中存在的、可能发生意外释放的能量或危险物质。
实际上，把具有、产生、储存、转换能量或危险物质的装置、设备、场所等作为第一类危险源第二类危险源：导致约束、限制能量措施失效或破坏的各种不安全因素。
可靠性：是判断、评价系统性能的一个重要指标，表明系统在规定的条件下，在规定的时间内完成规定的功能的性能。
故障：系统由于性能低下而不能完成规定的功能的现象安全性：表明系统在规定的条件下，在规定的时间内不发生事故，不造成人员伤害或财产损失的情况下，完成规定功能的性能。
事故：是在人们生产、生活活动中突然发生的、违反人们意志的、迫使活动暂时或永久停止，可能造成人员伤害、财产损失或环境污染的意外事件。
考试大纲(083700系统安全工程)
2013年硕士研究生统一入学考试《系统安全工程》第一部分考试说明一、考试性质系统安全工程是东北大学资源与土木工程学院安全工程专业硕士生入学选考的专业基础课之一。
考试对象为参加东北大学资源与土木工程学院安全工程专业2013年全国硕士研究生入学考试的准考考生。
二、考试形式与试卷结构（一）答卷方式：闭卷，笔试（二）答题时间：180分钟（三）考试题型及比例术语解释20%计算题 50%问答题30%（四）参考书目《系统安全评价与预测》（第二版），陈宝智，冶金工业出版社， 2011第二部分考查要点（一）基本概念和术语事故、伤亡事故概率分布、可靠性、故障、冗余系统、浴盆曲线、伤亡事故统计指标、系统安全分析、危险性与可操作性研究、社会允许危险、安全生产方针、概率危险性评价、人失误、不交化方法、道化学火灾爆炸指数法等概念。
（二）事故统计分析1．事故统计分布2．伤亡事故统计图表（三）第一类危险源的辨识、评价和控制1. 第一类危险源辨识与控制2. 第一类危险源评价3. 重大危险源辨识、控制与评价（四）系统可靠性分析1. 简单系统可靠性2. 相关结构理论：概率分解法计算系统可靠度，最小径集合，最小割集合。
（五）事件树分析1．事件树的定性分析2．事件树的定量分析3．事件树分析应用（六）故障树分析1．最小径集合与最小割集合2．基本事件结构重要度3. 顶事件发生概率计算方法4. 基本事件概率重要度和临界重要度5. 故障树编制（七）系统安全评价1．生产作业条件危险性评价2．火灾爆炸指数法3．概率危险性评价。
《系统可靠性分析》课件
可靠性分析方法
1
故障树分析(FTA)
FTA是一种通过构建故障树来识别系统故障的方法。它可以帮助我们分析故障的 根源和传播路径。
2
事件树分析(ETA)
ETA是一种通过构建事件树来评估系统失效概率和安全性的方法。它帮助我们预 测系统可能发生的各种事件。
反馈控制技术
反馈控制技术通过实时监测和 调节系统的状态和性能来提高 系统的稳定性和可靠性。
应用案例分析
计算机系统的可靠性分析
通过统计计算机系统的故障率、MTBF和MTTR， 我们可以评估系统的可靠性，并采取措施提高 其稳定性和性能。
汽车电子控制系统的可靠性分析
对汽车的电子控制系统进行可靠性分析，可以 帮助我们识别潜在的故障和风险，并采取措施 提高系统的可靠性和安全性。
总结
• 可靠性分析的重要性：确保系统高效稳定运行，减少损失。 • 可靠性分析方法的选择：根据需求和系统特点选择适合的分析方法。 • 可靠性增强技术的应用：通过冗余、容错和反馈控制等技术提高系统
的可靠性。
以上就是本次《系统可靠性分析》PPT课件大纲，谢谢收看。
系统可靠性指标
故障率
故障率是单位时间内发生故障的次数。它是衡 量系统故障频率的重要指标。
平均修复时间(MTTR)
MTTR是指系统发生故障后修复的平均时间。它 是衡量系统可恢复能力的关键参数。
平均无故障时间(MTTF)
MTTF是指系统在特定时间段内没有发生故障的 平均时间。它表示系统的可靠性。
可靠性(R)
《系统可靠性分析》PPT 课件
本PPT课件介绍了系统可靠性分析的重要性、指标、方法和增强技术，并以计 算机系统和汽车电子控制系统为案例进行应用分析。谢谢收看！
系统可靠性和安全性区别和计算公式
2.1 概述2.1.1 安全性和可靠性概念[10]安全性是指不发生事故的能力，是判断、评价系统性能的一个重要指标。
它表明系统在规定的条件下，在规定的时间内不发生事故的情况下，完成规定功能的性能。
其中事故指的是使一项正常进行的活动中断，并造成人员伤亡、职业病、财产损失或损害环境的意外事件。
可靠性是指无故障工作的能力，也是判断、评价系统性能的一个重要指标。
它表明系统在规定的条件下，在规定的时间内完成规定功能的性能。
系统或系统中的一部分不能完成预定功能的事件或状态称为故障或失效。
系统的可靠性越高，发生故障的可能性越小，完成规定功能的可能性越大。
当系统很容易发生故障时，则系统很不可靠。
2.1.2 安全性和可靠性的联系与区别[10]在许多情况下，系统不可靠会导致系统不安全。
当系统发生故障时，不仅影响系统功能的实现，而且有时会导致事故，造成人员伤亡或财产损失。
例如，飞机的发动机发生故障时，不仅影响飞机正常飞行，而且可能使飞机失去动力而坠落，造成机毁人亡的后果。
故障是可靠性和安全性的联结点，在防止故障发生这一点上，可靠性和安全性是一致的。
因此，采取提高系统可靠性的措施，既可以保证实现系统的功能，又可以提高系统的安全性。
但是，可靠性还不完全等同于安全性。
它们的着眼点不同：可靠性着眼于维持系统功能的发挥，实现系统目标；安全性着眼于防止事故发生，避免人员伤亡和财产损失。
可靠性研究故障发生以前直到故障发生为止的系统状态；安全性则侧重于故障发生后故障对系统的影响。
由于系统可靠性与系统安全性之间有着密切的关联，所以在系统安全性研究中广泛利用、借鉴了可靠性研究中的一些理论和方法。
系统安全性分析就是以系统可靠性分析为基础的。
2.1.3 系统安全性评估系统安全性评估是一种从系统研制初期的论证阶段开始进行，并贯穿工程研制、生产阶段的系统性检查、研究和分析危险的技术方法。
它用于检查系统或设备在每种使用模式中的工作状态，确定潜在的危险，预计这些危险对人员伤害或对设备损坏的可能性，并确定消除或减少危险的方法，以便能够在事故发生之前消除或尽量减少事故发生的可能性或降低事故有害影响的程度[11]。
安全系统工程知识点总结
仅供参考[整理] 安全管理文书安全系统工程知识点总结日期：__________________单位：__________________第1 页共46 页安全系统工程知识点总结一、系统:由相互作用和相互依赖的若干组成部分结合而成的具有特定功能的有机整体。
系统的5个属性：整体性,相互性，目的性，有序性，环境适应性二、系统工程:以系统为研究对象,以达到总体最佳效果为目标,为达到这一目标而采取组织,管理,技术等多方面的最新科学成就和知识的一门综合性的科学技术.三、用系统工程的方法解决安全问题的理由，为何能够防患于未然？1、使用系统工程方法，可以识别出存在于系统各个要素本身、各要素之间的危险性。
2、使用系统工程方法，可以了解各要素之间的相互关系，消除各要素由于相互依存、相互制约而产生的危险性；3、系统工程采用的一些方法手段都能用于解决安全问题；四、系统工程在解决安全问题中常采用以下方法：工程逻辑，工程分析，概率论与统计理论，运筹学，现代管理学理论与原则五、安全系统工程:1、定义：采用系统工程的基本原理和方法，预先识别、分析系统中的危险因素，评价并控制系统风险，使系统安全性达到预期目标的工程技术。
2、安全系统工程的研究对象：人子系统、机器子系统、环境子系统；安全系统工程的目标：控制危险、消除事故对环境子系统主要考虑：环境的理化因素和社会因素3、研究内容或主要技术手段：系统安全分析、系统安全评价、安第 2 页共 46 页全决策与事故控制。
系统安全评价的任务：以系统安全分析为基础，了解系统存在的危险因素，评价系统的事故风险大小，与安全指标比较，如果超出指标，则应对系统的主要危险因素采取控制措施，使其降至安全指标以下。
4、安全系统工程的研究方法：①从系统整体出发的研究方法；②本质安全方法；③人—机匹配法；④安全经济方法；⑤系统安全管理方法；5、安全系统工程的优点：①通过分析可以了解系统的薄弱环节所在及危险性可能导致事故的条件；②通过评价和优化技术，可以找出最适当的方法使各分系统之间达到最佳配合，用最少的投资达到最佳的安全效果，大幅度地减少伤亡事故；③安全系统工程的方法，不仅适用于工程，而且适用于管理，现已形成安全系统工程和安全系统管理两个分支。
系统可靠性分析方法课件
可靠性框图是一种图形化工具，用于描述系统各组成部分之间的逻辑关系和相互依赖性 。
详细描述
可靠性框图通过绘制方框和箭头，表示系统各组成部分之间的连接关系和信息流向。通 过分析可靠性框图，可以评估系统各部分对整体可靠性的贡献程度，以及潜在的薄弱环
节。
蒙特卡洛模拟法
总结词
蒙特卡洛模拟法是一种基于概率统计的可靠性分析方法，通过模拟系统在不同条件下的性能表现来评估其可靠性 。
系统可靠性分析方法 课件
目录
• 系统可靠性概述 • 可靠性分析方法 • 系统可靠性建模 • 系统可靠性评估 • 系统可靠性优化 • 系统可靠性工程实践
01 系统可靠性概述
定义与特点
定义
系统可靠性是指在规定时间和条 件下，系统完成规定功能的能力 。
特点
与系统设计、制造、使用和维护 等密切相关，是系统性能的综合 表现。
综合化与智能化阶段
随着科技的不断发展， 可靠性工程逐渐与其他 学科融合，并向智能化 方向发展。
02 可靠性分析方法
故障模式与影响分析（FMEA）
总结词
故障模式与影响分析是一种预防性的可靠性分析方法，通过对产品或系统的各 个组成部分进行深入分析，识别潜在的故障模式及其对系统性能的影响。
详细描述
FMEA从设计阶段开始，对产品或系统的每个组成部分进行逐一分析，列出可能 的故障模式，并评估其对系统性能的影响程度。通过优先排序，确定需要重点 关注的潜在故障模式，为改进设计和开发提供依据。
混联系统
01
由串联和并联混合组成的系统，既有串联部分也有并联部分。
混联系统建模
02
综合考虑串联和并联的特点，建立数学模型来描述系统的可靠
性。
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放 大量热
生成不需要的物质
DAP储罐液位过高
阀门B故障
少 流量小 流量计故障(指示偏高) 同“没有流量”的后
操作者调节磷酸量过
果
小
措施
定期维修和检查阀门B 定期维护流量计 安装氨检测器和报警 器 流量监控报警、紧急 停车系统 工作区域通风 采用封闭式储罐 定期维护和检查阀门B 定期维护流量计 安装液位监控报警、 紧急停车系统
送入的 磷酸储罐中物料不是
可能发生意外反应
其 不是磷 磷酸 他酸
可能带来潜在危险 可能使反应釜中氨过 量
定期检查原料成分
谢谢！
系统安全工程
系统安全工程
第一章 系统安全工程总论 第二章 伤亡事故及其统计 第三章 危险源辨识评价控制 第四章 可靠性分析 第五章 系统安全分析 第六章 故障树分析 第七章 危险性评价系统安全ຫໍສະໝຸດ 第四章 系统可靠性系统可靠性
英国帝国化学工业公司（ICI）于1974年开发。
它应用系统的审查方法来审查新设计或已有工 厂的生产工艺和工程意图，以评价因装置、设 备的个别部分的误操作或机械故障引起的潜在 危险，并评价其对整个工厂的影响。
同“没有流量”的措 施
输送磷 原料不纯
生成不需要的物质
定期检查原料成分
以酸
原料入口处混入其他
混入物或生成物可能
定期维护和检查管路
及
和其他 物质
物质
有害
系统
磷酸含
部 量不足 原料不纯 分
反 反向输 反应釜泄放口堵塞 向送
生成不需要的物质 混入物或生成物困难 有害
定期检查原料成分
磷酸溢出
定期维护和检查反应 釜
危险性与可操作性研究的引导词
引导词
意义
注
释
没有 或不
对意图的完全 意图的任何部分没有达到，也没有其他事
否定
情发生
较多 较少
量的增加 量的减少
原有量正增值，或原有活动的增加 原有量负增值，或原有活动的减少
也，又 量的增加 部分 量的减少
反向 不同于 非
与意图相反 完全替代
与某些附加活动一起，达到全部设计或操 作意图 只达到一些意图，没达到另一些意图 与意图相反的活动或物质 没有一部分达到意图 发生完全另外的事情
偏离(Deviation)。背离设计意图的情况。
原因。引起偏离的原因。
后果。偏离设计意图所造成的后果。
引导词(Guide words)。在辨识危险源的过程中 引导、启发人的思维，对设计意图定性或定量 的简单词语。
工艺参数。有关工艺的物理或化学特性，它包 括一般项目，如反应、混合、浓度、PH值等， 以及特殊项目，如温度、压力、相态、流量等。
危险性与可操作性研究实例
DAP是磷酸联二铵的 缩写。DAP由氨水与 磷酸反应生成。调节 阀门A和阀门B，分别 控制进入反应釜的氨 和磷酸的速率。
磷酸比氨进入反应 釜速率高时，生成另 种无用的物质但无危 险。
磷酸和氨两者进入速率都高于额定速率时，反应釜可能承 受不了温度和压力的迅速增加。
氨比磷酸进入速率高时，过剩的氨可能随DAP进入敞口的 储罐，挥发的氨可能伤害人员。
相关各领域的专家组成分析小组，采用头脑风 暴法（Brainstorming）来进行创造性的工作。
全面地审查工艺过程，对各个部分进行系统的 提问，发现可能的偏离设计意图的情况，分析 其产生原因及其后果，并针对其产生原因采取 恰当的控制措施。
意图(Intention)。希望工艺的某一部分完成的 功能，在很多情况下用流程图描述。
DAP工艺 危险性与 可操作性 研究
引 导
偏离
可能原因
后果
词
没有流 磷酸储罐中无料
反应釜中氨过量而进
没量 有
流量计故障(指示偏离) 操作者调节磷酸量为 零
入 DAP储罐并挥发到工 作区域
阀门B故障而关闭
管线堵塞
管线泄漏或破裂
阀门B故障
反应釜中磷酸过量
流量计故障(指示偏低) 若氨量也大则反应释
多 流量大 操作者调节磷酸量过