第4章 系统可靠性模型与分析 ppt课件
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可靠性基本概念PPT培训课件
医疗设备行业对可靠性的要求也非常高，因为医疗设 备的故障可能会导致患者的治疗失败或造成额外的伤 害，同时也会给医疗机构带来经济和声誉损失。因此 ，医疗设备行业在可靠性工程方面也投入了大量的人 力和物力，以确保设备的可靠性和稳定性。
06
提高产品可靠性的方法与 技巧
设计阶段提高可靠性的方法
冗余设计
降额设计
01
确保团队成员对可靠性目标有清晰的认识，并能够通过具体指
标进行衡量。
制定实现目标的计划和措施
02
根据可靠性目标，制定详细的实施计划，包括资源分配、时间
安排和责任分工等。
监控目标实现过程
03
定期评估目标的实现进度，及时发现和解决存在的问题，确保
目标的顺利达成。
可靠性数据收集与分析
建立数据收集机制
确定需要收集的可靠性数 据类型、来源和频率，建 立可靠的数据收集机制。
生产阶段提高可靠性的方法
严格的质量控制
通过严格的质量控制，确保每 个组件或系统都符合设计要求
和规格。
环境应力筛选
通过在生产阶段施加环境应力 ，如温度、湿度、振动等，以 检测和剔除潜在的不合格产品 。
过程控制
通过控制生产过程中的关键参 数，确保每个产品的性能和质 量都符合要求。
人员培训
对生产人员进行培训，提高他 们的技能和意识，以确保产品
航天器的可靠性和安全性。
医疗设备行业
医疗设备行业是可靠性工程的重要应用领域之一。随 着医疗技术的不断发展，医疗设备已经成为医疗保健 的重要组成部分。医疗设备的可靠性和稳定性直接关 系到患者的治疗效果和生命安全。在医疗设备行业中 ，可靠性工程涉及到设备的设计、生产、检测和维修 等多个环节，旨在确保设备的质量和性能稳定可靠， 提高医疗保健的质量和效率。
第4章 系统可靠性模型与分析 ppt课件
2020/12/27
2
本章主要内容
• 研究由单元、部件等的组成以及系统可靠 性
• 研究可靠性建模，分析并介绍几种系统可 靠性的计算方法
2020/12/27
3
可靠性建模
• 可靠性建模的目的是产生一个系统在其使用环境中的数 学描述。
• 可靠性模型实际上是系统失效定义的模型。
• 系统内功能关系必须通过组件到部件/零件级逐级来开 发。对于大系统，通常最好先确定主要分系统间的关系， 然后再单独考虑每个分系统。
1
K
2
故障故检障测监和测转和
换转装换置装置
n
非非工工作作贮贮备备系系统统可可靠靠性性框框图图
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如汽车的轮胎作为备用单元的系统
旁联系统又根据备用单元在备用期间失效与否分为两大系统， 即冷贮备系统与热贮备系统。 冷贮备系统是当贮备单元在贮备期间失效率为零的系统。 热贮备系统是当贮备单元在贮备期间失效率不为零的系统。
1
1
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1
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并联模型
即使单元故障率都是常数，而并联系统的故障 率不再是常数。
λ
λ1 λ λ1=λ2
λ
λ2
λs（t）λ2
λs（t）
λ1 λs（t）
t
t
t
并联模型故障率曲线
当系统各单元的寿命分布为指数分布时，对于n 个相同单元的并联系统，有
Rs(t)1(1et)n
s 0Rs(t)dt121n1
– 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
第四章_系统可靠性分析
一些机械零部件的基本失效率
应用失效率
失效率修正公式
K r G
G－基本失效率 K r－失效率修正系数
失效率修正系数
系统可靠性框图
• 为预计或估算系统的可靠性所建立的可靠性方框 图和数学模型。 • 组成
– 方框：单元功能 – 连线：单元与系统之间的功能关系 – 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
并联系统可靠性框图当系统各单元的寿命分布为指数分布时对于最常用的两单元并联系统有即使单元故障率都是常数但并联系统的故障率不再是常数而是随着时间的增加而增大且趋向于当系统各单元的寿命分布为指数分布时对于n个相同单元的并联系统有与无贮备的单个单元相比并联可明显提高系统可靠性特别是n2时当并联过多时可靠性增加减慢并联单元数与系统可靠度的关系1008060402并联系统的失效概率低于各单元的失效概率并联系统的平均寿命高于各单元的平均寿命并联系统的可靠度大于单元可靠度的最大值并联系统的各单元服从指数分布该系统不再服从指数分布随着单元数的增加系统的可靠度增大系统的平均寿命也随之增加但随着数目的增加新增加单元对系统可靠性及寿命提高的贡献变得越来越小
– 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。
系统分类
• 不可修复系统
– 系统或组成单元一旦发生故障，不再修复，处 于报废状态的系统。
• 技术：不能修复
• 经济：不值得修复 • 一次性：没必要修复
3e 2 t 2e 3t 1 1 2 3 5 6
表决系统特例
• 若表决器的可靠度为1：
第4章系统可靠性设计PPT课件
则单元分配的可靠度为：
Ri (Rs )1 n (i 1, 2, , n)
（4-68）
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（2）并联系统
对于并联系统，由式(4-8)可知：
Rs 1 (1 Ri )n
故单元应分配的可靠度
为：
Ri 1 (1 Rs )1 n (i 1, 2, , n)
:
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2. 按相对失效概率分配可靠度
n
Fs (1 R1 )(1 R2 ) (1 Rn ) (1 Ri ) i 1
所以并联系统的可靠度为
n
Rs 1 Fs 1 (1 Ri ) i 1
（4-7）
当 R 1 R 2 R n R 时，则有
Rs 1 (1 R)n
（4-8）
由此可知，并联系统的可靠度 Rs 随单元数量的增加和单元可靠度 的增加而增加。
设各元件的复杂度为 Ci (i 1, 2, , n) 。 因为各元件的失效概率 正比于其复杂度 则对串联系统有下式成立
，即 Fia kCi ，
n
n
Rsa (1 Fia ) (1 kCi )
i 1
i 1
（a）
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由于 是已知的，而 可由元件的结构复杂程度以及零部件的 数目大小定出，也是已知的，
第15页/共23页
1. 平均分配法
平均分配法是对系统中的全部单元分配以相等的可靠度。
（1）串联系统 当系统中n 个单元具有近似的复杂程度、重要性以及制造成本时， 则可用平均分配法分配系统各单元的可靠度。 该分配法是按照系统中各单元的可靠度均相等的原则进行分配。 对由n 个单元组成的串联系统，若知系统可靠度为Rs ，由于
可靠性预测是一种预报方法，它是从所得的失效率数据预报一个 元件、部件、子系统或系统实际可能达到的可靠度，即预报这些元件 或系统等在特定的应用中完成规定功能的概率。
机械可靠性设计系统可靠性设计
54
• 1 表决系统（工作储备系统）
55
1）2/3表决系统
56
57
58
例4-4
有一架装有3台发动机的飞机，它至少需要 2台发动机正常才能飞行，设飞机发动机的平 均无故障工作时间MTBF=2000h，试估计工作 时间为10h和100h的飞机可靠度。 解：n=3,k=2
RS (t) 3R 2 2R 3 3e 2t 2e 3t
73
1）冷储备系统 （1）两个单元（一个单元备用）的系统
74
75
（2）n个单元（n-1个单元备用）的系统
76
77
（3）多个单元工作的系统
Ri e t
RS(t )
e
Lt
1
Lt
(Lt )2 2!
(Lt )3 3!
(Lt )n n!
78
（4）考虑检测器和开关可靠性的系统
Rs(t ) e 1t
84
85
86
87
88
89
2 全概率公式法（分解法）
90
91
92
3 检出支路法（路径枚举法）
93
94
95
4.3 系统可靠性预计
1 可靠性预计的目的
可靠性预计是指产品的设计与研制阶段，根据产品的功能 结构、工作环境以及组成产品单元的相互关系和可靠性数据， 推测产品可能达到的可靠性指标。可靠性预计是一个由局部 到整体、由小到大、由下到上的过程，是一个综合的过程。
52
• Rs1=R1R2R3 Rs2=R4R5 Rs3=1-(1-Rs1)(1Rs2) Rs4=1-(1-R6)(1R7) Rs=Rs3Rs4R8
53
• 储备模型 当采用串联模型的设计不能满足设计指标要求时，
• 1 表决系统（工作储备系统）
55
1）2/3表决系统
56
57
58
例4-4
有一架装有3台发动机的飞机，它至少需要 2台发动机正常才能飞行，设飞机发动机的平 均无故障工作时间MTBF=2000h，试估计工作 时间为10h和100h的飞机可靠度。 解：n=3,k=2
RS (t) 3R 2 2R 3 3e 2t 2e 3t
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1）冷储备系统 （1）两个单元（一个单元备用）的系统
74
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（2）n个单元（n-1个单元备用）的系统
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（3）多个单元工作的系统
Ri e t
RS(t )
e
Lt
1
Lt
(Lt )2 2!
(Lt )3 3!
(Lt )n n!
78
（4）考虑检测器和开关可靠性的系统
Rs(t ) e 1t
84
85
86
87
88
89
2 全概率公式法（分解法）
90
91
92
3 检出支路法（路径枚举法）
93
94
95
4.3 系统可靠性预计
1 可靠性预计的目的
可靠性预计是指产品的设计与研制阶段，根据产品的功能 结构、工作环境以及组成产品单元的相互关系和可靠性数据， 推测产品可能达到的可靠性指标。可靠性预计是一个由局部 到整体、由小到大、由下到上的过程，是一个综合的过程。
52
• Rs1=R1R2R3 Rs2=R4R5 Rs3=1-(1-Rs1)(1Rs2) Rs4=1-(1-R6)(1R7) Rs=Rs3Rs4R8
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• 储备模型 当采用串联模型的设计不能满足设计指标要求时，
《可靠性分析》课件
挑战
实际应用中可能面临数据保密、隐私保护 等问题。
THANKS
感谢观看
详细描述
可靠性框图是一种图形化的分析方法，通过对系统各组成部分的逻辑关系进行分析，建立可靠性框图，从而合理 地分配系统的可靠性指标，为优化系统设计和提高整体可靠性提供依据。
蒙特卡洛模拟法
要点一
总结词
通过数学统计方法模拟系统性能的变化过程，评估系统可 靠性的方法。
要点二
详细描述
蒙特卡洛模拟法是一种基于概率统计的分析方法，通过对 系统性能的变化过程进行模拟，计算出系统在不同状态下 的可靠性指标，为优化系统设计和提高可靠性提供依据。 该方法适用于复杂系统和不确定性较大的情况。
机械设备
机械设备在运行过程中，由于磨损、疲劳、腐蚀等因素的影响，可能会出现各种故障和事故。通过可 靠性分析，可以预测和评估机械设备的寿命和可靠性，从而优化设备设计、生产和维护，提高设备运 行效率和安全性。
具体而言，可靠性分析在机械设备中的应用包括：对发动机、传动系统、液压系统等进行寿命预测和 故障分析，以及进行可靠性评估和预防性维修等。
化工产品
化工产品在生产和存储过程中，由于化学反应、温度、压力等因素的影响，可能 会出现各种事故和环境污染。通过可靠性分析，可以预测和评估化工产品的安全 性和可靠性，从而优化产品设计、生产和存储，降低事故风险和环境污染。
具体而言，可靠性分析在化工产品中的应用包括：对化学反应过程、压力容器、 管道等进行安全性和可靠性评估，以及进行风险分析和预防性维护等。
03
可靠性分析的应用领域
电子产品
电子产品在生产和使用过程中，由于各种因素（如温度、湿度、压力、振动等）的影响，可能会出现性能下降或故障的情况 。通过可靠性分析，可以预测和评估电子产品的寿命和可靠性，从而优化产品设计、生产和维护，提高产品质量和客户满意 度。
系统的可靠性与可靠度分析解析ppt课件
A1 原料1
R11
R121 R122
R13
A2 原料2
R21
R22
R231 R232
A1 原料1
R11
R12
R13
A2 原料2
R21
R22
R23
R41 R3
R42
R3
R4
产品 产品
原料
R1
R2
R3
R4
产品
求取全流程可靠度Rsys
n
R并sys 1 (1 Rj ) j 1
解：Rsys=ΠRj=R1R2R3R4
急性硫化氢中毒作业系统统计
序号
作业系统
1
巡检/操作
2
检修
3
吹扫/清油
4
装瓶
5
管线脱水
6
排污
7
检尺
8
其它
构成比（%） 23.13 17.16 14.18 11.94 11.19 8.2 6.72 7.46
目前已确认的主要职业致癌物及生产过程
致癌物 4-氨基联苯 砷及其化合物
石棉
苯 联苯胺 铍及其化合物 N-N-双（2-氯乙基）-2-萘氨 氯甲甲醚，双氯甲醚 镉及其化合物
化工系统一般是有序的串联结构形式。为了确保系统有较高的 可靠性，由上述分析式可见，在工艺流程的设计上应力求设备 少，流程简单，单个设备的可靠度高；并应考虑在可靠性低的 卡脖环节考虑配置并联设备，如果由经济合理性上进行分析， 经济合理时应予以并联备用设备。这是化工系统过程设计可靠 性设计的一般原则。
生产框图及等效图
紫外线辐射 氯乙烯 木尘
肺 皮肤、阴囊、肺、膀胱
皮肤、阴囊、肺、膀胱 血液
皮肤、阴囊、肺 肺
控制系统的可靠性课件
方法 在产品上施加高于正常应力的条件，如高温、高湿、高电 压等，加速产品老化过程，观察产品性能变化；根据失效 数据，利用统计方法进行寿命预测和鉴定。
注意事项 选择合适的加速因子和试验条件，确保试验结果的准确性 和可靠性。
基于性能退化数据的可靠性评估方法
目的
利用性能退化数据，评估产品的可靠性水平，预测产品寿命。
失效率与平均寿命
失效率
单位时间内控制系统失效的概率，通常以每千小时失效率（失效率×1000）表 示。失效率越低，表示系统越可靠。
平均寿命
衡量控制系统从开始运行到第一次故障的平均时间。平均寿命越长，表示系统 越可靠。
维修性与可用性
维修性
衡量控制系统在发生故障后，进行维修的难易程度。维修性 越好，表示系统在故障后能够尽快恢复正常运行，从而提高 系统的可靠性。
可用性
衡量控制系统在需要使用时能够正常使用的概率。可用性越 高，表示系统在需要时越能够发挥作用，从而提高系统的可 靠性。通常通过计算系统的平均无故障时间（MTBF）和平均 修复时间（MTTR）来评估可用性。
03
控制系统可靠性分析方法
故障模式影响及危害性分析（FMECA）
定义
通过分析系统中每一组成单元潜 在的故障模式及其对系统的影响，
方法
收集产品在使用过程中性能退化的数据，如磨损、老化、失效等；利用统计方法和数学模型对数据进行处理和分析， 得出产品的可靠性指标和寿命预测结果。
注意事项 选择合适的性能退化指标和数据处理方法，确保评估结果的准确性和可靠性。
06
提高控制系统可靠性的措施和建议
优化设计方案，提高固有可靠性水平
01
02
确定初始事件、建立事件树、进行定性分析、进行定量分析、制定预防措施。
注意事项 选择合适的加速因子和试验条件，确保试验结果的准确性 和可靠性。
基于性能退化数据的可靠性评估方法
目的
利用性能退化数据，评估产品的可靠性水平，预测产品寿命。
失效率与平均寿命
失效率
单位时间内控制系统失效的概率，通常以每千小时失效率（失效率×1000）表 示。失效率越低，表示系统越可靠。
平均寿命
衡量控制系统从开始运行到第一次故障的平均时间。平均寿命越长，表示系统 越可靠。
维修性与可用性
维修性
衡量控制系统在发生故障后，进行维修的难易程度。维修性 越好，表示系统在故障后能够尽快恢复正常运行，从而提高 系统的可靠性。
可用性
衡量控制系统在需要使用时能够正常使用的概率。可用性越 高，表示系统在需要时越能够发挥作用，从而提高系统的可 靠性。通常通过计算系统的平均无故障时间（MTBF）和平均 修复时间（MTTR）来评估可用性。
03
控制系统可靠性分析方法
故障模式影响及危害性分析（FMECA）
定义
通过分析系统中每一组成单元潜 在的故障模式及其对系统的影响，
方法
收集产品在使用过程中性能退化的数据，如磨损、老化、失效等；利用统计方法和数学模型对数据进行处理和分析， 得出产品的可靠性指标和寿命预测结果。
注意事项 选择合适的性能退化指标和数据处理方法，确保评估结果的准确性和可靠性。
06
提高控制系统可靠性的措施和建议
优化设计方案，提高固有可靠性水平
01
02
确定初始事件、建立事件树、进行定性分析、进行定量分析、制定预防措施。
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– 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。
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某家用热水器原理图
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热水器
水箱
加热 系统
过压 保护 器
控制 器
温度 压力 传感 器
加热系统 水箱
过压保护 器
控制器
温度压力 传感器
开关
燃烧 室
指示 灯
• 表示系统内的可靠性关系的常用方法是可靠性框图 （RBD）
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4.0 系统、单元——产品
系统
由相互作用和相互依赖的若干单元结合成的具有特定 功能的有机整体。
系统和单元是相对的概念
系统包括单元，其层次高于单元 可以是按产品层次划分：零部件、组件、设备、分
系统、系统中任何相对的两层。
天然 气进 气管
开关
燃烧室
指示灯
天然气进 气管
图 3-8 家 用 热 水 器 功 能 层 次
图3-9 家用热水器功能框图
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典型可靠性模型
非储备模型
有储备模型
工作储备模型
非工作储备模型
串联模型 并联模型 表决模型 桥联模型 旁联模型
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串联模型
定义
– 组成系统的所有单元中任一单元的故障都会导 致整个系统故障的称为串联系统。
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功能的分解
系统
1
2
4
3
1.1
1.2
2.1
2.2
1.4 4.1
1.3 4.2
2.4 3.1
2.3 3.2
4.4
4.3
3.4
3.3
图 3-6 功 能 分 解 示 意 图
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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
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系统功能分析
• 对系统的构成、原理、功能、接口等各方面深入的分析是 建立正确的系统模型的前导。
• 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
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• 功能的分解
– 系统往往是多任务与多功能的
• 功能框图、功能流程图
– 反映了系统及其组成单元之间的功能关系
• 系统的原理图、功能框图和功能流程图是 建立系统可靠性模型的基础
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可靠性框图
可靠性框图（RBD）是将产品（系统）的结构功能 按着可靠性要求进行分析的表示方法，该框图能清 晰准确地描述产品（系统）的各元器件间的可靠性 关系与功能。可靠性框图是在完全了解产品任务和 寿命周期模型的基础上，通过简要的直观方法表示 出产品能成功地完成任务时所有单元之间的相互依 赖关系。
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在分析系统可靠性时，要透彻了解系统中每个单元的功能，各 单元之间在可靠性功能上的联系，以及这些单元功能、失效模 式对系统功能的影响，即就其功能研究系统可靠性。
系统功能逻辑框图：用方框表示单元功能，每一个方框表示一 个单元，方框之间用短线连接起来，表示单元功能与系统功能 的关系。
– 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。
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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 – 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
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可靠性设计的主要内容
• 建立系统的可靠性模型，表示出各单元之间的功 能逻辑关系；
• 对系统进行可靠性预计，确定产品的可靠性指标； • 对系统进行可靠性分配，确定其零部件的可靠性
指标； • 对系统进行故障模式、影响及危害度分析FMECA
和故障树分析FTA，找出系统的薄弱环节，采取 预防措施； • 制定可靠性准则，对零部件进行可靠性设计。
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本章主要内容
• 研究由单元、部件等的组成以及系统可靠 性
• 研究可靠性建模，分析并介绍几种系统可 靠性的计算方法
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可靠性建模
• 可靠性建模的目的是产生一个系统在其使用环境中的数 学描述。
• 可靠性模型实际上是系统失效定义的模型。
• 系统内功能关系必须通过组件到部件/零件级逐级来开 发。对于大系统，通常最好先确定主要分系统间的关系， 然后再单独考虑每个分系统。
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建立框图时要充分掌握产品结构性能特征与可靠性框图的关系
注：建立系统逻辑框图时绝不能从结构上判定系统类型，而
应从功能上研究系统类型。
例： C1
A
B
C2
如果分析的是短路失效，只要一个短路，系统即短路， 其系统逻辑框图为：
C1 A
C2 B
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如果分析的是开路失效，当两个电容同时失效，才会 引起系统失效。其逻辑框图为：
串联系统是最常用和最简单的模型之一。
串联系统的逻辑图如下图所示：
1
2
3
n
串联系统可靠性框图
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串联模型
x1
x2
x3
S——系统正常 xi——单元i正常 S=x1 ∩ x2∩x3
产品可以指任何层次
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系统实例
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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 事件数模型 马尔可夫模型 Petri网模型 GO图模型
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4.1 模型
• 原理图
– 反映了系统及其组成单元之间的物理上的连接与组合 关系
C1
A
B
C2
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例：
1 A
2 B
如果研究的是液体“流通”：1、2都实现自己的功能“开启”，系统 才能实现液体“流通”。其逻辑框图为：
1 A
2 B
如果研究的是液体“被截流”：1、2只要有一个功能正常“关闭”， 系统就可实现“被截流”。其逻辑框图为：
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• 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。
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某家用热水器原理图
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热水器
水箱
加热 系统
过压 保护 器
控制 器
温度 压力 传感 器
加热系统 水箱
过压保护 器
控制器
温度压力 传感器
开关
燃烧 室
指示 灯
• 表示系统内的可靠性关系的常用方法是可靠性框图 （RBD）
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4.0 系统、单元——产品
系统
由相互作用和相互依赖的若干单元结合成的具有特定 功能的有机整体。
系统和单元是相对的概念
系统包括单元，其层次高于单元 可以是按产品层次划分：零部件、组件、设备、分
系统、系统中任何相对的两层。
天然 气进 气管
开关
燃烧室
指示灯
天然气进 气管
图 3-8 家 用 热 水 器 功 能 层 次
图3-9 家用热水器功能框图
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典型可靠性模型
非储备模型
有储备模型
工作储备模型
非工作储备模型
串联模型 并联模型 表决模型 桥联模型 旁联模型
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串联模型
定义
– 组成系统的所有单元中任一单元的故障都会导 致整个系统故障的称为串联系统。
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功能的分解
系统
1
2
4
3
1.1
1.2
2.1
2.2
1.4 4.1
1.3 4.2
2.4 3.1
2.3 3.2
4.4
4.3
3.4
3.3
图 3-6 功 能 分 解 示 意 图
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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
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系统功能分析
• 对系统的构成、原理、功能、接口等各方面深入的分析是 建立正确的系统模型的前导。
• 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
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• 功能的分解
– 系统往往是多任务与多功能的
• 功能框图、功能流程图
– 反映了系统及其组成单元之间的功能关系
• 系统的原理图、功能框图和功能流程图是 建立系统可靠性模型的基础
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可靠性框图
可靠性框图（RBD）是将产品（系统）的结构功能 按着可靠性要求进行分析的表示方法，该框图能清 晰准确地描述产品（系统）的各元器件间的可靠性 关系与功能。可靠性框图是在完全了解产品任务和 寿命周期模型的基础上，通过简要的直观方法表示 出产品能成功地完成任务时所有单元之间的相互依 赖关系。
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在分析系统可靠性时，要透彻了解系统中每个单元的功能，各 单元之间在可靠性功能上的联系，以及这些单元功能、失效模 式对系统功能的影响，即就其功能研究系统可靠性。
系统功能逻辑框图：用方框表示单元功能，每一个方框表示一 个单元，方框之间用短线连接起来，表示单元功能与系统功能 的关系。
– 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。
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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 – 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
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可靠性设计的主要内容
• 建立系统的可靠性模型，表示出各单元之间的功 能逻辑关系；
• 对系统进行可靠性预计，确定产品的可靠性指标； • 对系统进行可靠性分配，确定其零部件的可靠性
指标； • 对系统进行故障模式、影响及危害度分析FMECA
和故障树分析FTA，找出系统的薄弱环节，采取 预防措施； • 制定可靠性准则，对零部件进行可靠性设计。
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本章主要内容
• 研究由单元、部件等的组成以及系统可靠 性
• 研究可靠性建模，分析并介绍几种系统可 靠性的计算方法
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可靠性建模
• 可靠性建模的目的是产生一个系统在其使用环境中的数 学描述。
• 可靠性模型实际上是系统失效定义的模型。
• 系统内功能关系必须通过组件到部件/零件级逐级来开 发。对于大系统，通常最好先确定主要分系统间的关系， 然后再单独考虑每个分系统。
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建立框图时要充分掌握产品结构性能特征与可靠性框图的关系
注：建立系统逻辑框图时绝不能从结构上判定系统类型，而
应从功能上研究系统类型。
例： C1
A
B
C2
如果分析的是短路失效，只要一个短路，系统即短路， 其系统逻辑框图为：
C1 A
C2 B
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如果分析的是开路失效，当两个电容同时失效，才会 引起系统失效。其逻辑框图为：
串联系统是最常用和最简单的模型之一。
串联系统的逻辑图如下图所示：
1
2
3
n
串联系统可靠性框图
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串联模型
x1
x2
x3
S——系统正常 xi——单元i正常 S=x1 ∩ x2∩x3
产品可以指任何层次
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系统实例
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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 事件数模型 马尔可夫模型 Petri网模型 GO图模型
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4.1 模型
• 原理图
– 反映了系统及其组成单元之间的物理上的连接与组合 关系
C1
A
B
C2
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例：
1 A
2 B
如果研究的是液体“流通”：1、2都实现自己的功能“开启”，系统 才能实现液体“流通”。其逻辑框图为：
1 A
2 B
如果研究的是液体“被截流”：1、2只要有一个功能正常“关闭”， 系统就可实现“被截流”。其逻辑框图为：
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