并联系统的失效率-西南交通大学

As A1 （ 1-A1）A2 1 A1. A2
• 举例：有两个子系统，可用率分别为90%和95%，在 它们并联后，总可用率为：99.5% 结论：子系统的并联使总的可用性提高！
10
第七章 远动监控系统可靠性
提高系统可靠性指标的方法：
采取：冗余设计、减额设计、热设计、稳定性设 计、电磁兼容性设计、软件可靠性设计等 提高可靠性的方法，保证电路、系统在设计 时既具有较高的可靠性指标。
串联系统的可用率：由多个子系统组成的系统， 若该系统必须在每个子系统均正常运行的条件下 才能正常运行，则各个子系统的连接是串联的， 这样的系统为串联系统。
8
第七章 远动监控系统可靠性
串联系统的可用率与各子系统可用率的关系为：
As A1 * A2 * A3
An
An 为各子
其中 As 为系统可用率； A1 , A2 , 系统的可用率。
远动监控技术
西南交通大学电气工程学院
1
第六章 远动监控系统可靠性
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
2
常用的可靠性指标 远动监控系统冗余结构设计 硬件可靠性设计 软件的可靠性 接地技术 抗干扰编码
第七章 远动监控系统可靠性
与可靠性有关的常用参数定义：
RAMS—Reliability, Availability , Maintainability，Security
冗余方式的系统配置方案：重要设备、信道、控制 终端、打印机等。 冗余配置的目的：提高系统的可靠性。 冗余的备用方式：
冷备用：作为备用的设备不运行指定的程序或关
机待命，主机故障或需切换时投入。 热备用：主备同时运行，备机监视主机，自动切 换，故障或需要时切换运行。
13
第七章 远动监控系统可靠性
无冗余系统的可靠性：
举例：有两个子系统，可用率分别为90%和95%， 在它们串联后，总可用率为：85.5%
结论：子系统的串联使总的可用性下降！
9
第七章 远动监控系统可靠性
并联系统的可用率 若系统由两个或多个并列的子系统组成，该系统在 其中一个子系统正常运行时就能保证正常运行，则 各个子系统的连接关系是并联的，这样的系统被称 为并联系统。 对于两个子系统并联而成的系统，其可用率与两个 子系统的可用率的关系为：
多冗余系统：效果进一步改善不明显，但成本大大 增加！
可靠性
பைடு நூலகம்
可用性
可维护性
安全性
可靠性参数(Reliability)：
1. 可靠度R（t） 在规定的条件下和规定的时间内，系统能完成规 定功能的概率。 t
R(t ) e
2. 瞬时失效率λ(t)－电子设备 老化 基本为一常数 单位时间内t时刻，系统发生瞬时失效的概率。
3
第七章 远动监控系统可靠性
3. 平均寿命MTTF和平均无故障工作时间MTBF 平均寿命MTTF(Mean Time To Failure)： （不可维修系统）一批相同产品失效前工作寿
串联系统： 串联系统的失效率： s 1 2 ...... N 串联系统的可靠性:
R R1 * R2 *......RN
1
2
……
N
思考题： 并联系统的可靠性>串联系统的可靠性，为什么?
6
第七章 远动监控系统可靠性
可用性参数(Availability , Maintainability)
稳态有效度定义：当时间t趋于无穷大情况下的瞬态有效度， 系统的利用率 即： A lim A(t )
t
7
第七章 远动监控系统可靠性
大系统可用率：
一个大系统往往由多个相对独立的部分组成，这 些部分被称为子系统。每个子系统都有自己的可 用率。 这些子系统组成一个大系统时，根据这些子系统 的之间的连接关系，可以计算出整个系统的可用 率：
14
MTTR 2
1 2
MTBF2
1


22
第七章 远动监控系统可靠性
例： 取：瞬时失效率λ＝0.00025 系统修复率μ＝0.004 则： MTBF1＝ 4000h， A1＝94.12% MTBF2＝36000h， A2＝99.65% 可见： 采用双冗余可维修系统，可大幅提高系统的 MTBF以及系统利用率。
单元系统： MTBF1 1

瞬时失效率
1
稳态有效度： （系统利用率）
A1

1


1

对于两个相同单元组成的可维修并联热备用系统：
2 A2 A1 (1 A1 ) A1 1 A1 * A1 1 A1 A1
修复率
对可维修并联热备系统停机时间： 由A=MTBF/(MTBF+MTTR)可得：
命的平均值。
平均无故障工作时间MTBF(Mean Time Between Failure)： （可维修系统）系统两次相邻故障间的工作时间 的平均值。
MTTF或 MTBF
4
1

第七章 远动监控系统可靠性
并联系统的可靠性: 如果组成系统的所有单元都失效，整个系统 才会失效，这种系统称为并联系统。
1. 系统维修度G(t) 在规定的条件和规定的时间内，系统能被修复的概率。 2. 修复率μ(t) 单位时间t时刻，系统瞬时被修复的概率。 3. 平均修复时间MTTR： MTTR=1/μ 4. 瞬态有效度A（t） 系统在时刻t处于可工作状态的概率。
5. 稳态有效度A（系统利用率,系统可用率）
稳态有效度A 工作时间的总和 MTBF 工作时间与停机时间的 总和 MTBF MTTR
11
第七章 远动监控系统可靠性
第六章 远动监控系统可靠性
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节
12
常用的可靠性指标 远动监控系统冗余结构设计 硬件可靠性设计 软件的可靠性 接地技术 抗干扰编码
第七章 远动监控系统可靠性
冗余系统定义：某一设备或系统与另一设备或系统的 基本功能完全相同，它们不管其中一个运行还是故 障，另一个都可以执行要求的功能。
1 2 … n-1 n
并联系统的可靠性:
R 1 (1 R1 )*(1 R2 )*......(1 RN )
并联系统的失效率: 1 p 1 N

j 1
1 j
1 1 1 并联系统的平均无故障时间：MTBF= j 1 j 2
5
1
N
1 N
第七章 远动监控系统可靠性