统可靠性设计分析赵廷弟综合测试题
1．判断题（共20分，每题2分，答错倒扣1分）
(1)（）系统可靠性与维修性决定了系统的可用性和可信性。
(2)（）为简化故障树，可将逻辑门之间的中间事件省略。
(3)（）在系统寿命周期的各阶段中，可靠性指标是不变的。
(4)（）如果规定的系统故障率指标是每单位时间0.16，考虑分配余量，可以按每单位时间0.2
进行可靠性分配。
(5)（）MTBF和MFHBF都是基本可靠性参数。
(6)（）电子元器件的质量等级愈高，并不一定表示其可靠性愈高。
(7)（）事件树的后果事件指由于初因事件及其后续事件的发生或不发生所导致的不良结果。
(8)（）对于大多数武器装备，其寿命周期费用中的使用保障费用要比研制和生产费用高。
(9)（）所有产品的故障率随时间的变化规律，都要经过浴盆曲线的早期故障阶段、偶然故障
阶段和耗损故障阶段。
(10)（）各种产品的可靠度函数曲线随时间的增加都呈下降趋势。
2．填空题（共20分，每空2分）
(1)MFHBF的中文含义为。
(2)平均故障前时间MTTF与可靠度R(t)之间的关系式是。
(3)与电子、电器设备构成的系统相比，机械产品可靠性特点一是寿命不服从分
布，二是零部件程度低。
(4)在系统所处的特定条件下，出现的未预期到的通路称为。
(5)最坏情况容差分析法中，当网络函数在工作点附近可微且变化较小、容差分析精度要求不
高、设计参数变化范围较小时，可采用；当网络函数在工作点可微且变化较大，或容差分析精度要求较高，或设计参数变化范围较大时，可采用。
(6)一般地，二维危害性矩阵图的横坐标为严酷度类别，纵坐标根据情况可选下列三项之一：
、
或。
3．简要描述故障树“三早”简化技术的内容。（10分）
4．写出故障率、可靠度及故障密度函数的定义式，推导出三者的关系式，并最终推导出可靠度与故障率函数的关系式。（20分）
5．如题6图 (a)所示系统，表示当开关E 打开时，发电机A 向设备B 供电，发电机C 向设备D 供电。如果发电机A 或C 坏了，合上开关E ，由发电机C 或A 向设备B 和D 供电。请从题6图 (b)、 (c)、 (d)选出正确的可靠性模型（2分），并说明其理由（8分）。（本题共10分）
(b)
(a)
(c)(d)
题6图 系统原理图和网络图
6．计算题（20分）
系统可靠性框图如下所示：
要求：
1)画出相应的故障树，写出其结构函数原型并化为最小割集表达式；
2)计算各底事件的结构重要度并给出分析结论。
1．判断题（共20分，每题2分，答错倒扣1分）
(11) （ √ ）系统可靠性与维修性决定了系统的可用性和可信性。
(12) （ × ）为简化故障树，可将逻辑门之间的中间事件省略。
(13) （ × ）在系统寿命周期的各阶段中，可靠性指标是不变的。
(14) （ × ）如果规定的系统故障率指标是每单位时间0.16，考虑分配余量，可以按每单位时间0.2
进行可靠性分配。
(15) （ √ ）MTBF 和MFHBF 都是基本可靠性参数。
(16) （ × ）电子元器件的质量等级愈高，并不一定表示其可靠性愈高。
(17) （ × ）事件树的后果事件指由于初因事件及其后续事件的发生或不发生所导致的不良结果。
(18) （ √ ）对于大多数武器装备，其寿命周期费用中的使用保障费用要比研制和生产费用高。
(19) （ × ）所有产品的故障率随时间的变化规律，都要经过浴盆曲线的早期故障阶段、偶然故障
阶段和耗损故障阶段。
(20) （ √ ）各种产品的可靠度函数曲线随时间的增加都呈下降趋势。
2．填空题（共20分，每空2分）
(7) MFHBF 的中文含义为平均故障间隔飞行小时 。
(8) 平均故障前时间MTTF 与可靠度R(t)之间的关系式是 0()TF T R t dt
∞
=?。
(9) 与电子、电器设备构成的系统相比，机械产品可靠性特点一是寿命不服从 指数 分布，二是零部件 标准化 程度低。
(10) 在系统所处的特定条件下，出现的未预期到的通路称为潜在通路 。
(11) 最坏情况容差分析法中，当网络函数在工作点附近可微且变化较小、容差分析精度要求不高、设计参数变化范围较小时，可采用线性展开法 ；当网络函数在工作点可微且变化较大，或容差分析精度要求较高，或设计参数变化范围较大时，可采用直接代入法 。
(12) 一般地，二维危害性矩阵图的横坐标为严酷度类别，纵坐标根据情况可选下列三项之一：产品危害度 、模式危害度 或故障概率等级 。
姓名：
姓名：
3．简要描述故障树“三早”简化技术的内容。（10分）
答：故障树的“三早”简化技术包括早期逻辑简化（1分）、早期模块分解（1分）和早期不交化（1分）。
早期逻辑简化是根据布尔代数的运算规则，对故障树中多余的逻辑事件和逻辑门进行简化。逻辑简化要求从故障树分析开始进行。（1分）
早期模块分解是指从整个故障树中分割出若干模块，把分割出的模块用一个“准底事件”代替，单独进行最小割集分析和概率计算（1分）。故障树的模块是故障树中至少2个底事件的集合（1分），向上可到达同一逻辑门，而且必须通过此门才能到达顶事件，该逻辑门称为模块的输出或顶点（1分）。模块不能有来自其余部分的输入，而且不能有与其余部分重复的事件。（1分）早期不交化对于重复事件多、无法用模块分解法进行简化的故障树，可有效消除重复事件（1分）。其规则是：与门的输入、输出均不变，而或门的输入则需不交化——除第一个输入保持不变外，其余输入变为新增的与门（1分）。。
可靠性设计的主要内容
可靠性设计的主要内容 1、研究产品的故障物理和故障模型 搜集、分析与掌握该类产品在使用过程中零件材料的老化、损伤和故障失效等（均为受许多复杂随机因素影响的随机过程）的有关数据及材料的初始性能（强度、冲击韧性等）对其平均值的偏离数据，揭示影响老化、损伤这一复杂物理化学过程最本质的因素，追寻故障的真正原因。研究以时间函数形式表达的材料老化、损伤的规律，从而较确切的估计产品在使用条件下的状态和寿命。用统计分析的方法使故障（失效）机理模型化，建立计算用的可靠度模型或故障模型，为可靠性设计奠定物理数学基础，故障模型的建立，往往以可靠性试验结果为依据。 2、确定产品的可靠性指标及其等级 选取何种可靠性指标取决于产品的类型、设计要求以及习惯和方便性等。而产品可靠性指标的等级或量值，则应依据设计要求或已有的试验，使用和修理的统计数据、设计经验、产品的重要程度、技术发展趋势及市场需求等来确定。例如，对于汽车，可选用可靠度、首次故障里程、平局故障间隔里程等作为可靠性指标，对于工程机械则常采用有效度。 3、合理分配产品的可靠性指标值
将确定的产品可靠性指标的量值合理分配给零部件，以确定每个零部件的可靠性指标值，后者与该零部件的功能、重要性、复杂程度、体积、重量、设计要求与经验、已有的可靠性数据及费用等有关，这些构成对可靠性指标值的约束条件。采用优化设计方法将产品（系统、设备）的可靠性指标值分配给各个零部件，以求得最大经济效益下的各零部件可靠性指标值最合理的匹配。 4、以规定的可靠性指标值为依据对零件进行可靠性设计 即把规定的可靠性指标值直接设计到零件中去，使它们能够保证可靠性指标值的实现。
通用的可靠性设计分析方法
通用的可靠性设计分析方法 1.识别任务剖面、寿命剖面和环境剖面 在明确产品的可靠性定性定量要求以前，首先要识别产品的任务剖面、寿命剖面和环境剖面。 （1）任务剖面“剖面”一词是英语profile的直译，其含义是对所发生的事件、过程、状态、功能及所处环境的描述。显然，事件、状态、功能及所处环境都与时间有关，因此，这种描述事实上是一种时序的描述。 任务剖面的定义为：产品在完成规定任务这段时间内所经历的事件和环境的时序描述。它包括任务成功或致命故障的判断准则。 对于完成一种或多种任务的产品，均应制定一种或多种任务剖面。任务剖面一般应包括：1）产品的工作状态； 2）维修方案； 3）产品工作的时间与程序； 4）产品所处环境（外加有诱发的）时间与程序。 任务剖面在产品指标论证时就应提出，它是设计人员能设计出满足使用要求的产品的最基本的信息。任务剖面必须建立在有效的数据的基础上。 图1表示了一个典型的任务剖面。 （2）寿命剖面寿命剖面的定义为：产品从制造到寿命终结或退出使用这段时间内所经历的全部事件和环境的时序描述。寿命剖面包括任务剖面。 寿命剖面说明产品在整个寿命期经历的事件，如：装卸、运输、储存、检修、维修、任务剖面等以及每个事件的持续时间、顺序、环境和工作方式。 寿命剖面同样是建立产品技术要求不可缺少的信息。 图2表示了寿命剖面所经历的事件。
（3）环境剖面环境剖面是任务剖面的一个组成部分。它是对产品的使用或生存有影响的环境特性，如温度、湿度、压力、盐雾、辐射、砂尘以及振动冲击、噪声、电磁干扰等及其强度的时序说明。 产品的工作时间与程序所对应的环境时间与程序不尽相同。环境剖面也是寿命剖面和任务剖面的一个组成部分。 2.明确可靠性定性定量要求 明确产品的可靠性要求是新产品开发过程中首先要做的一件事。产品的可靠性要求是进行可靠性设计分析的最重要的依据。 可靠性要求可以分为两大类：第一类是定性要求，即用一种非量化的形式来设计、分析以评估和保证产品的可靠性；第二类是定量要求，即规定产品的可靠性指标和相应的验证方法。 可靠性定性要求通常以要求开展的一系列定性设计分析工作项目表达。常用的可靠性定性设计工作项目见表1。
系统可靠性设计与分析
可靠性设计与分析作业 学号：071130123 姓名：向正平一、指数分布的概率密度函数、分布函数、可靠度函数曲线 （1）程序语言 t=(0:0.01:20); Array m=[0.3,0.6,0.9]; linecolor=['r','b','y']; for i=1:length(m); f=m(i)*exp(-m(i)*t); F=1-exp(-m(i)*t); R=exp(-m(i)*t); color=linecolor(i); subplot(3,1,1); title('指数函数概率密度函数曲线'); plot(t,f,color); hold on subplot(3,1,2); title('指数函数分布函数函数曲线'); plot(t,F,color); hold on subplot(3,1,3); title('指数指数分布可靠度函数曲线 plot(t,R,color); hold on end （3）指数分布的分析 在可靠性理论中，指数分布是最基本、最常用的分布，适合于失效率为常数 的情况。指数分布不但在电子元器件偶然失效期普遍使用，而且在复杂系统和整 机方面以及机械技术的可靠性领域也得到使用。 有图像可以看出失效率函数密度f(t)随着时间的增加不断下降，而失效率随 着时间的增加在不断的上升，可靠度也在随着时间的增加不断地下降，从图线的 颜色可以看出，随着m的增加失效率密度函数下降越快，而可靠度的随m的增加 而不断的增加，则失效率随m的增加减小越快。 在工程运用中，如果某零件符合指数分布，那么可以适当增加m的值，使零 件的可靠度会提升，增加可靠性。 二、正态分布的概率密度函数、分布函数、可靠性函数、失效率函数曲线 （1）程序语言 t=-10:0.01:10; m=[3,6,9]; n=[1,2,3]; linecolor=['r','b','y'];
可靠性设计的基本概念与方法
4．6 可靠性设计的基本概念与方法 一、结构可靠性设计概念 1．可靠性含义 可靠性是指一个产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力；而一个工业产品(包括像飞机这样的航空飞行器产品)由于内部元件中固有的不确定因素以及产品构成的复杂程度使得对所执行规定功能的完成情况及其产品的失效时间(寿命)往往具有很大的随机性，因此，可靠性的度量就具有明显的随机特征。一个产品在规定条件下和规定时间内规定功能的概率就称为该产品的可靠度。作为飞机结构的可靠性问题，从定义上讲可以理解为：“结构在规定的使用载荷／环境作用下及规定的时间内，为防止各种失效或有碍正常工作功能的损伤，应保持其必要的强刚度、抗疲劳断裂以及耐久性能力。”可靠度则应是这种能力的概率度量，当然具体的内容是相当广泛的。例如，结构元件或结构系统的静强度可靠性是指结构元件或结构系统的强度大于工作应力的概率，结构安全寿命的可靠性是指结构的裂纹形成寿命小于使用寿命的概率；结构的损伤容限可靠性则一方面指结构剩余强度大于工作应力的概率，另一方面指结构在规定的未修使用期间内，裂纹扩展小于裂纹容限的概率．可靠性的概率度量除可靠度外，还可有其他的度量方法或指标，如结构的失效概率F(c)，指结构在‘时刻之前破坏的概率；失效率^(()．指在‘时刻以前未发生破坏的条件下，在‘时刻的条件破坏概率密度；平均无故障时间MTTF(MeanTimeToFailure)，指从开始使用到发生故障的工作时间的期望值。除此而外，还有可靠性指标、可靠寿命、中位寿命，对可修复结构还有维修度与有效度等许多可靠性度量方法。 2．.结构可靠性设计的基本过程与特点 设计一个具有规定可靠性水平的结构产品，其内容是相当丰富的，应当贯穿于产品的预研、分析、设计、制造、装配试验、使用和管理等整个过程和各个方面。从研究及学科划分上可大致分为三个方面。 (1)可靠性数学。主要研究可靠性的定量描述方法。概率论、数理统计，随机过程等是它的重要基础。 (2)可靠性物理。研究元件、系统失效的机理，物理成固和物理模型。不同研究对象的失效机理不同，因此不同学科领域内可靠性物理研究的方法和理论基础也不同． (3)可靠性工程。它包含了产品的可靠性分析、预测与评估、可靠性设计、可靠性管理、可靠性生产、可靠性维修、可靠性试验、可靠性数据的收集处理和交换等．从产品的设计到产品退役的整个过程中，每一步骤都可包含于可靠性工程之中。 由此我们可以看出，结构可靠性设计仅是可靠性工程的其中一个环节，当然也是重要的环节，从内容上讲，它包括了结构可靠性分析、结构可靠性设计和结构可靠性试验三大部分。结构可靠性分析的过程大致分为三个阶段。 一是搜集与结构有关的随机变量的观测或试验资料，并对这些资料用概率统计的方法进行分析，确定其分布概率及有关统计量，以作为可靠度和失效概率计算的依据。
可靠性试验分析及设计
ji 第四章(44) 可靠性试验与设计 四、最小二乘法 用图估法在概率纸上描出[],()i i t F t 点后,凭目视作分布检验判别所作的回归直线往往因人而异，因此最好再通过数值计算求出精确的分布检验结论和求出数学拟合的回归直线。通常用相关系数作分布检验，用最小二乘法求回归直线。 相关系数由下式求得： ()() n i i X X Y Y γ--= ∑ 其中X,Y 是回归直线的横坐标和纵坐标，它随分布的不同而不同。下表是不同分布的 坐标转换 只有相关系数γ 大于临界值0γ时，才能判定所假设的分布成立。0γ临界系数可查相应的临界相关系数表，如给定显著水平0.05α=，n=10,可查表得00.576γ=。若计算的0γγ，则假设的分布成 立。 如果回归的线性方程为 Y mX B =- 则由最小二乘法得到系数为
1 1 111 221 1??1?1 ()n n i i i i n n n i i i i i i i n n i i i i Y m X B N X Y X Y N m X X N =======-+=-=-∑∑∑∑∑∑∑ 代入上表中的不同的分布，就可以得到相应分布的参数估计值。 五、最好线性无偏估计与简单线性无偏估计 1、无偏估计 不同子样有不同的参数估计值?q ，希望?q 在真值q 附近徘徊。若?()E q q =，则?q 为q 的无偏估计。如平均寿命的估计为?i t n q =? ，是否为无偏估计？ Q 1 [] ?()[]n i i i i t E t E E n n n q q q === = =? 邋 \ ?q 为q 的无偏估计 2、最好无偏估计定义 若?k q 的方差比其它无偏估计量的方差都小，即?()min ()k k D D q q =，则?k q 为最好无偏估计。 3、线性估计定义 若估计量?q 是子样的一个线性函数，即1 ?n i i i a q ==C ? ，则称?q 为线性估计。 4、最好线性无偏估计 当子样数25n ￡时，通过变换具有()F m s C -形式的寿命分布函数，其,m s 的最好线性无偏估计为： 1 ?(,,)r j i D n r j X m ==? ?(,,)j C n r j X s =? 其中(,,),(,,)D n r j C n r j 分别为,m s 的无偏估计，有了,,n r j 后，可有专门表格查无偏系数(,,),(,,)D n r j C n r j 。
企业网络安全风险分析及可靠性设计与实现研究
企业网络安全风险分析及可靠性设计 与实现研究 摘 要：现今，伴随信息、通信技术的完善，网络攻击技术的革新，网络安全问题日益显现。网络安全的管控，可以从侧面反映网络的安全状态，确保企业的网络安全。网络的安全性，关系企业的长远发展问题，同时也会间接影响社会的发展，作为企业的管理者我们应确保企业网络的安全，进而提高企业的经济效益。因此，本文就从网络安全风险分析、网络可靠性设计、企业网络安全的实现几方面进行一定的探讨，期望可以为企业的正常运行提供一定的帮助。 关键词：企业；网络风险分析；可靠性设计与实现现今，伴随信息、通信技术的完善，计算机网络中信息与数据的汇聚，都给人们的生活带来了极大的便捷性。经由网络系统，不仅提高了企业信息保存、传输的速度；提高了市场的反映速度；还带动了企业业务的新发展。企业内部中的网络信息，在现实运用中都实现了资源共享[1]。但是，在资源共享的前提下，就存在企业内部机密的安全性问题，尤其是现今的网络安全问题频发，我们更应提高对于企业的网络安全问题的关注度。因此，本文就对企业网络安全进行一定的探讨，期望可以对企业的正常运行提供有效帮助。 1网络安全风险分析 1.1安全威胁的分类 网络安全威胁，具体就是指潜在的、会对企业资产形成损失的安全问题。导致安全威胁的因素诸多，具体分类为：恶意攻击；系统软件问题；自然灾害；人为因素等[2]。
1.2网络系统安全影响因素[3] 1.2.1缺乏完善的管理体系 完善的网络管理体系，不单需要投入大量的网络设备，同时也要求有技术的支持。网络安全建设，其主要因素还应建立规范的网络安全管理机制。在任何企业，为了有效的保证网络的安全性，都应注重管理与技术的结合。在企业中，应注重员工的安全教育，同时管理者应依据现实状况，不断的完善企业的管理制度。 1.2.2缺乏网络安全知识 企业中的员工，其安全防范意识欠缺，对于网络安全知识认识较少，常会因个人信息的丢失，导致公司机密文件的泄漏。企业的网络安全，关系到企业的长远发展策略，因此公司应增强员工的安全知识教育，从根本上确保公司的网络安全。首先，企业员工在获取资源时，应该警惕病毒的侵入，防患于未然。其次，企业员工应该对于网络程序的安全性，有自己的初步判断能力，同时安装防病毒软件，并定时进行更新。第三，企业员工中对于文件的管理，应该注重文件的安全问题，应由员工自己管理文件，并设置权限。 1.2.3网络拥塞 网络拥塞，具体讲就是指当用户对网络资源的需求量，超过了网络固有容量的时候，出现的一种网络过载的状况[4]。企业员工的访问时间；交换机与路由器的端口传输速率等，都是造成网络拥塞的原因。当企业中出现网络拥塞的情况，就会出现数据不能进行转发，进而影响正常的网络运转工作，因此，企业在网络管理中，应依据这一情况制定合理的规划。 1.2.4系统漏洞的问题 现今，多数企业都是应用TCP/IP
软件可靠性设计与分析
软件可靠性分析与设计 软件可靠性分析与设计 软件可靠性分析与设计的原因?软件在使用中发生失效(不可靠会导致任务的失败,甚至导致灾难性的后果。因此,应在软件设计过程中,对可能发生的失效进行分析,采取必要的措施避免将引起失效的缺陷引入软件,为失效纠正措施的制定提供依据,同时为避免类似问题的发生提供借鉴。 ?这些工作将会大大提高使用中软件的可靠 性,减少由于软件失效带来的各种损失。 Myers 设计原则 Myers 专家提出了在可靠性设计中必须遵循的两个原则: ?控制程序的复杂程度
–使系统中的各个模块具有最大的独立性 –使程序具有合理的层次结构 –当模块或单元之间的相互作用无法避免时,务必使其联系尽量简单, 以防止在模块和单元之间产生未知的边际效应 ?是与用户保持紧密联系 软件可靠性设计 ?软件可靠性设计的实质是在常规的软件设计中,应用各种必须的 方法和技术,使程序设计在兼顾用户的各种需求时, 全面满足软件的可靠性要求。 ?软件的可靠性设计应和软件的常规设计紧密地结合,贯穿于常规 设计过程的始终。?这里所指的设计是广义的设计, 它包括了从需求分析开始, 直至实现的全过程。 软件可靠性设计的四种类型
软件避错设计 ?避错设计是使软件产品在设计过程中,不发生错误或少发生错误的一种设计方法。的设计原则是控制和减少程序的复杂性。 ?体现了以预防为主的思想,软件可靠性设计的首要方法 ?各个阶段都要进行避错 ?从开发方法、工具等多处着手 –避免需求错误 ?深入研究用户的需求(用户申明的和未申明的 ?用户早期介入, 如采用原型技术 –选择好的开发方法
?结构化方法:包括分析、设计、实现 ?面向对象的方法:包括分析、设计、实现 ?基于部件的开发方法(COMPONENT BASED ?快速原型法 软件避错设计准则 ? (1模块化与模块独立 –假设函数C(X定义了问题X 的复杂性, 函数E(X定义了求解问题X 需要花费的工作量(按时间计,对于问题P1和问题P2, 如果C(P1>C(P2,则有 E(P1> E(P2。 –人类求解问题的实践同时又揭示了另一个有趣的性质:(P1+P2>C(P1 +C(P2 –由上面三个式子可得:E(P1+ P2> E(P1+E(P2?这个结论导致所谓的“分治法” ----将一个复杂问题分割成若干个可管理的小问题后更易于求解,模块化正是以此为据。 ?模块的独立程序可以由两个定性标准度量,这两个标准分别称为内聚和耦合。耦合衡量不同模块彼此间互相依赖的紧密程度。内聚衡量一个模块内部各个元素彼此结合的紧密程度。 软件避错设计准则 ? (2抽象和逐步求精 –抽象是抽出事物的本质特性而暂时不考虑它们的细节 ?举例
可靠性设计
可靠性设计 可靠性设计的概述： 可靠性设计(reliability design):为了满足产品的可靠性要求而进行的设计;对系统和结构进行可靠性分析和预测，采用简化系统和结构、余度设计和可维修设计等措施以提高系统和结构可靠度的设计。 可靠性问题是一种综合性的系统工程。机电产品（零件、部件、设备或系统）的可靠性也和其他产品的可靠性一样，是与其设计、制造、运输、储存、使用、维修等各个环节紧密相关的。设计只是其中的一个环节，但却是保证产品可靠性最重要的环节，它为产品的可靠性水平奠定了先天性的基础。因为机械产品的可靠性取决于其零部件的结构形式与尺寸、选用的材料及热处理制造工艺、检验标准、润滑条件、维修方便性以及各种安全保护措施等，而这些都是在设计阶段决定的。 可靠性问题的研究是因处理电子产品不可靠问题于第二次世界大战期间发展起来的。可靠性设计用在机械方面的研究始于20世纪60年代，首先应用于军事和航天等工业部门，随后逐渐扩展到民用工业。随着现代科学技术的发展和对产品质量要求的日益提高，可靠性逐步成为科学和工程中一个非常重要的概念。机械结构的可靠性及其设计直接决定了机械结构的可靠度，因此，对机械可靠性设计的研究具有十分重要的意义。 所谓可靠性，则是指产品在规定的时间内和给定的条件下，完成规定功能的能力。它不但直接反映产品各组成部件的质量，而且还影响到整个产品质量性能的优劣。可靠性分为固有可靠性、使用可靠性和环境适应性。可靠性的度量指标一般有可靠度、无故障率、失效率3种。 对于一个复杂的产品来说，为了提高整体系统的性能，都是采用提高组成产品的每个零部件的制造精度来达到；这样就使得产品的造价昂贵，有时甚至难以实现（例如对于由几万甚至几十万个零部件组成的很复杂的产品）。事实上可靠性设计所要解决的问题就是如何从设计中入手来解决产品的可靠性，以改善对各个零部件可靠度（表示可靠性的概率）的要求。可靠度的分配是可靠性设计的核心。其分配原则为①按重要程度分配可靠度。②按复杂程度分配可靠度。③按技术水平、任务情况等的综合指标分配可靠度。④按相对故障率分配可靠度。 可靠性设计的现状与发展 国内外的实践经验表明，机械结构的可靠性是由设计决定的，而由制造、安装和管理来保证的。因此将概率设计理论和可靠性分析与设计方法应用于机械结构设计中，才能得到既有足够安全可靠性，又有适当经济性的优化结构。这样，以估计结构系统可靠度为目标的、以概率统计和随机过程理论为基础的、以各种结构分析技术为工具的多种结构可靠性分析与设计方法迅速发展。Raizer综述了一次二阶矩法和以一次二阶矩法为基础的现代可靠性分析理论。赵国藩等建立了广义随机空间内考虑随机变量相
可靠性设计分析试题A
1．判断题（共20分，每题2分，答错倒扣1分） (1)（）系统可靠性与维修性决定了系统的可用性和可信性。 (2)（）为简化故障树，可将逻辑门之间的中间事件省略。 (3)（）在系统寿命周期的各阶段中，可靠性指标是不变的。 (4)（）如果规定的系统故障率指标是每单位时间0.16，考虑分配余量，可以按每单位时间0.2 进行可靠性分配。 (5)（）MTBF和MFHBF都是基本可靠性参数。 (6)（）电子元器件的质量等级愈高，并不一定表示其可靠性愈高。 (7)（）事件树的后果事件指由于初因事件及其后续事件的发生或不发生所导致的不良结果。 (8)（）对于大多数武器装备，其寿命周期费用中的使用保障费用要比研制和生产费用高。 (9)（）所有产品的故障率随时间的变化规律，都要经过浴盆曲线的早期故障阶段、偶然故障 阶段和耗损故障阶段。 (10)（）各种产品的可靠度函数曲线随时间的增加都呈下降趋势。 2．填空题（共20分，每空2分） (1)MFHBF的中文含义为。 (2)平均故障前时间MTTF与可靠度R(t)之间的关系式是。 (3)与电子、电器设备构成的系统相比，机械产品可靠性特点一是寿命不服从分 布，二是零部件程度低。 (4)在系统所处的特定条件下，出现的未预期到的通路称为。 (5)最坏情况容差分析法中，当网络函数在工作点附近可微且变化较小、容差分析精度要求不 高、设计参数变化范围较小时，可采用；当网络函数在工作点可微且变化较大，或容差分析精度要求较高，或设计参数变化范围较大时，可采用。 (6)一般地，二维危害性矩阵图的横坐标为严酷度类别，纵坐标根据情况可选下列三项之一： 、 或。
3．简要描述故障树“三早”简化技术的内容。（10分）
可靠性设计与分析—试卷
《可靠性设计与分析》试卷 单位：成绩： 姓名： 可靠性是指产品在下和内，完成规定功能的能力。 1) 2)产品的故障按照其原因可以分为早期故障和，早期故障是 指产品在寿命的早期因的缺陷等原因发生的故障。 3)可靠性定性要求一般分为六个方面，即简单性、冗余、降额、采用 成熟技术、和。 4)可靠性的定量要求是确定产品的以及验证时机 和，以便在设计、生产、实验验证、使用过程中用量化方法评价或验证产品的可靠性水平。 5)在进行FMEA之前，应首先规定FMEA从哪个产品层次开始到哪个 产品层次结束，这种规定的FMEA层次称为，一般将最顶层的约定层次称为。 6)是指在系统所处的特定条件下出现的、没有预期到（常 常也是不希望有的）的通路，它的出现会引起功能异常或抑制正常功能的实现。 7)空间粒子辐射环境主要由四部分构成，分别是地球辐射 带、、、高空核辐射环境。 8)故障树构图的元素是和。
9)应力分析法用于阶段的故障率预计。 10)各种可靠性设计分析工作主要集中在、 和三个阶段。2．判断题（共20分，每题2分） 如果你认为正确，在括号里划“√”；如果你认为错误，在括号里划“×”。 1)（）非工作储备系统的可靠性一定比工作储备系统的可靠性高。 2)（）产品经过老炼筛选后可靠性一定提高。 3)（）所谓虚单元就是把一些单元组合在一起，构成一个虚拟单元， 从而简化可靠性框图。 4)（）系统优化权衡的核心是效能、寿命周期费用两个概念之间的 权衡。 5)（）系统可靠性预计是以组成系统的各单元的预计值为基础，根 据系统可靠性模型，对系统基本可靠性和任务可靠性进行预计。 6)（）相似产品可靠性预计法要求新产品的预计结果必须好于相似 的老产品。 7)（）所有故障都要经历潜在故障到功能故障这一变化过程。 8)（）任务可靠性是指产品在规定的任务剖面内完成规定功能的能 力。确定任务可靠性值时仅考虑在任务期间内哪些影响任务完成 的故障。 9)（）可靠性定性设计要求项目中，“简化设计”和“余度设计” 是相互矛盾的，因此对同一产品只能取其一项。
可靠性设计分析试题BWord版
1．判断题（共20分，每题2分） (1)（）系统优化权衡的核心是效能、寿命周期费用两个概念之间的权衡。 (2)（）产品的故障密度函数反映了产品的故障强度。 (3)（）对于含有桥联的可靠性框图，在划分虚单元后得到的可靠性框图应是一个简洁的串、 并联组合模型。 (4)（）提高机械零件安全系数，就可相应提高其静强度可靠度。 (5)（）相似产品可靠性预计法要求新产品的预计结果必须好于相似的老产品。 (6)（）并非所有的故障都经历潜在故障再到功能故障这一变化过程。 (7)（）故障树也是一种可靠性模型。 (8)（）事件树中的后续事件是在初因事件发生后，可能相继发生的非正常事件。 (9)（）电子元器件是能够完成预定功能且不能再分割的电路基本单元。 (10)（）与电子产品相比，机械产品的失效主要是耗损型失效。 2．填空题（共20分，每空1分） (1)系统效能是系统 、及的综合反映。 (2)产品可靠性定义的要素为、和。 (3)可靠性定量要求的制定，即对定量描述产品可靠性的 及其。 (4)应力分析法用于 阶段的故障率预计。 (5)在进行FMEA之前，应首先规定FMEA从哪个产品层次开始到哪个产 品层次结束，这种规定的FMEA层次称为，一般将最顶层的约定层次称为
。 (6)故障树构图的元素是和。 (7)事件的风险定义为与的乘积。 (8)PPL的含义是。 (9)田口方法将产品的设计分为三次： 、和。3．简答题（20分） （1）（10分）画出典型产品的故障率曲线，并标明： 1)故障阶段； 2)使用寿命； 3)计划维修后的故障率变化情况。 （2）（10分）什么是基本可靠性模型？什么是任务可靠性模型？举例说明。
可靠性设计
第三篇可靠性设计（五） 1．5 冗余设计技术 冗余设计技术是大幅度提高系统可靠性水平的有效措施之一，当采用其它设计技术使系统难以达到预定的可靠性目标值时，采用冗余设计技术则常常能解决这一难题。冗余设计技术简而言之就是用一台（套）或多台（套）相同单元（系统）构成并联（可采用热备冗余、温备冗余、冷备冗余等方式），当其中的一套单元发生故障时，系统仍能正常工作的设计技术。 由于冗余设计技术需增加成本，因而不是最先采用的设计方法，只有当其它方法都用尽或当元器件及分系统改进的成本高于使用冗余技术成本时，冗余技术才发挥其效用。 1．冗余系统的分类 按工作特点来分，可分为工作冗余和非工作冗余。所谓工作冗余是指与产品的基本成分处于同样的工作状态的冗余，构成方式有并联冗余和表决冗余；非工作冗余则是指与产品的基本成分不同时工作，仅在基本成分失效时才开始工作的冗余方式。 从冗余的程度分为二重冗余、三重冗余、多重冗余以及N中取K的表决冗余。 从冗余的范围分为元件冗余、部件冗余、子系统冗余和系统冗余等。 2．冗余设计及可靠度计算
①．工作冗余 a）、并联冗余 可靠度公式为： b）、表决冗余 （2/3）表决系统的可靠度公式为： （k/N）表决系统的可靠度公式为： ②．非工作冗余 对于非工作冗余的计算则视实际情况而定。 例如某系统在设计过程中对许多单元采用了冗余设计技术，如对其中的局部操作站的终端、中速通讯网的信道、过程控制站的机柜电源等处采用了冗余设计技术，有效
地提高了这几个功能单元及系统的可靠性水平，部分详细计算数据见表1 表 1 采用冗余设计与否的数据对比 正是由于冗余设计技术的采用，从而使该系统的平均无故障工作时间由原来的9700h提高到10400h。 3．冗余设计的特点 （ 1）、冗余设计的局部性 冗余设计不是万能的，多重冗余后，效果并非最好，同时还要受经费的制约。 （2）、部件冗余比全系统冗余更有利提高可靠性 证明如下： 假若有N个单元先串联，然后再冗余，则可靠度为：（式1）
(00212744)系统可靠性设计分析
研究生课程教学大纲 课程编号：00212744 课程名称：系统可靠性设计分析 英文名称：System Reliability Design and Analysis 学时：32 学分：2 适用学科：机械工程 课程性质：机械工程一级学科的一门专业选修课。 先修课程：概率论及数理统计、理论力学、材料力学、机械设计。 一、课程的性质及教学目标 1. 课程性质：可靠性设计是近期发展起来并得到应用的一门现代设计理论和方法，“可靠性”是产品质量和技术措施的一个最重要的指标，早已受到世界发达国家的高度重视。因此，对工科学生开设此门课程，具有非常重要的现实意义。 2. 教学目的：通过本课程的学习，使学生能基本掌握系统可靠性设计分析的理论和方法，并紧密结合工程应用，培养学生初步应用这些方法解决相应实际问题的能力，为有志进入可靠性工程领域的学生进一步研究与应用可靠性工程理论奠定一定的基础。具体要求学生从系统的角度，对产品进行可靠性设计分析，包括可靠性建模、可靠性要求制定与分配、可靠性预计、故障模式影响和危害性分析、故障树分析等。 二、课程的教学内容及基本要求 1. 课程教学内容 （1）可靠性概论：可靠性发展及其重要意义，可靠性的基本概念，可靠性参数体系，系统可靠性设计分析流程及基本内容。 （2）系统可靠性模型建立：系统功能分析，典型可靠性模型，不可修复系统可靠性模型，系统可靠性建模实例。 （3）可靠性要求制定与分配：可靠性要求，可靠性要求的制定，可靠性分配，应用实例。 （4）可靠性预计：可靠性预计概述，单元可靠性预计方法，系统可靠性预计。
（5）故障模式影响及危害性分析：概述，故障模式影响分析，危害性分析，FMECA结果，FMECA应用实例，应用FMECA应注意的问题。 （6）故障树分析：概述，建造故障树，故障树的定性分析，故障树的定量分析，故障树分析实例。 （7）机械产品可靠性设计分析方法：机械产品可靠性特点，应力、强度定义，应力——强度干涉模型，常用分布的可靠度计算，静强度概率设计方法。2. 课程教学的基本要求 （1）基本知识 要求了解可靠性的发展及其重要意义，可靠性设计的基本特点、主要内容、方法与步骤，建立系统任务可靠性模型的程序及注意事项，机械产品可靠性特点；理解可靠性的基本概念，可靠性参数体系，系统可靠性框图，不可修系统可靠性模型的处理方法；掌握可靠性基本概念并能灵活运用，常用的可靠性参数体系及其工程内涵，可靠性指标的计算。 （2）基本理论和方法 了解可靠性要求的制定程序、可靠性分配的用途、原理与准则、注意事项等，单元可靠性预计方法，故障树建造的步骤及注意事项等；理解应力——强度干涉模型；掌握系统可靠性预计方法，可靠性分配方法，静强度概率设计方法，硬件FMECA分析技术，FTA的定性分析和定量计算。 （3）基本技能 利用所学的知识，能够进行简单机械系统或零件的可靠性设计分析。 三、课内学时分配
机械设计可靠性分析
机械设计可靠性分析 发表时间：2019-11-08T15:08:09.063Z 来源：《基层建设》2019年第22期作者：刘建博 [导读] 摘要：近几年，随着我国经济水平不断提升，工业建设规模与数量不断提升，为进一步便捷人们的生产与生活，各类机械设备的可靠性设计，成为当下必须解决的问题。 哈尔滨龙江特种装备有限公司黑龙江哈尔滨 150050 摘要：近几年，随着我国经济水平不断提升，工业建设规模与数量不断提升，为进一步便捷人们的生产与生活，各类机械设备的可靠性设计，成为当下必须解决的问题。这也是人类工业发展的基本需求，尤其是在现阶段，正处于尖端科技改革发展的关键阶段。因此，对机械可靠性设计方式研究有着鲜明的现实意义。 关键词：机械设计；可靠性；应用 一、设计原理 机械可靠性设计的定义是指借助可靠性试验并且对可靠性数据的结果进行分析，再通过物理学方面的研究来确定试验产品的设计参数，以达到提高试验产品的整体品质和性能的一种方法。凭借此方法，不仅可以在对产品进行设计的阶段就确定好产品需要参照的可靠性指标，还可以确定机械产品的关键零部件的具体性能和具体的使用年限。机械可靠性设计方法可分为以下2种：机械可靠性定量设计方法、机械可靠性定性设计方法。机械可靠性定量设计方法是指，在对机械产品进行设计的阶段，应用合理的概率方法、考虑机械产品的实效概率以及可靠度对机械应力和机械强度等随机变量数据进行计算。之后再应用计算出的数据对机械的可靠性设计进行评估。机械可靠性定性设计方法是指，在对机械产品进行设计的阶段，为提高设计质量，从之前的成功或失败中吸取经验教训，避免出现之前发生过的问题。具体来看，就是在对机械产品进行设计的阶段，先预估投入使用这些机械产品后可能会出现的各种问题，并且分析考虑会影响机械产品的使用过程因素，再对设计方案进行合理的改进，减少影响机械产品运行的不良因素所带来的影响。 二、机械可靠性设计方式 1、机械可靠性优化设计。为应对日益增长的市场需求，以及逐渐提升的质量需求，机械优化设计理念形成，在融合了数学理论知识计算机技术之后，可以实现各种复杂问题的分析与优化，对于提升设计水平有着重要意义。对于机械产品的可靠性而言，将会对产品应用效果与性能产生影响，做好可靠性设计十分必要，也是在最短时间之内，生产最为优秀产品的基础所在。机械的可靠性优化设计具体表现在三个方面：质量、成本以及可靠性。对于可靠性设计以及优化设计需要持辩证态度观看，具体可以分为两个角度进行看论述：一方面，可靠性设计并不等与优化设计，因为在单一设计中，可靠性设计完成之后，机械产品内部各个零件的参数并不一定达到最佳状态。另一方面，优化设计并不等与可靠性设计，同样在单一设计中，优化设计完成之后，机械产品内部并非可以在任何情况下都保持稳定性，也不具备在特定时间、地点，完成特定功能的效果。因此在机械可靠性优化设计中需要考虑到上述问题。 2、机械可靠性灵敏度设计。在可靠性设计中，将会对各类信息进行分析，从而得出各个零件的最优状态，而这个最优状态其实就是灵敏度，一个设备灵敏度较高，则可靠性就较为明显，之所以引入灵敏度概念，是因为可以提升各类参数分析的效率与质量，常见的灵敏度分析方法有以下几种：例如直接分析法、伴随变量法以及函数法等。机械可靠性灵敏度设计简单来说就是在可靠性基础上的灵敏度设计，通过灵敏度分析结果来确定一个具体的参数，从而提升产品的整体性能。机械可靠性灵敏度设计对于可靠性设计来说意义重大，能够有效地降低机械产品参数分析复杂程度。在分析过程中，如果部分因素的灵敏度较低，对机械可靠性影响较为明显，需要在制造过程中重点控制。如果部分因素的灵敏度较高，对机械可靠性影响并不明显，则可以将其作为确定量值进行处理。 三、机械设计可靠性应用分析 1、计划期的可靠性分析。计划期的工作设计人员需要依据市场需求的程度和客户订单的实际情况，通过对准确的市场分析和相应的技术指标，制定可行的设计技术方案。在这个过程中，需要对不同设计方案进行综合分析其优缺点，重点需要考虑相关的可靠性、适用性和经济指标等指标，制定出科学合理的设计任务目标。在此工作阶段，可靠性分析工作实际上是产品可靠性前景预估。这项工作有两个目的。一是确定产品中可能存在的薄弱环节，并为下一个技术设计阶段提供纠正指导。第二是找到一个值得改进的方向，使重新开发产品成为可能。可靠性展望如果要完成指标的分配，则需要根据产品自身的功能和客户的实际要求，完成相应的指标数据值，如寿命，可靠性和故障率。然后，根据具体的方法原则，进一步分配可靠的指标。 2、技术期的可靠性分析。在机械设计的技术期，其主要的目标完成设计总装配图以及不同机械部件的装配图，通过确定不同零件的外形与基本尺寸完成草图的设计，同时，明确不同部件的联接方法，确定机械部件的尺寸等。最后对整个机械系统的总装配图、分部件装配图、工作流程图等进行设计。在这个过程中，还需要对机械动力与运动方式进行设计，并在此基础上，不仅需要完成机械部件设计工作，还需要对零部件与机械机构重点部件开展相关工作性能校验，然后对机械系统分部装配草图和总装配草图进行设计，在所有相关设计草图完成后，还需要进行相关精确性准确性验证。在整个机械设计工作中，技术期是最为关键的时期，在这个阶段需要进行的可靠性分析工作较多。 3、基于产品使用需求的可靠性分析。基于产品使用需求的可靠性设计优化，实际是针对机械工程产品的制造过程采取必要的优化措施，降低工艺技术等方面的负面影响。在机械工程产品制造加工过程中，会因多方面影响因素对产品可靠性造成影响，包括零部件质量、加工精度、工艺流程合理性等。因此，在机械工程产品可靠性优化设计过程中，也需要充分考虑制造加工过程的影响因素，提前制定有针对性的应对措施。同时应通过工艺技术创新，提高机械工程产品制造水平，确保可靠性优化设计措施能够得以实现。在产品设计过程中，需要对实际制造环境进行考察，分析各个子系统的综合性能，可采用模型分析方法，对机械制造工艺的具体影响因素进行分析，并对工艺系统进行改良，从而保证产品制造过程的可靠性。通过提高产品制造工艺水平，能够确保产品实际加工质量符合使用需求。 4、基于产品维护检修的可靠性分析。最后，在机械工程产品的可靠性优化过程中，也需要考虑产品在实际使用过程中的维护检修问题。产品可靠性设计要求是在产品正常使用寿命内的可靠运行。但是随着机械工程产品使用时间的推移，其各方面功能性能水平难免会出现下降，此时就需要采用合适的维护检修方法，恢复产品正常运行，减少故障隐患。因此，在机械工程产品的可靠性优化设计中，还需要突出产品特点，提前制定维护检修办法，为产品使用提供指导。同时应合理设计产品使用周期，明确产品报废标准，避免存在较高故障隐患的产品仍然继续使用，引发安全事故。产品维护检修及保养措施应在设计文件和说明性文件中明确标注，在制定维修方案时，也需要考虑成本方面的问题，避免因运行维护成本过高，影响产品竞争力。通过基于以上几方面的考虑，对机械工程产品可靠性作出多层次的优