第4章 系统可靠性模型与分析 ppt课件

– 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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