第三章 可修复系统的可靠性要点
可靠性不可修复系统和可修复系统可靠性分析比较
可靠性不可修复系统和可修复系统可靠性分析比较可靠性是指系统在规定的时间内能够正常工作而不发生故障的能力。
在系统设计和开发过程中，可靠性是非常重要的考虑因素之一，因为它直接关系到系统的正常运行和用户体验。
在可靠性分析中，常常会对两种类型的系统进行比较，即可修复系统和不可修复系统。
可修复系统是指在出现故障后，可以通过维修和更换零部件等方式修复并使系统恢复运行。
而不可修复系统则是指在发生故障后，无法直接进行修复，只能通过更换整个系统或者部分设备来恢复正常运行。
下面将从多个方面对两种系统的可靠性进行比较。
首先，就可修复系统的可靠性而言，其主要依赖于故障预测和维修策略。
通过合理的故障预测和及时的维修策略，可以有效提高系统的可靠性。
而对于不可修复系统而言，它的可靠性主要依赖于系统本身的设计和质量。
一旦发生故障，无法进行直接修复，只能更换整个系统或者设备，这就要求不可修复系统在设计和生产过程中具备更高的可靠性和质量。
其次，就维修成本而言，可修复系统相比不可修复系统具有更低的维修成本。
因为可修复系统在故障发生后可以通过维修和更换零部件等方式进行修复，而不可修复系统需要更换整个系统或者部分设备，所以维修成本相对较高。
这也是为什么在一些对系统可靠性要求较高的领域，如军事、航空航天等，更倾向于采用可修复系统。
此外，就维修时间而言，可修复系统也具有更短的维修时间。
由于可修复系统在发生故障后只需进行相应的维修操作即可恢复运行，维修时间相对较短。
而不可修复系统的维修时间则会更长，因为需要更换整个系统或者部分设备，这需要更加复杂的操作和耗费更多的时间。
最后，就系统的灵活性而言，可修复系统具有更高的灵活性。
可修复系统在发生故障后可以针对具体故障进行相应的修复和维护，不会对整个系统造成影响。
而不可修复系统在发生故障后无法进行修复，只能更换整个系统，这对整个系统运行和用户的使用会造成一定的影响。
综上所述，可修复系统和不可修复系统在可靠性方面存在一定的差异。
[工学]03可靠性工程讲义第三章
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MTBF
热贮备和温贮备系统的可靠性模型
• 温储备系统的储备单元处于轻载工作状态，不处 于完全不工作状态，例如，电子管的灯丝。
• 当设备处于比较恶劣的环境时，不工作储备单元 的故障率要比轻载的故障率大得多，这时也必须 使储备单元处于轻载工作状态。例如，处于潮湿 环境中的电子设备，通电工作的故障率要比长期 储存（不工作）的失效率低。
A
˦ A
B
˦ B¡¢ ºÍ
˦
' B
若转换装置不是完全可靠，则当开关故障
率λK不为零或不能忽略时
RS (t)
e At
K
A A B
B'
e e Bt
(K A 'B )t
MTBF
1
A
1
B
(
A
A B'
K
)
两单元相同时
• 当λA＝λB=λ、λ‘B＝λ’，即，工作时A、B 两单元工作故障率相同时，可求得：
从设计角度，提高并联系统可靠性措施：
（1）提高单元可靠性，即减少失效率； （2）尽量增加并联数目； （3）等效地缩短任务时间t。
并联单元数与系统可靠度关系
例3-2 已知并联系统由两个服从指数分布的单元
组成，两个单元的故障率分别为1 0.0005h1 2 0.0001h1 ，工作时间t=1000h,试求系
对于单调系统任一元件的失效只会使系统失效概率增加每个元件有两种状态正常状态和失效状态且二者必居其一满足全概率公式的条件因此系统的可靠度其中表示在x正常情况下系统正常的事件相当于把x的两端短接起来表示在x失效情况下系统正常的事件相当于把x的两端断开
第三章 系统可靠性模型
系统工程可靠性分析 考点梳理
系统工程可靠性分析考点梳理第一节概述一、可靠性的必要性可靠性是一种综合性技术，可靠性工作贯穿从系统的规划、设计、制造直至使用和维修的整个过程。
在设计阶段要分析系统或设备所具有的可靠性水平,应从成本、性能、政策、社会、需要等各方面综合来考虑决定,然后确定可靠性目标进行比较,作为以后修订方案的依据。
最后还要进一步对组成系统的各种单元进行可靠度分配.二、可靠性的特征量和数学表示(一)可靠性的定义及特征量1.可靠性的定义可靠性是指产品、系统在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。
对于可以进行维修的产品和系统来说,不仅有可靠性问题，而且还有发生故障后的复原能力及复原速度问题。
与可靠性相对应的叫做维修性。
其含义是可修复的产品、系统在规定条件下和规定时间内的修复能力。
因此对不发生故障的可靠性与排除故障的维修性,两者结合考虑,可称为广义的可靠性。
2.可靠性的特征量能够对系统可靠性的相应能力作出数量表示的量,称为可靠性的特征量。
其主要特征量有:可靠度、失效率、平均失效间隔时间、故障平均修复时间、维修度、有效度等。
(1)可靠度R(t)可靠度是指产品、系统在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率。
所谓规定条件就是指系统所处的环境条件、使用条件和维护条件等,这些条件对系统可靠性有很大的影响。
所谓规定时间,根据具体情况可以是长期的若干年,短期的时间或一次性动作。
所谓规定功能就是指系统应具有的技术指标。
(2)失效率(或故障率)入(t) 失效率是指设备、系统工作时刻后，单位时间内发生失效或故障的概率。
所谓失效是指系统丧失了规定的功能。
对可修复的系统,失效也称为故障。
失效过程大体分为三个阶段:①早期失效期:②偶然失效期:③耗损失效期:(3)平均失效间隔时间(MTBF) 又称平均故障间隔时间，是指设备或系统在两相邻故障间隔内正常工作时的平均时间。
(4)平均故障修复时间(MTTR)又是指设备出现故障后到恢复正常工作时所需要的时间。
第三章 系统可靠性模型建立
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
功能的分解与分类
功能的分解
系统往往是多任务与多功能的 一个系统及其功能是由许多分系统及其功能实现的 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
为正确地建立系统的任务可靠性模型，必须对 系统的构成、原理、功能、接口等各方面有深 入的理解。
F18基本可靠性模型
F18任务可靠性模型
概述－可靠性逻辑关系
概述－建立系统任务 可靠性模型的程序
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任务可靠性模型的 前导。
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
无向的连线意味着是双向的。
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
概述－可靠性框图示例
概述－基本可靠性模型
基本可靠性模型 用以估计产品及其组成单元发生故障所 引起的维修及保障要求的可靠性模型。
并联模型
并联模型
组成系统的所有单元都发生故障时，系统才发生 故障的称为并联系统。并联系统是最简单的冗余 系统（有贮备模型）。
并联系统的逻辑图如图所示，其数学模型为
并联模型
当几个单元相互独立，系统不可靠度：
并联模型
系统可靠度
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
并联模型
尽管单元故障率都是常数，但并联系统的故障率不再是 常数。并联模型故障率曲线
北理安全工程考研专业课第三章知识点
第三章知识要点1.1 事故：是人们在实现其目的的行动过程中，突然发生的、迫使其原有目的的行动暂时或永远终止的一种意外事件。
1.2 生产事故：是指企业在生产过程中突然发生的、伤害人体、损坏财物、影响生产正常进行的意外事件。
1.3 工伤事故：企业的职工为了生产和工作，在生产时间和生产活动区域内，由于受生产过程中存在的危险因素的影响，或虽然不在生产和工作岗位上，但由于企业的环境、设备或劳动条件等不良，致使身体受到伤害，暂时地或长期地丧失劳动能力的事故。
1.4 灾难性事故：灾难性事故是在人们生产、生活活动过程中突然发生的、违反人们意志的、迫使活动暂时或永久停止，并且造成大量的人员伤亡、经济损失或环境污染的意外事故。
1.5事故树分析（FTA)：事故树分析是安全系统工程的重要分析方法，事故树也称故障树，它从一个可能的事故开始一层一层地逐步寻找引起事故的触发事件、直接原因和间接原因，并分析这些事故原因之间的相互逻辑关系，用逻辑树图把原因以及它们的逻辑关系表示出来。
事故树分析是一种演绎分析方法，即从结果分析原因分析方法。
1.6 FTA的特点：(1)FTA是一种演绎推理法（结果找出原因—演绎推理）。
系统可能发生的某事件与导致事件发生的各种原因之间的逻辑关系用一种称为事故树的图表示。
通过对事件树的定性和定量分析，找出事故发生的主要原因，为确定安全对策提供依据，达到事故预测预防的目的。
(2)FTA具有很大的灵活性。
可以找出人、物、环境的不安全因素。
(3)进行FTA的过程是一个对系统进一步认识的过程。
把握系统的结构和因果关系，找出事故原因。
(4)可以定量计算复杂系统发生事故的概率,进行定量评价。
在航空安全、核电站安全分析、武器系统安全分析等方面具有重要价值。
(5)不足:大量人力物力；专业性强；只考虑0,1事件；对人失误难于量化。
1.7 事故树分析步骤：（1）准备阶段：①确定系统；②熟悉系统；③调查系统发生过的事故。
（2）事故树①确定事故树顶事件；②调查与顶事件有关的所有原因事件；③编制事故树。
3 系统可靠性分析
习题19:
系统的可靠性框图如下图所示，R1=R2=0.9， R3=R4=0.8，R5=R6=0.7，R7=R8=0.6
求系统的可靠度。
34
7
12
56
8
解：R78=1-(1-R7) (1-R8)=1-0.4*0.4=0.84 R34=R3*R4=0.8*0.8=0.64 R56=R5*R6=0.7*0.7=0.49 R3456=1-(1-R34)*(1-R56)=1-(1-0.64)*(1-0.49)=0.8164
串联系统的平均寿命为：
1
1
n
i
n
i 1
(n 1) 1000 h
(n 2) 500 h
(n 3) 333 h
(n 5) 200 h
(n 10) 100 h
4、m/n(G)表决系统
n中取m系统是指由n个单元组成的 系统中，至少有m个单元正常工作 系统才正常工作，记为m/n(G)。
因此，在对系统可靠水平要求很高的情况下，采 用2/3(G)表决系统结构可提高系统的可靠寿命。
n
R(t) Cni [R0 (t)]i[1 R0 (t)]ni im
(1) m/n(G)表决系统
n 1 1 1 1
im i m (m 1)
n
m/n(G)表决系统与串联和并联系统的关系
R总= R78*R3456*R2*R1=0.84*0.8164*0.9*0.9=0.5555
6、三态系统的可靠性
(1) 两类失效模式组成的系统 （三态系统） 许多系统是具有两类失效的部件组成，有三种互斥的
状态：开路失效状态、短路失效状态和正常状态 例如：半导体二极管或流体阀门 相应的概率为：pn, qo, qs 对这种元器件需要使用三态模型 且： pn+qo+qs=1
系统稳定性设计：确保系统的稳定性和可靠性
系统稳定性设计：确保系统的稳定性和可靠性第一章：引言1.1 问题的背景在当今数字化时代，各种系统的应用越来越广泛，比如操作系统、数据库系统、网络系统等等。
这些系统的稳定性和可靠性对于用户和企业来说至关重要。
如果系统经常出现故障或不稳定，将会导致严重的经济损失和用户流失。
因此，设计一个稳定和可靠的系统是非常重要的。
1.2 目标与意义本文旨在探讨如何设计稳定的系统，以确保系统的稳定性和可靠性。
通过分析系统设计中的关键要素和策略，提供一些实用的建议和指导，帮助开发人员和系统管理员更好地设计和维护系统。
第二章：系统稳定性的关键要素2.1 硬件硬件是系统稳定性的基础。
选择合适的硬件设备是确保系统稳定性的重要一步。
首先要考虑的是硬件的可靠性和性能。
选择具有高可靠性和性能的硬件设备，可以有效减少硬件故障导致的系统崩溃。
另外，还需要考虑硬件的容错性和扩展性，以应对故障和系统需求的变化。
2.2 软件软件是系统稳定性的另一个重要因素。
选择合适的软件平台和工具是确保系统稳定性的关键。
首先要考虑的是软件的稳定性和安全性。
选择经过充分测试和验证的软件，可以减少软件漏洞和错误导致的系统崩溃。
另外，还需要考虑软件的兼容性和可维护性，以便后续的系统更新和维护工作。
2.3 系统架构系统架构是系统稳定性的基石。
一个良好的系统架构应该具备高可用性、容错性和可扩展性。
首先要考虑的是系统的可用性。
通过设计冗余和负载均衡机制，可以确保系统在一个组件或节点故障的情况下仍然可用。
另外，还需要考虑系统的容错性和可扩展性，以应对故障和系统需求的变化。
第三章：系统稳定性的设计策略3.1 容错设计容错设计是确保系统稳定性的重要策略之一。
容错设计可以在系统出现故障时保持系统的可用性。
容错设计包括冗余设计、备份设计和故障转移设计等。
通过在系统中引入冗余组件和备份数据，可以在一个组件或数据出现故障时自动切换到备用组件和数据，从而保持系统的正常运行。
3.2 负载均衡设计负载均衡设计是确保系统稳定性的另一个重要策略。
操作系统的容错和可靠性保障
操作系统的容错和可靠性保障操作系统是计算机系统中最核心的软件之一，它负责管理和控制计算机资源，并提供各种服务和功能。
在计算机的运行过程中，操作系统需要保证系统的容错性和可靠性，以确保计算机系统的稳定运行和数据的安全性。
本文将重点介绍操作系统的容错和可靠性保障的相关内容。
一、容错技术的应用容错技术是指通过一系列的手段和算法，提高系统对错误和故障的容忍能力，以减少系统的崩溃和停机时间。
在操作系统中，容错技术发挥着重要的作用，下面将介绍一些主要的容错技术。
1. 容错机制容错机制是指通过冗余设计、错误检测和纠正等手段，保证系统在面对错误和故障时能够继续执行。
例如，操作系统可以使用冗余存储器来存储系统数据，当某个存储器发生错误时可以通过冗余存储器进行错误纠正，从而减少数据的丢失和损坏。
此外，操作系统还可以采用多进程、多线程等机制，实现进程和线程的容错，当某个进程或线程崩溃时，操作系统可以快速重新启动或重启进程，保证系统的稳定性和可用性。
2. 备份和恢复操作系统可以对关键数据和系统状态进行备份和恢复，以防止数据的丢失和系统的崩溃。
通过定期备份关键数据和系统状态，并将其存储在可靠的介质上，当系统发生错误或故障时，可以通过恢复操作从备份数据和状态中恢复系统，保证系统的正常运行。
3. 错误检测和处理操作系统可以通过错误检测和处理来减少错误和故障对系统的影响。
例如，操作系统可以通过校验和、循环冗余校验等技术来检测和纠正数据传输过程中的错误，从而保证数据的完整性和正确性。
此外，操作系统还可以实现硬件错误的检测和处理，当硬件发生错误时，可以及时通知用户并采取相应的措施进行修复。
二、可靠性保障的措施除了容错技术外，操作系统还采取了一系列的措施来保障系统的可靠性。
下面将介绍几个主要的可靠性保障措施。
1. 异常处理机制操作系统通过异常处理机制来处理系统出现的异常情况，例如零除异常、越界异常等。
当系统出现异常时，操作系统会通过异常处理程序来进行处理和恢复，以保证系统的正常运行。
可靠性理论基础复习资料
可靠性理论基础复习资料目录第一章绪论第二章可靠性特征量第三章简单不可修系统可靠性分析第四章复杂不可修系统可靠性分析第五章故障树分析法第六章三态系统可靠性分析第七章可靠性预计与分配第八章寿命试验及其数据分析第九章马尔可夫型可修系统的可靠性第一章：可靠性特征量2.1可靠度2.2失效特征量2.3可靠性寿命特征2.4失效率曲线2.5常用概率分布2.1可靠度一、系统的分类：可修系统与不可修系统；可修系统是指系统的组成单元发生故障后，经过维修能够使系统恢复到正常工作状态。
不可修系统是指系统或其组成单元一旦发生失效，不在修复，系统处于报废状态。
二、可靠性定义产品在规定条件下，规定时间内，完成规定功能的能力。
1. 产品：可以是一个小零件，也可以指一个大系统。
2. 规定条件：主要是指使用条件和环境条件。
3. 规定时间：包括产品的运行时间、飞机起落架的起飞着陆次数、循环次数或旋转次数等。
产品可靠性是非确定性的，并且具有概率性质和随机性质。
广义可靠性与狭义可靠性指可修复产品在使用中或者不发生故障(通过预防性维修)，或者发生故障也易于维修，因而经常处于可用状态的能力。
广义可靠性=狭义可靠性+可维修性广义可靠性典型事例：赛车可靠性的分类：固有可靠性和使用可靠性固有可靠性：通过设计、制造、管理等所形成的可靠性(通常体现在产品的固有寿命上)使用可靠性：产品在使用条件影响下，保证固有可靠性的发挥与实现的功能。
(通常体现在产品的实际使用寿命上)使用条件：包括运输、保管、维修、操作和环境条件等。
例1:判断下面说法的正确性：所谓产品的失效，即产品丧失规定的功能。
对于可修复系统，失效也称为故障。
(V)例2：可靠度R(t)具备以下那些性质？ ( BCD) A. R(t)为时间的递增函数B. o w R(t) < 1C. R(0)=1D. R()=0若受试验的样品数是N o个，到t时刻未失效的有Ns(t)个；失效的有N f(t)个。
系统的安全与可靠性
4
第三讲 计算机系统的可靠性与容错性
系统可靠性的获得 可靠性 ┌──────┴──────┐ 容错性 │ 冗余技术─┬硬件冗余 (redundancy)├软件冗余 | | | └信息冗余 完美性 ┌───┴───┐ 完美硬件 完美软件 │ ├整机完美性 └器件完美性
5
├部件完美性 可信软件
系统可靠性的获得
18
第三讲 计算机系统的可靠性与容错性
四、磁盘阵列
RAID的优点 1．成本低，功耗小，传输速率高。在 RAID中，可以让很多磁盘驱动器同时传输数 据，远远超过单个磁盘驱动器。 2．提供容错功能，因而具有更高的安全 性。 3． RAID与传统的大直径磁盘驱动器相 比，价格要低？
19
第三讲 计算机系统的可靠性与容错性
28
第三讲 计算机系统的可靠性与容错性
四、磁盘阵列
RAID2 示意图 输入数据流 输入数据 海明校验
磁盘阵列控制器
HCC HCC HCC HDD1
HCC HCC HCC HDD2 HDD3
HCC HCC HCC HDD4 来自DD5 HDD6 HDD729
第三讲 计算机系统的可靠性与容错性
四、磁盘阵列
第三讲 计算机系统的可靠性与容错性
四、磁盘阵列
RAID0 示意图 输入数据流 输入数据
磁盘阵列控制器 并行传输
HDD1
HDD2
HDD3
HDD4
HDD5
22
第三讲 计算机系统的可靠性与容错性
四、磁盘阵列
镜象磁盘阵列(RAID1) 每一组盘至少两台，数据同时以同样的方式写到两 个盘上，两个盘互为镜象。磁盘镜象可以是分区镜象、 全盘镜象。容错方式以空间换取，实施可以采用镜象 或者双工技术。主要用在对数据安全性要求很高，而 且要求能够快速恢复被损坏的数据的场合。 优点：具有最高可靠性，策略简单，恢复数据时不必 停机。 缺点：有效容量只有总容量的1/2，利用率50%。由 于磁盘冗余，成本较高。
第三章 系统可靠性模型
对于串联系统：A=A1 A2 ... An
求系统可靠度：P(A) P(A1 ) P(A 2 ) ... P(A n ) P(A i )
i 1 n
即系统可靠度与单元可靠度的关系为：
R S (t) P(A) R1 (t) R 2 (t) ... R n (t) R i (t)
3. R12345678 t R12345 t R67 t R8 t
如何计算 （ ） , s ? s t
Rs t s t Rs t
s Rs t dt
0
2.串并联系统模型
特征：图2-7所示串—并联系统是由n个（列）子系统
i 1 n
4. 特例( 1)：假定各单元寿命服从指数分布，n 个单元失效
都属于偶然失效。令单元失效率为 （常数），单元可靠度为 i Ri (t ) e it .则：
n it n n it 系统可靠度RS (t ) e e i1 (令s i )
i 1
2.当阀1与阀2处于闭合状态时，不能截 流为系统失效，其中包括阀门泄露。
4.系统逻辑模型分类
分类依据：单元在系统中所处的状态及其对系统 的影响。
3.2 串联系统的可靠性模型
1.模型：一个系统由N个单元逻辑串联组成。
2.特点：任意一个单元失效则整个系统失效；
只有N个单元均正常工作系统才正常工作。
3.怎样求串联系统的可靠度
e
t
t 2
t
n 3时，可以自行推导
2 e t
6.推导n个相同单元并联情况
第三章可靠性设计
第三章可靠性设计可靠性设计是指在设计产品或系统时，通过合理的设计方案和技术手段，使其能够在特定的工作条件下保持稳定性和持久性，并保证其在使用寿命内不失效或出现严重故障的能力。
可靠性设计主要包括以下几个方面：1.系统架构设计在进行系统架构设计时，应考虑系统的模块化和可插拔性，以便在部分模块发生故障时可以进行快速更换，而无需对整个系统进行维修或替换。
同时，应合理划分系统的功能模块，降低单个模块故障对整个系统的影响。
2.备份与冗余设计为了保证系统的可靠性，可以通过备份与冗余设计来减少系统故障对正常运行的影响。
备份设计可以将系统的关键组件设置为双份或多份，当其中一个出现故障时，可以自动切换到备份组件继续运行。
冗余设计可以在系统内部增加冗余模块，使系统能够自动检测和修复故障，从而提高系统的稳定性和可用性。
3.异常处理与故障恢复在系统设计中，应考虑到可能出现的异常情况和故障，并制定相应的处理策略和恢复方案。
例如，可以设计自动检测和自动修复机制，当系统发现异常时可以自动进行诊断和修复，减少人工干预的需要。
同时，还应设计相应的告警机制，及时通知相关人员，并采取相应的措施以避免系统不可用或功能丧失。
4.可维护性设计在系统设计过程中应考虑到系统的可维护性，即系统在出现故障或需要更新时能够方便地进行维护和修复。
可维护性设计包括诸如易维修、易升级和易扩展等方面。
例如，可以采用模块化设计，将系统划分为多个独立的模块，以便在维修时只需修复或替换故障模块，而无需对整个系统进行维修。
5.可靠性测试与验证在设计完成后，需要对系统进行可靠性测试和验证，以确保它能够在各种条件下具有稳定和持续工作的能力。
测试内容包括对系统各个模块的功能和性能进行测试，以及对系统整体性能进行评估。
通过测试和验证，可以发现系统设计中存在的缺陷和问题，并加以解决，提高系统的可靠性和稳定性。
总之，可靠性设计是产品或系统设计中非常重要的一个方面，它可以提高产品或系统的稳定性、持久性和可用性，减少故障的发生和对用户造成的影响。
第三讲系统的可靠性
第三讲系统的可靠性一、什么是系统的可靠性？系统的可靠性是指系统在一定时间内、在规定工作条件下，能够正常运行并完成预定功能的能力。
一个可靠的系统应具备以下特点： * 正确性：系统能够按照预定的要求完成工作，输出正确的结果。
* 健壮性：系统在面对异常情况或异常输入时能够保持稳定运行，不会造成系统崩溃或数据丢失。
* 可恢复性：当系统发生故障或异常情况时，能够自动或手动地恢复到正常工作状态。
* 稳定性：系统能够长时间稳定运行，不会出现频繁的崩溃或错误。
二、提高系统可靠性的方法1. 设计方面在系统设计阶段，应注重以下几个方面，以提高系统的可靠性：* 模块化设计：将整个系统划分为多个独立的模块，每个模块完成一个明确的功能，模块之间通过接口进行通信，便于测试和维护。
* 数据备份：对于关键数据，进行定期备份，避免数据丢失造成不可修复的后果。
* 容错设计：在设计过程中引入冗余，使得系统在部分故障的情况下仍然能够正常工作。
* 异常处理：考虑系统可能遇到的各种异常情况，进行充分的异常处理机制设计，避免因异常导致系统崩溃或数据损坏。
*测试：进行全面的测试，包括单元测试、集成测试和系统测试，以保证系统在不同环境下都能够正常工作。
2. 硬件方面系统的硬件环境对其可靠性也有着重要影响，以下是提高系统可靠性的硬件方面考虑：•高质量的硬件设备：选择具有高质量和可靠性的硬件设备，来构建系统的基础。
•冷备份：为关键的硬件设备设置冗余备份，当主要设备故障时能够迅速切换到备份设备上，保证系统的连续性。
•稳定的供电：为系统提供稳定可靠的电源供应，避免电源波动或突然断电导致的系统故障。
•温度控制：合理管理系统的温度，避免过高或过低的温度对硬件设备造成损坏。
•维护和监控：定期对硬件设备进行维护和监控，及时发现故障并进行修复，避免因硬件故障导致的系统崩溃。
三、如何评估系统的可靠性？评估系统的可靠性是为了确定系统在一定时间内能够正常工作的概率。
计算机维护第三章系统维护与安全
操作系统的更新与升级
01
02
03
检查更新
定期打开操作系统的更新 功能，检查是否有可用的 更新补丁或新版本。
下载并安装更新
根据提示下载并安装操作 系统的更新补丁或升级包， 确保系统的安全性和稳定 性。
备份重要数据
在更新或升级操作系统之 前，务必备份重要的个人 文件和数据，以防意外丢 失。
操作系统的性能优化
重要性
系统维护能够确保计算机系统的 稳定性、安全性和高效性，提高 系统使用寿命，降低故障率，保 护用户数据安全。
系统维护的分类与内容
硬件维护
数据维护
包括主机、显示器、键盘、鼠标等硬 件设备的清洁、检查、更换和维修。
包括数据的备份、恢复、加密和安全 管理，确保数据的完整性和安全性。
软件维护
包括操作系统、应用软件、驱动程序 等的安装、更新、卸载和故障排除。
使用专业的漏洞扫描工具对系统进行全面检 测，识别潜在的安全漏洞。
渗透测试
模拟攻击者的行为对系统进行渗透测试，评 估系统的安全性。
代码审计
对系统源代码进行审计，发现其中可能存在 的安全漏洞。
安全评估
对系统整体安全性进行评估，包括物理安全、 网络安全、应用安全等方面。
系统安全补丁的管理与应用
补丁管理策略
系统安全漏洞的概念
系统安全漏洞是指计算机系统中存在 的安全缺陷或弱点，可能被攻击者利 用来非法访问系统资源或破坏系统正 常运行。
系统安全漏洞的危害
系统安全漏洞可能导致未经授权的访 问、数据泄露、系统崩溃、恶意软件 感染等严重后果，对个人隐私和企业 资产造成严重威胁。
系统安全漏洞的检测与评估方法
漏洞扫描
漏洞攻击
拒绝服务攻击
可修系统的可靠性分析
背景介绍
可修系统是指那些 在出现故障时可以 通过修复或更换故 障组件来恢复功能 的系统。这类系统 在现实生活中非常 常见，如电力网络、 通信系统、交通网 络等。
随着科技的不断发展，各种复杂系统在各个领域得到 广泛应用，如航空航天、能源、交通等。这些系统通 常由许多组件组成，其中任何一个组件的故障都可能 导致整个系统的失效。因此，对系统进行可靠性分析 至关重要。
定义
可修系统是指那些在出现故障时能够 进行修复的系统，其可靠性分析需要 考虑系统的故障、维修和可用性等方 面。
与不可修系统的区别
与可修系统相对应的是不可修系统，不 可修系统在出现故障后无法修复，只能 进行更换或报废处理。
可修系统与可靠性工程的关系
可修系统与可靠性工 程的关系
可靠性工程
可靠性工程是一门研究产品可靠性的学科，它涉及 到产品设计、生产、使用和维护等全过程。
可 修 系 统 的 可 靠 性 分 析
目 录
壹
贰
叁
肆
伍
陆
CATALOGUE
可
可
可
可
修
修
修
修
可
系
系
系
系
修
统
统
统
统
系
的
的
的
的
引 言
统
可
可
可
的
靠
靠
靠
基
性
性
性
可 靠 性
础
模
分
评
优
概
型
析
估化念方源自法目 录壹
贰
叁
肆
伍
陆
CATALOGUE
可
可
可
第三章系统安全分析可靠性分析PHAFMEA
FMEA
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2023/5/11
第三章系统安全分析可靠性分析 PHAFMEA
一、基本概念
1.可靠性、可靠度：R(t)
✓ 可靠性是指系统、设备或元件等在规定的时间内和规定的 条件下，完成其特定功能的能力；
✓ 可靠度是指系统、设备或元件等在预期的使用周期（规定 的时间）内和规定的条件下，完成其特定功能的概率；
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第三章系统安全分析可靠性分析 PHAFMEA
•第五节、预先危险性分析（PHA）
•预先危险分析程序
•熟 悉 系 统
Байду номын сангаас
•调 查 收 集 资 料
•系 统 功 能 分 解
•分 析 触 发 事 件
•分 析 辨 识 危 险 源
•确 定 危 险 等 级
•制 定 措 施
•措 施 落 施
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•A:液压系统
•C:液压系统
•A
•脚踏1装置
•A
2 •主控缸
•A
•液压3 管路
•C
•左1前轮
•C
•左2后轮
•手控杆
•B
•B
1
2
•B:手闸系统
•机械联 动装置
•D
•D
•右1前轮
•右2 后轮
•D:液压系统
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•汽车制动系统可靠性联结框图
第三章系统安全分析可靠性分析 PHAFMEA
五、人的工作可靠度预测
3.平均故障修复时间（MTTR） 是指可修复系统出现故障到恢复正常工作平均所 需的时间。
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第三章系统安全分析可靠性分析 PHAFMEA
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★一步马尔柯夫过程：
可用于在任务期间部件的寿命和修复时间均服 从指数分布的系统可靠度的描述。
如果由一个状态转移到另一个状态的转移概率只与现 在所处状态有关，而与这一状态以前各状态完全无关， 这样的马尔柯夫过程称为一步马尔柯夫过程。
如果已知时间
t ,t ,t ,...,t
1 2 3 n1
对应所处状态为
P2
n
... ... ... ...
Pn1
Pn2
...
Pnn
如果系统的初始状态是ei，经过n次转移后处于ej 的概率是此转移期间所有通道v的概率和，记作：
Pijn Piv Pvjn1
v
设以 Pijn 为元素组成的矩阵为 Pn 以 Pij1 为元素组成的矩阵为 P
则： Pn Pn
可靠性设计
假设处于e1状态的概率为4/5，维修度为3/5。则：
处于e1状态的概率：
P11
R(t)
4 5
可靠性设计
由e1向e2转移的概率：
P12
F (t )
1
R(t)
1
4 5
1 5
由e2向e1转移的概率：
P21
M
(
)
3 5
处于e2状态的概率： P22
1
M ( )
1
3 5
2 5
两状态转移图为：
1/5
4/5 e1
第三章
可靠性设计
可修复系统的可靠性
可修复系统:
对于象汽车、飞机、通信系统等大多数复杂系统而 言,一旦发生故障常常是修理而不是置换。
可靠性设计
在任务执行期间，当系统故障而不能执行任务时允 许修理，修复后继续执行任务。
其任务可靠性不仅受各单元可靠性的影响，而且 受到各单元维修特性的影响。
研究系统开始工作后，在任意时刻系统处于工作 状态的概率。
0
1 2
1 2
0
33 88
4 8
11 88
则：
P2
P2
1 4
1 2
11 44
1 2
1 4
2 8
4 8
2 8
0
1
1
0
1
1
1
4
3
2 2 2 2 8 8 8
方法二
Pijn Piv Pvjn1
v
可靠性设计
该题目中，v=1，2，3；n=2。
P112
P11P111
P12 P211
E0 1 0 ，求各次转移后设备所处的状态。
解： 其转移矩阵为：
1/2
1 1
P
2
2
2 3
5 5
1/2 e1
2/5
3/5 e2
当n=1时
可靠性设计
1 1
E 1 E 0 P 1
0
2
2
2 3
1 21 2 来自5 5 当n=2时
1 1
E
2
E
0
P2
E
1
P
1 2
1 2
2 2
2 3
2/5 e2
3/5
转移矩阵：
4 1
P
P11
P21
P12 P22
5 3
5
2
5 5
可靠性设计
一般形式： 设可能发生的状态有e1，e2，e3，…，en，在事
件ei发生后，事件ej发生的条件概率为Pij，其转移 矩阵为：
可靠性设计
P11 P12 ... P1n
P
P21
P22
...
0.6 0.56 0.556 0.5556 0.55556 …
可靠性设计
任何马尔柯夫转移矩阵，它的极限概率 各态历经性： 与初始状态无关，称之为各态历经性，
这样的状态转移矩阵称为遍历矩阵。
P13 P311
1 2
1 2
1 2
1 4
00
3 8
P122
P11P121
P12 P221
P13P321
1 2
1 2
1 2
1 2
0
1 2
4 8
P132
P11P131
P12 P231
P13 P331
10 2
1 2
1 4
0
1 2
1 8
三、极限概率及各态历经性
E(n) E(0)Pn
可靠性设计
例3－2 某设备状态转移图如图所示，如初始状态向量
转移概率： 由一种状态向另一种状态转移是随机的，
是以一定的概率来实现的，此概率称为转移概率。
可靠性设计
★马尔柯夫过程：
转移概率只需考虑过去有限次之内状态情况，而与
这有限次以前的状态无关，这样的随机过程称为马尔柯
夫过程。
只要已知系统开始工作时的状态，就可以确定以后任意时刻，系统 处于可工作状态的概率，而与以前的状态无关。
9 20
11 20
5 5
以此类推，可得：
n次转移概率
可靠性设计
转移步数 0 1 2 3 4
5
…
e1（正常状态）1 e2（故障状态）0
0.5 0.45 0.445 0.4445 0.44445 … 0.5 0.55 0.555 0.5555 0.55555 …
结论：（1）随着转移步数的增加，状态趋于稳定。 稳定状态的概率称为极限概率。
可靠性设计
假如系统完全由定义为“状态”的变量的取值来描述，则：
可用一组随机变量X(t)来描述。
X
(t)
1 20
状态转移：
表示时刻t系统正常 表示时刻t系统故障
状态转移是个随机过程，要 用系统在各种状态下的概率来 描述，是一个典型的时间连续 和状态离散的随机过程。
描述系统的变量从一个状态的特定值变 化到另一个状态的特定值，则说系统实 现了状态的转移。
X (t ), X (t ),..., X (t )
1
2
n 1
只要前一个状态
可靠性设计
X (tn1)
一经决定，转移到时刻
tn的状态
X (t ) n
的条件概率为：
P X (tn) / X (tn1) P X (tn) / X (t1), X (t2),..., X (tn1)
二、转移矩阵
有一台机器，运行到某一时刻t时，可能有的状态 有e1（正常运行）及e2（发生故障）。
（2）当n趋于无穷大时，n步转移矩阵Pn将 收敛于一个概率矩阵。
可靠性设计
4 5
Pn
9
9
4 5
9 9
（3）稳定状态极限概率于初始状态无关。
如果初始状态为 E0 0 1 ，n次转移的概率为：
转移步数 0 e1（正常状态）0 e2（故障状态）1
123 4
5
…
0.4 0.44 0.444 0.4444 0.44444 …
例3－1
1 2
已知e1，e2，e3三个状态，其状态转移图 如图所示。初始状态为E(0)=(1,0,0),求由e1 出发至第二步转移后各状态的概率。
1
1
2
1
4
1
2
2
e1
e2
e3
1 1
2 4
解：方法一 该状态转移图的转移矩阵：
可靠性设计
1
2
1 2
0
P
1 4
1 2
1 4
0
1
1
2 2
1
2
1 2
方法 马尔可夫过程法
第一节 马尔柯夫过程
可靠性设计
一、基本概念
随机事件的变化过程，它无法用确定性的形式来描述。
在使用期间可以修复的复杂系统，由系统部件的可靠性和维修性决定了系统在任务期间的某一 时刻，系统可能随机地处于某种状态
正常状态 故障状态或修理状态
S
也可能不转移 （无故障）
故障 修复
F
未修复