可靠性模型Reliability Model

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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功能的分解
系统
1
2
4
3
1.1
1.2
2.1
2.2
1.4
1.3
4.1
4.2
2.4
2.3
3.1
3.2
4.4
4.3
3.4
3.3
图3-6 功能分解示意图
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功能的分类
在系统功能分解的基础上，可以按照给定的任务，对系 统的功能进行整理。
按重 要程 度分
按用 户要 求分
分类 基本功能
辅助功能
可靠性模型
Reliability Model
北京航空航天大学工程系统工程系
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系统可靠性模型建立-1
可靠性模型有关术语及定义 基本可靠性模型－任务可靠性模型 建立系统任务可靠性模型的程序 系统功能分析 典型的可靠性模型
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系统可靠性模型建立-2
不可修系统可靠性模型
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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任务可靠性模型的 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 一个系统及功能是由许多分系统级功能实现的
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任务可靠性模型
任务可靠性模型
用以估计产品在执行任务过程中完成规定功能的概 率（在规定任务剖面中完成规定任务功能的能力）， 描述完成任务过程中产品各单元的预定作用，用以 度量工作有效性的一种可靠性模型。 系统中储备单元越多，则其任务可靠性越高。
注意事项
模型描述的是各单元之间的可靠性逻辑关系
功能分析
1、规定产 品定义
（3）规定性能参数及范围 （4）确定物理界限与功能接口 （5）确定故障判据
故障定义
（6）确定寿命剖面及任务剖面
时间及环境条件 分析
2.建立可靠 （7）明确建模任务并确定限制条件
性框图 （8）建立系统可靠性框图
3.确定数学（9）确定未列入模型的单元 模型 （10）系统可靠性数学模型
可靠性框图 网络可靠性模型 故障树模型 事件树模型 马尔可夫模型 Petri网模型 GO图模型
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可靠性框图
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
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
图例
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可靠性模型示例
可靠性框图
（收音机1）
1
1
天线
2
2 高频 放大
3
3
4
混频
4 振荡
5
5 中频 放大
6
2
6 检波
7
7 低频 放大
8
8 放音
9
9 电源
10

图3-2 收音机可靠性框图
1
2
3
4
4
可靠性数学模型
（a）提前
(b)不能
闭合故障 模式
闭合故障
n
Rs (t)
n
模n式
Ri (t) eit
it e i1
图3- 35行程开关可i 1 靠性框图i 1
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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。 度量使用费用 全串联模型 储备单元越多，系统的基本可靠性（无故障持 续时间和概率）越低
产品可以指任何层次。
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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
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 :
机体
起落架
自检
图3-4 F/A-18基本可靠性框图
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F18任务可靠性模型
发动机 1
发动机 2
燃油系 统
应急燃 油系统
液压泵 1
液压泵 2
液压飞 控系统
备用手 动系统
通用液 压系统
右 发电机
左 发电机
电力分 配网
应急电 力系统
环境控 制系统
超高频 通信
甚高频 通信
雷达
武器控 制系统
武器
塔康 系统
惯性 导航
备用 罗盘
大气数 据系统
固定 增稳
机体
起落架
图3-5 F/A-18任务可靠性框图
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可靠性逻辑关系
K1
K2 双开关系统原理图
K1 K1 K2
K2
(a) 电路导通
(b)电路断开
双开关系统可靠性框图
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建立系统任务可靠性模型的程序
建模步骤
（1）确定任务和功能 （2）确定工作模式
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F18基本可靠性模型
发动机 1
发动机 2
燃油系 统
应急燃 油系统
液压泵 1
液压泵 2
液压飞 控系统
备用手 动系统
通用液 压系统
右
左
发电机 发电机
电力分 配网
环境控 制系统
应急电 力系统
超高频 通信
甚高频 通信
雷达
武器控 制系统
武器
塔康 系统
惯性 导航
备用 罗盘
大气数 据系统
固定 增稳
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基本可靠性模型－任务可靠性模型
在进行设计时，根据要求同时建立基本可靠性
及任务可靠性模型的目的在于，需要在人力、 物力、费用和任务之间进行权衡。 设计者的责任就是要在不同的设计方案中利用 基本可靠性及任务可靠性模型进行权衡，在一 定的条件下得到最合理的设计方案。 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。
虚单元 不含桥联的复杂系统任务可靠性模型 含桥联的复杂系统任务可靠性模型
建模实例：某卫星过渡轨道、同步及准同步轨道任务可靠性 系统任务可靠性建模的注意事项
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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”、“单元” 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、装备中任何相对的 两层 “系统”包含“单元”，其层次高于“单元”