系统的可靠性分析与设计---可靠性的概述

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系统的可靠性分析与设计是系统架构设计师在系统分析与设计阶段、系统集成阶段应该重点考虑的问题。内容主要为可靠性设计、系统的故障模型、系统的可靠性模型、组合模型可靠性计算、马尔柯夫模型可靠性计算，以及硬件冗余、信息校验码等方面；另外也涉及系统可靠性分析与计算、系统可靠性评估和系统配置方法等概念与理论的实际工程运用等内容。

; F! L! O7 w* |/ w    与可靠性相关的概念主要有：可靠度、可用度、可维度、平均无故障时间、平均故障修复时间及平均故障间隔时间等。

( C) M0 Q" x$ A; G    （1）可靠度。系统的可靠度 R(t)是指在 t=0 时系统正常的条件下，系统在时间区间[0,t] 内能正常运行的概率。

    （2）可用度。系统的可用度 A(t)是指系统在时刻 t 可运行的概率。

    （3）可维度。系统的可维度 M(t)是指系统失效后，在时间间隔内被修复的概率。
1 u* }3 z+ C- O/ a' L
    （4）平均无故障时间。可靠度为 R(t)的系统平均无故障时间（Mean Time To Failure，MTTF）定义为从 t=0 时到故障发生时系统的持续运行时间的期望值：

( S3 b/ h+ ?# d+ w7 Q: f1 K" Z  d
' A; m- F" x3 w, g5 F
3 y7 A9 }- M$ [+ b% r- j    式中 λ 为失效率，是指器件或系统在单位时间内发生失效的预期次数，在此处假设为常数。
3 m/ ?8 t9 @6 A3 e# u! u
  f! f0 k# R8 U' l" a    （5）平均故障修复时间。可用度为 A(t)的系统平均故障修复时间（Mean Time To Repair，MTTR）可以用类似于求 MTTF的方法求得。

4 ]; K9 |: o. A! e2 \' }    设 A1(t)是在风险函数 Z(t)=0 且系统的初始状态为 1 状态的条件下 A(t)的特殊情况，
6 _+ ^/ ^3 ?" \. k* u6 C7 [
    则：
( Q" [5 l& G2 F1 K. B/ R
7 X! E6 T1 F8 M5 d  e: s
7 @( Z+ P! ?4 [7 f% y
4 k: s+ y" S: u# B- B' u    此处假设修复率 μ(t) = μ（常数），修复率是指单位时间内可修复系统的平均次数，则：
* I* \$ s3 D, i/ b8 p) k
( N6 ]+ R0 W& U7 F1 F                                                                           MTTR =1/ μ

% }" d7 ]" V+ F$ F# {    （6）平均故障间隔时间。平均故障间隔时间（Mean Time Between Failure，MTBF）常常与 MTTF 发生混淆。因为两次故障（失败）之间必然有修复行为，因此，MTBF 中应包含 MTTR。对于可靠度服从指数分布的系统，从任一时刻 t 0 到达故障的期望时间都是相等的，因此有：

# A: o2 {; O0 t$ t5 q    MTBF = MTTR + MTTF

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可靠度。系统的可靠度 R(t)是指在 t=0 时系统正常的条件下，系统在时间区间[0,t] 内能正常运行的概率。

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平均无故障时间。可靠度为 R(t)的系统平均无故障时间（Mean Time To Failure，MTTF）定义为从 t=0 时到故障发生时系统的持续运行时间的期望值

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内容主要为可靠性设计、系统的故障模型、系统的可靠性模型、组合模型可靠性计算、马尔柯夫模型可靠性计算，以及硬件冗余、信息校验码等方面；另外也涉及系统可靠性分析与计算、系统可靠性评估和系统配置方法等概念与理论的实际工程运用等内容。