【正文】 著手建立可靠性模型之前，首先要明白什么是可靠性模型。有時(shí)候，為了表述上的方便起見，也把系統(tǒng)及其組成單元統(tǒng)稱為“產(chǎn)品”。3. 可靠性建模的約定就可靠性建模而論，可將產(chǎn)品的可靠性分為“基本可靠性”和“任務(wù)可靠性”兩大類。而任務(wù)可靠性模型則較為復(fù)雜，只有在無冗余或者無替代工作模式時(shí)，才是串聯(lián)模型。因此，在建立可靠性模型時(shí)，為了使問題得到簡(jiǎn)化，通常假設(shè)，修復(fù)后的產(chǎn)品其可靠性水平，與首次故障前是相同的。 定義產(chǎn)品在著手建立產(chǎn)品的可靠性模型之前，首先要熟知產(chǎn)品。⑶ 產(chǎn)品的組成：畫出本產(chǎn)品的“組成（或原理）方框圖”，圖中的每一個(gè)方框代表一個(gè)功能單元，但不必畫出單元內(nèi)部的詳細(xì)電路圖。⑸ 確定產(chǎn)品的壽命剖面和任務(wù)剖面：產(chǎn)品的壽命剖面是指產(chǎn)品從驗(yàn)收出廠直至壽命終結(jié)或者退出使用這段時(shí)間內(nèi)所經(jīng)歷的全部事件和環(huán)境的時(shí)序描述。在不同的任務(wù)階段中，系統(tǒng)的工作狀態(tài)是不同的（隨鉆測(cè)斜議在執(zhí)行任務(wù)期間就具有“測(cè)量”和“休眠”兩種工作狀態(tài)），有些單元在工作，還有些單元在閑置。⑺ 定量和定性的可靠性要求：明確給出對(duì)產(chǎn)品的定量和定性的可靠性要求，在產(chǎn)品的任務(wù)書或訂貨合同中，一般都有明確的規(guī)定。所以，應(yīng)在框圖的下面做必要的說明，具體記述做了哪些假設(shè)和簡(jiǎn)化。假設(shè)，某復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性框圖由四個(gè)單元串聯(lián)而成，如圖1（a）所示，圖1（a）圖中的每一個(gè)單元代表一個(gè)分系統(tǒng)?！?在可靠性框圖中，所有方框之間的連線沒有可靠性值。◆ 當(dāng)人的因素沒有納入可靠性框圖時(shí)，是假設(shè)操作人員完全可靠，或者假設(shè)人員與產(chǎn)品之間沒有相互作用的問題?？煽啃苑峙渑c可靠性預(yù)計(jì)互為逆過程。 初次分配時(shí)的假設(shè)在初次分配時(shí)，為了突出重點(diǎn)、簡(jiǎn)化計(jì)算，通常作如下假設(shè)：⑴ 假設(shè)整機(jī)產(chǎn)品的可靠性框圖為串聯(lián)模型。⑹ 如果整機(jī)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)尺寸（三維尺寸）不是很大，而且其內(nèi)部沒有大功率的發(fā)熱部件，可假設(shè)各分部件所處的環(huán)境是相同的。因此，要慎用。在初次對(duì)新產(chǎn)品進(jìn)行可靠性分配時(shí)，可以參照老產(chǎn)品的可靠性分配結(jié)果，故稱這種方法為“相似產(chǎn)品法”，計(jì)算公式如下： (7)式中，—新產(chǎn)品的第i個(gè)單元的失效率（與老產(chǎn)品的第i個(gè)單元的失效率相對(duì)應(yīng)）； —新產(chǎn)品整機(jī)失效率（與老產(chǎn)品的整機(jī)失效率對(duì)應(yīng)）； —老產(chǎn)品第i個(gè)單元的失效率； —老產(chǎn)品整機(jī)失效率。首先對(duì)位于底層的所有單元分別進(jìn)行預(yù)計(jì)，再將預(yù)計(jì)的結(jié)果分別代入到各自對(duì)應(yīng)的“上一級(jí)單元”的可靠性數(shù)學(xué)模型中，即可計(jì)算出“上一級(jí)單元”的可靠性值。在GJB/Z 299A91《電子設(shè)備可靠性預(yù)計(jì)手冊(cè)》（簡(jiǎn)稱《手冊(cè)》）中，給出了最為常用的“元器件應(yīng)力分析法”的預(yù)計(jì)程序。不同的影響，用不同的π系數(shù)進(jìn)行修正。然后，再將各電路板的預(yù)計(jì)結(jié)果分別代入到各自的上一級(jí)單元的可靠性模型中，就可以計(jì)算出上一級(jí)單元的失效率。串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性框圖如圖3所示。由（12）式可知，串聯(lián)的單元數(shù)愈多，則系統(tǒng)的值愈小，系統(tǒng)的可靠性就愈低。圖4圖中，R1，R2，……，Rn的意義同前，不再說明。 混聯(lián)模型在實(shí)際的工程系統(tǒng)中，并非都是單純的串、并聯(lián)結(jié)構(gòu)，有時(shí)還有由串聯(lián)和并聯(lián)混合組成的所謂“混聯(lián)系統(tǒng)”。i=1,2,…,m；j=1,2,…,n 。當(dāng)然，其數(shù)學(xué)模型就要復(fù)雜得多了。圖7圖中的“k/n（G）”就是n中取k“表決器”。在多數(shù)表決系統(tǒng)中，又以“三中取二系統(tǒng)”（i＝1）最為常見，即2/3（G）系統(tǒng)，它的可靠性框圖如圖8所示。因此, 表決系統(tǒng)要慎用。根據(jù)貯備單元在待機(jī)期間的失效率不同，非工作貯備系統(tǒng)又劃分為三個(gè)類別：⑴ 冷貯備系統(tǒng)：所謂冷貯備系統(tǒng)是指，處在待機(jī)狀態(tài)的單元不會(huì)發(fā)生故障，即待機(jī)單元的失效率為零；⑵ 熱貯備系統(tǒng)：所謂熱貯備系統(tǒng)是指，處在待機(jī)狀態(tài)的單元有可能發(fā)生故障，而且待機(jī)單元的失效率與工作單元的失效率是相同的；⑶ 溫貯備系統(tǒng)：所謂溫貯備系統(tǒng)是指，處在待機(jī)狀態(tài)的單元有可能發(fā)生故障，而且待機(jī)單元的失效率介于冷貯備系統(tǒng)和熱貯備系之間。冷貯備系統(tǒng)的可靠性框圖如圖9所示。網(wǎng)絡(luò)模型的特點(diǎn)是，不能用簡(jiǎn)單的串聯(lián)和并聯(lián)模型進(jìn)行等效、簡(jiǎn)化，如圖（10）所示。串聯(lián)的單元越多，則系統(tǒng)的可靠性越低。盡管如此，在實(shí)際工程應(yīng)用中，有時(shí)仍然要采用“并—串系統(tǒng)”，用來防止單元的“短路故障”造成的損失。在實(shí)際的工程系統(tǒng)中，之所以要采用表決模型，往往是因?yàn)樘厥獾墓δ苄枰?。但是，引入貯備單元會(huì)使系統(tǒng)的基本可靠性隨之下降，使維護(hù)和保障費(fèi)用隨之增加。學(xué)位論文作者（本人簽名）： 年 月 日學(xué)位論文出版授權(quán)書本人及導(dǎo)師完全同意《中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫出版章程》、《中國(guó)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫出版章程》(以下簡(jiǎn)稱“章程”)，愿意將本人的學(xué)位論文提交“中國(guó)學(xué)術(shù)期刊（光盤版）電子雜志社”在《中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》、《中國(guó)優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫》中全文發(fā)表和以電子、網(wǎng)絡(luò)形式公開出版，并同意編入CNKI《中國(guó)知識(shí)資源總庫》，在《中國(guó)博碩士學(xué)位論文評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)庫》中使用和在互聯(lián)網(wǎng)上傳播，同意按“章程”規(guī)定享受相關(guān)權(quán)益。本人愿意按照學(xué)校要求提交學(xué)位論文的印刷本和電子版，同意學(xué)校保存學(xué)位論文的印刷本和電子版，或采用影印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存設(shè)計(jì)（論文）；同意學(xué)校在不以營(yíng)利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務(wù)系統(tǒng)，公布設(shè)計(jì)（論文）的部分或全部?jī)?nèi)容，允許他人依法合理使用。沒有他們的幫助，我將無法順利完成這次設(shè)計(jì)。四年的大學(xué)生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要?jiǎng)澤暇涮?hào)，心中是無盡的難舍與眷戀。是他們?cè)谖耶厴I(yè)的最后關(guān)頭給了我們巨大的幫助與鼓勵(lì)，給了我很多解決問題的思路，在此表示衷心的感激。他無論在理論上還是在實(shí)踐中，都給與我很大的幫助，使我得到不少的提高這對(duì)于我以后的工作和學(xué)習(xí)都有一種巨大的幫助，感謝他耐心的輔導(dǎo)?；厥姿哪?，取得了些許成績(jī)，生活中有快樂也有艱辛。郭謙功老師淵博的知識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)和誨人不倦的態(tài)度給我留下了深刻的印象。作者簽名: 二〇一〇年九月二十日致 謝時(shí)間飛逝，大學(xué)的學(xué)習(xí)生活很快就要過去，在這四年的學(xué)習(xí)生活中，收獲了很多，而這些成績(jī)的取得是和一直關(guān)心幫助我的人分不開的。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本設(shè)計(jì)（論文）不含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。因此，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師必須根據(jù)研制目標(biāo)和現(xiàn)有的條件進(jìn)行綜合權(quán)衡。但實(shí)際上做不到，因?yàn)楣收蠙z測(cè)器和切換開關(guān)不可能完全可靠?！?對(duì)于表決模型，應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：① 假設(shè)表決器完全可靠，當(dāng)k不變時(shí)，系統(tǒng)的可靠度隨著n的增加而增加。● 并聯(lián)模型是最常用，也是最簡(jiǎn)單的工作貯備模型。因此，要建立網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性數(shù)學(xué)模型并計(jì)算其可靠度是十分困難的,通常要在計(jì)算機(jī)上并借助于專用的軟件進(jìn)行求解。如果進(jìn)一步假設(shè)故障檢測(cè)器和切換開關(guān)完全可靠，而且各單元的壽命均為指數(shù)分布時(shí)，則系統(tǒng)的平均故障間隔時(shí)間等于各單元的平均故障間隔時(shí)間之和，如下式所示， (33)但是，系統(tǒng)可靠度的計(jì)算公式要復(fù)雜得多，可查閱相關(guān)文獻(xiàn)，不再贅述。由上述三個(gè)定義可知，冷貯備系統(tǒng)是一種理想的情況，實(shí)際上并不存在，僅僅是為了簡(jiǎn)化模型而已。它們的共同特點(diǎn)是所有的單元都同時(shí)在工作，每一個(gè)單元既是工作單元，同時(shí)又是貯備單元。假設(shè)，圖8中的單元A、B、C的壽命分布均為指數(shù)型，而且具有相同的可靠度，那么，將k＝n＝3代入（26）式和（27）式，可得2/3（G）系統(tǒng)的可靠度和如下， (28) (29)對(duì)于1/3（G）系統(tǒng)（3單元并聯(lián)），將k＝n＝3代入（27）式可得： (30)對(duì)于3/3（G）系統(tǒng)（3單元串聯(lián)），將k＝n＝3代入（27）式可得： (31)對(duì)比（29）、（30）和（31）式可知，由三個(gè)單元組成的2/3（G）表決系統(tǒng)的（=），比由相同單元組成的串聯(lián)系統(tǒng)高，即比3/3（G）系統(tǒng)（）為高；比由相同單元組成的并聯(lián)系統(tǒng)低，即比1/3（G）系統(tǒng)（）為低；而且，比一個(gè)單元的MTBF（=）也低。而且進(jìn)一步假設(shè)各組成單元的可靠度相等，均為，則系統(tǒng)的可靠度為： (24)式中，表示從n個(gè)單元中抽取i個(gè)正常單元的組合數(shù), 計(jì)算公式為， (25)當(dāng)各單元的可靠度是時(shí)間t的函數(shù)，而且均為指數(shù)分布時(shí)，則系統(tǒng)的可靠度為， (26)由上式可知，雖然單元的壽命分布為指數(shù)型，但表決系統(tǒng)的壽命為“二項(xiàng)分布”，不再是指數(shù)型。當(dāng)故障單元數(shù)少于規(guī)定的“有效單元”數(shù)時(shí)，系統(tǒng)就能正常工作，稱這