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设计与分析ShejiyuFenxi

浅谈系统可靠性设计分析方法

包洪兵

（无锡风电设计研究院有限公司，江苏无锡214174）

摘要：可靠性分析始于20世纪50年代，系统可靠性设计分析则出现较晚，且随着系统的复杂度提高，系统可靠性设计分析越来越

重要。鉴于此，对一般的可靠性分析模型和计算方法进行了评估，指出了现有分析方法存在的优缺点。

关键词：可靠性；故障树；失效模式；准则法

0引言2系统可靠性分析

系统可靠性是大型设备性能的重要保障，不仅与各部件上面的网络可靠性模型在进行可靠度计算时比较成熟，

的可靠性相关，而且与各部件之间的连接形式相关。系统可靠然而分析各个部件对系统的重要度时就很难实现。因此，1961

性分析方法多种多样，建立了典型的可靠性分析模型，产生了年，美国的贝尔实验室提出了故障树分析（FTA），并应用于民

不同的计算分析方法。本文综合论述了不同的可靠性分析模兵导弹的发射控制系统安全性分析中。FTA是用演绎方法找出

型和计算方法，指出了现有分析方法存在的优缺点。系统最不希望发生的事件的最小割集，并求出其概率。而网络

1系统可靠性模型与可靠度计算可靠性模型是从系统正常出发求出系统的可靠度，它们在数

学上是等价的。

系统是由许多要素组成，这些要素可能是结构元件、某个

故障树分析分性分析和量分析，在性分析中是研

零件、部件等；要素之间相互联系、相互作用地组合在一起，使

究导致顶事件发生的最小割集，量分析是根据底事件发生

系统整体具有了整体功能。因此，进行系统可靠性分析需要先

的概率求出顶事件的概率。求解最小割集的通常的方法有上

进行系统任务分析和系统结构功能分解，在任务不同时确

行法和下行法。在进行量计算时，用最小割集求出顶事件发

各个要素间的相互作用，建立可靠性模型。

生的概率。运用故障树量分析时还可以根据结构函数计算

典型的可靠性模型有串联、并联、混联、表决、冷储备等，系统每个部件对顶事件发生的贡献大小，即重要度分析。

它们的可靠度计算方法可参考文献[1]。还有一些模型如多态然而，传统的故障树法主要的缺点在于很难对具有动态

线性相邻连接表决系统成为了际上研究的热点，它的可靠行为的系统进行分析，解决的方法是在一般的故障树分析方

[2]

度算法内容很丰富。由Chiang和Niu在1981提出的递归算法，法的基础上，结合马尔科夫状态转移链方法形成的动态故障

F.K.Hwang和J.G.Shanthikumar提出了可靠性的快速算树分析方法。但用马尔科夫状态转移链图时对简单的系统建

法，1984年Chao和Lin用系统的Markov性来计算。2001年，模过程也比较繁琐，容易出错，因此用马尔科夫状态转移链的

G.Chaudhuri，K.Hu和N.Afshar提出了C-H-A算法，利用结图解方法取代解析求解过程。

构函数来计算系统的可靠性。在系统可靠性分析和概率风险评价中，另一种有效的方

一般的系统可靠性模型是网络模型，它分为节点不失效法为GO法。GO法是一种以成功为导向的系统概率分析技术，

和节点可失效两种网络可靠性模型。后者尚处于发展中，前者它的分析过程是从输入事件开始，经过一个GO模型的计算确

已经比较成熟。系统的最终概率。它优于FTA之处在于，建模时按照系统原