现代可靠性分析
现代可靠性分析（精选11篇）
现代可靠性分析 第1篇
关键词：自动控制技术,热备冗余,分析,控制系统,现代温室,可靠性分析
0 引言
中共中央国务院出台的2007年中央“一号文件”明确将发展现代农业作为社会主义新农村建设的首要任务。现代温室作为现代农业种养的有效设施,综合运用了农业科学、信息科学、管理科学和控制科学等相关学科的信息、技术和知识,能为温室内动植物创造最优的生长发育环境;它打破了动植物生长发育的地域和时空界限,在蔬菜种植、花卉种植、水产养殖及种养结合等生产领域得到了广泛的应用和推广。为了获得动植物最优生长发育环境,现代温室中常常安装有许多机械、电气、液压和控制等设施与装置,并在控制系统的作用下相互协调。现代温室设施控制系统作为现代温室的核心,由于其控制规模较大,控制点较多,应具有高的可靠性,才能为动植物生长发育创造最优环境。为了提高控制系统的可靠性,现代温室设施控制系统常采用双机热备冗余控制策略,当其主CPU发生故障时,自动切换到备用CPU。定性分析和评价现代温室设施双机热备冗余控制系统的可靠性,对于全面获悉整个现代温室的性能指标十分重要。
1 结构及可靠性分析基础
1.1 双机热备冗余控制系统结构
双机热备冗余控制系统结构简图,如图1所示。双机热备冗余控制系统采用两个完全相同的CPU同时参与运算和控制。在热CPU(主CPU)处于正常条件时,温室设施所有I/O模块都由热CPU控制。在此期间,备用CPU(热备CPU)不执行热CPU运行程序,但复制热CPU的内部设备数据,对热CPU进行数据跟踪,即备用CPU虽然参与运算但处于后备状态。如果一旦热CPU出现异常,备用CPU根据数据跟踪得到的最新数据即刻接管整个控制系统的控制功能,以保证系统的正常运行,将出现故障的CPU模块卸下维修或更换,不影响系统的运行,从而提高控制系统的可靠性[1,2]。
1.2 可靠性分析基础
1)马尔可夫过程。对于可修复的系统需进行以下假设[3,4]:系统只能取离散状态,并且系统在这些离散状态之间循环转换;系统状态转换的概率是常数,即故障率和修复率是常数,故障时间和修复时间服从指数分布;状态转换可能在任意时刻发生,但是在相当小的时间段内,不可能发生两次状态转换过程。
在使用过程中,可修复控制系统从正常工作状态转移到故障状态,然后经过维修回到正常工作状态,如此循环往复。同时,可以用概率法来描述两种状态相互转移过程。设随机过程的状态空间为I,如果对时间t的任意n个值下,若的条件分布概率函数满足
则称这个随机过程为马尔可夫过程。在可修复控制系统可靠性分析中,主要考虑时间和状态都离散的齐次马尔可夫过程,该过程只与终止时刻和起始时刻之差有关,即
其中,i≠j。
2)可靠性分析评价指标。控制系统可靠性常用可靠度(Reliability)、平均无故障工作时间(Mean Time Between Failures)及故障率(Failure Rate)等进行定量评价。
可靠度指工作单元或边正常工作事件发生的概率,即系统从开始工作起,在规定条件下的工作周期内,达到所规定的性能(即处于无故障的正常工作状态)的概率,用R(t)表示,即
式中R(t)可靠度;
P正常工作事件E(i)发生的概率;
E(i)第i个工作单元或边正常工作事件。平均无故障工作时间指可修复的机器、零件或
系统相邻故障之间的平均正常工作时间,用M表示,对可靠度R(t)表达式积分,可以得到平均无故障工作时间,即
故障率通常指瞬时故障率,又称失效率、风险率。即指在t时刻尚未失效的能工作到某个时间的机器、零件或系统,在该时刻后的单位时间内发生失效的概率,用λ(t)表示,即
式中
2 可靠性分析
在对现代温室设施双机热备冗余控制系统进行可靠性分析时,为了利用马尔可夫过程,需假设主CPU单元和热备CPU单元的故障率均为常数λ,修复率为常数µ。根据发生故障CPU单元的情况,系统工作时存在3种不同状态。
1)x0:主、备两个CPU单元都正常工作。
2)x1:一个CPU单元发生故障,处于修复状态;另一个CPU单元正常工作。
3)x2:两个CPU单元都发生故障,其中一个处于修复状态。
取单位时间间隔∆t,系统从时刻t至时刻t+∆t发生不同状态之间转换的概率为
由于∆t是很小的时间间隔,为了计算简便,将其高阶无穷小忽略不计;当达到状态x2时,系统已不能正常工作,为死循环状态,此时P2,1(∆t)=0,P2,2(∆t)=1,从而可以得到系统状态转移图,如图2所示。
在t+∆t时刻,系统处于状态x0,x1和x2的概率分别为
则
当∆t0时,式(10)转化为线性微分方程组,即
在系统投入使用时,处于状态x0,可以确定初始条件:。用拉氏变换求解式(11)得
系统处于状态x0和x1时可以正常工作,所以双机热备冗余控制系统CPU单元可靠度为
则双机热备冗余控制系统CPU单元的平均无故障工作时间M为
对于双机热备冗余控制系统CPU单元,单个CPU单元的平均无故障工作时间可达几万小时。若取单个CPU单元的平均无故障工作时间为10000h,则其故障率λ=0.0001,取修复率µ=0.01,则由式(15)得双机热备冗余控制系统CPU单元的平均无故障工作时间为
从式(16)可知,双机热备冗余控制系统CPU单元的平均无故障工作时间较单个CPU单元的平均无故障工作时间大得多(能提高2个数量级),较整个控制系统的其它边、节点和各子系统可以视为绝对可靠。
3 结论
现代温室是现代农业种养的有效设施,能为温室内动植物创造最优的生长发育环境。现代温室设施控制系统作为现代温室的核心,由于控制规模较大,控制点较多,应具有高的可靠性。当现代温室设施控制系统采用双机热备冗余控制策略时,在其主CPU发生故障时,能够自动地切换到备用CPU,极大地提高了控制系统CPU单元的可靠性。双机热备冗余控制系统CPU单元较整个控制系统的各边、节点和子系统绝对可靠。
参考文献
[1]郭永基.可靠性工程原理[M].北京:清华大学出版社,2002.
[2]郑建立,路林吉.双机热冗余可修复容错控制系统的可靠性分析[J].中国纺织大学学报,1999,25(1):67-69.
[3]黎邵平,李锡文.双机热冗余控制系统的可靠性分析[J].自动化技术与应用,2006(12):18-20.
供电可靠性分析报告 第2篇
作者：未知 文章来源：未知 更新时间：2007年03月24日 我要评论(0)
内容预览
专题会议记录
生产技术部 2006年1月17日
时 间: 2006年1月17日14:00-－16:30 地 点: 公司三楼会议室
参加会议人员: 张 诚 袁荣亮 于 泉 曲斌 杜宝林 朱尚海 郁青 朱伟 张国玉 韩大鹏 王作忠 孟学军 刘 伟 张保马 张相德 李 明 许振生 杨 斌 张兆东 仲崇尧 颜志强 周学铭 薛 云 乔 军 黄启寅 主持人: 杜宝林
按照公司工作会议要求，我公司于2006年1月17日组织召开了2005年及四季度供电可靠性与无功电压的专题工作会议，会上有可靠性及无功电压管理专工、调度所、鹤山供电所、罡城供电所、东庄供电所、检修公司六个单位总结2005年及4季度两项指标完成情况，工作中存在的问题及下一步工作措施、打算，张经理对两项工作作重要指示，现将会议情况总结如下
一、供电可靠性指标完成情况： 4季度中压用户供电可靠率城镇 RS-1：99.948%，RS-3：99.948%，共停电490.023时户数，户均停电时间1.149小时，影响供电可靠率0.052个百分点。
农村供电可靠性RS-1：99.878%，RS-3：99.878%，共停电5607.9时户数，户平均停电时间为(AIHC-1)2.7小时，影响供电可靠率0.122个百分点。影响4季度城镇供电可靠性的因素有：
1、临时施工申请停电3次、停电490.023时户数，户均停电1.149小时/户，影响供电可靠性0.052个百分点。1—12月份城镇供电可靠性累计完成99.948%，比去年同期相比下降0.045个百分点，高与一流指标0.048个百分点。农村：4季度农村供电综合可靠率99.878%，比3季度99.770上升0.108个百分点，比去年同期为99.633上升0.245个百分点，比一流指标要求99.6% 高0.278个百分点。本季度农村共停电5607.9时户数，农村用户平均停电时间2.7小时/户。
具体到各月份，农村供电可靠率完成情况为：10月份99.993％，11月份99.924％，12月份99.777％。影响4季度农村用户供电可靠性的因素有：
1、计划检修4次，累计停电564.13.时户数、用户平均停电0.2716小时/户，影响供电可靠率0.0123个百分点。
2、计划施工改建扩建4次，累计停电3049.10时户数、用户平均停电1.468小时/户，影响供电可靠率0.0665个百分点。
3、用户计划申请10次，累计停电1278.69时户数、用户平均停电0.6156小时/户影响供电可靠率0.028个百分点。
4、临时施工12次，累计停电571.45时户数，户均停电0.2571小时/户，影响供电可靠率0.0125个百分点。
5、用户临时申请2次，累计停电95.40时户数，户均停电0.0459小时/户，影响供电可靠率0.0021个百分点。调电1次，累计停电49.4时户数，户均停电0.02378小时/户，影响供电可靠率0.011个百分点。
1—12月份农村供电可靠性累计完成99.806%，比去年同期相比上升0.192个百分点，高与一流指标0.206个百分点，用户平均停电16.991小时/户，其中用户平均预安排停电16.726小时/户，用户平均故障停电0.262小时/户。造成指标的因素主要是35Kv关王站微机保护改造。35kV于庄站10KV更换开关柜，城网改造、公司秋季检修以及市腾飞公司220kV电汶线施工造成对用户的供电。
三、本季度供电可靠性工作情况：
1、通过对公司每月各单位停电计划的汇总、平衡，通过指标计算来控制压缩停电时间、停电线路条数，对于确实需要停电用户，结合线路实际，对线路及设备缺陷集中处理。确保了供电可靠性指标的可控、在控。
2、公司各单位做好了秋季检修工作，秋季检修前，各单位根椐所分管设备进行认真的巡查，对影响设备运行缺陷编制了检修计划，制定保证秋季检修三大措施，确保了秋季检修顺利开展。
3、本季度公司根据技该计划，加大了对输变电设备改造力度，检修公司对35kV关王变电站设备进行了微机保护改造，改造前、有关部门领导根据现场实际，制定改造措施计划，通过调正运行方式、旁路开关带线路负荷形式，保证了对用户不间断供电，检修现场工作人员认真执行保证安全措施，严格施工工艺标准确保了改造工作按期完工。
4、检修公司利用城网资金更换磁窑变电站110kV少油开关为SF6开关，磁窑110KV原开关由于运行时间长，设备老化且绝缘性能下降。改造前公司领导非常重视，组织各单位对改造可能遇到困难进行认真分析，制定了改造措施计划，检修公司和技术等部门积极配合，保证该项工作提前完成。5）检修公司搞好35KV于庄变10KV开关柜改造工作，改造前生技部会同有关部门对改造现场进行认真分析，在保证对用户供电情况下，和有关单位制定了改造措施计划，减少对用户供电量。保证了公司可靠性指标提高。公司根据设备实际组织各单位进行了安全性评价工作，搞好了输配电设备冬季四防工作。通过公司全体员工大量细致工作。极大的提高了输变电设备质量，提高了对用户供电可靠性及供电能力。
6、各供电所加强了对10kV配网线路大修改造维护力度，减少了因线路故障对用户的供电，7、调度管理自动化程度提高。为输配电设备可靠运行提供了可靠保证，调度作为电网的运行、监察部门，加强负荷预测和停电计划管理，结合季节特点及时掌握电网运行状况、负荷分配，根据停电计划，灵活的调整电网运行方式，使电网始终处于健康、稳定、经济运行状态，提高电网的负载能力，最大限度的满足用户的用电需求。
8、做好元旦、春节期间节日值班工作，公司成立了以生产一线人员为主的节日抢险、事故应急抢修突击队，备足有关备品备件及安全工器具，专人保管，定期进行检查、试验，并履行了节日值班制度，为保障电网安全和最短时间内排除电网故障恢复供电奠定基础。
9、生技部加强了供电可靠性指标分析，根据调度提供的《输变电线路、设备、配电线路运行情况统计表》，分析影响供电可靠性的各种因素，为下一步制定可靠性措施及目标提高提供依据。
三、上季度可靠性管理工作中存在的问题整改情况
1、个别单位上报停电计划工作内容不具体，计划工作时间过长的问题有所改善，四、目前可靠性管理工作中存在的问题：
1、运行、施工等单位应加强对人员业务知识培训力度，提高对供电可靠性认识，减少因停送电时间过长，检修现场因准备不足其他原因造成不能及时对用户供电，影响对用户供电。
2、个别单位由于上报停电计划考虑不周，造成下月临时停电较多，造成公司不能合理利用每一次停电机会，也影响对用户供电。
3、部分35kV变电站由于没有安装进线开关，只是刀闸进线，在运行方式的调整上十分不便，倒电源需停电进行。因倒电源而影响对用户供电
4、报停电计划的各单位要每月5日前将上月停电计划的执行情况按要求格式报生技部。这项工作检修公司、乡电部完成较好。其他单位执行较差。
五、下一步工作打算
1）、提高思想认识，强化组织领导，生技部将把可靠性管理工作作为生产技术管理的龙头来抓，并把可靠性管理与电网规划、城网建设与改造、设备运行与检修管理等各项工作有机结合起来，力求实干、实用、实效，为争可靠性指标在同业对标在全省排序中进入先进行列。做为计划停电综合部门，加大停电计划的刚性管理。结合季节特点，为保障电网全接线全保护运行，加强对停电计划的审核，尽量减少计划停电工作。对确实需要停电输配电线路，各有关单位要通力合作，按照所分管设备，把影响供电缺陷消灭在萌芽中，避免同一线路重复停电。形成计划管理为前提，以制度办法为依据，以指标管理为中心，以现代化管理为目的管理模式，使可靠性管理水平不断提高。
2）继续加大技术改造力度，公司通过城网、农网改造，优化了网络结构，提高城网设备装备水平与供电能力。2006年公司将抓好以下工作，一是完善电网网架结构，完善县城线路实现“N-1”安全可靠供电准则。二是优化配网结构，城区及农村配电线路逐步实现 “手拉手”或环网供电，三是提高电网装备水平。在电网建设改造中，积极采用具有可靠性高、小型化、标准化、无油化、集成化、低能耗、免检修、少维护等特点的新技术设备。
3）强化管理，严格控制非计划停电。在计划检修管理工作中，始终将可靠性管理与生产计划管理紧密结合，安排每一次停电计划时，考虑满足可靠性要求。一是为控制好可靠性目标值，编排月度计划时尽量考虑到可靠性需要，统筹安排，以合理高效利用每一次停电。二是加强设备检修预安排停电的管理，使有关部门协调配合，其中不具备条件的或配合工作未准备好的停电工作不予批准，推行设备停电“一支笔”审批制度，杜绝重复计划停电现象。三是配电网进行施工和检修时，督促有关部门事先制定好工作计划，提前勘察施工或检修现场，优化施工方案，作好施工、检修准备，操作人员、施工或检修提前到位，完工后及时验收送电，尽量缩短停电时间。四是加强故障抢修、临时停电管理。提高处理突发事故能力。
4）积极推行状态检修，合理调整检修周期，提高设备可用率和供电可靠性。每年根据集团公司有关延长检修、预试周期的规定和“状态检修实施细则”的要求，和有关单位编制各专业检修、试验、监督计划，确保供电可靠性指标在目标控制范围。为配合状态检修工作，加强了设备状态诊断，通过带电测试和在线监测、油务监督、红外线热像仪测试、盐密指导清扫等手段，使计划检修停电次数大大降低，提高了输变设备的可用率和供电可靠性。
5）、加强对输配变电设施的检查、巡视、消缺，消除设备隐患。加强对线路多雷区及易冲刷区的巡视、维护，充分利用先进检测设备定期对输变电设备运行薄弱点、连接部位的检测，继续搞好线路通道的清理工作。
6）、和有关单位配合，继续完善城区电网改造后的配套设施，使输配电线路达到“三安三化”要求。督促各施工单位严格执行作业标准卡制度。7）、加强调度运行管理，提高负荷预测水平，根据工作安排与天气变化及时灵活的调整系统运行方式，使系统安全经济、稳定、可靠运行。
8）、加强节假日值班工作、严肃值班纪律，保障各类各级人员在因输配电故障而影响用户供电时能及时到岗到位。9）、提高供电可靠性运行分析水平，运行分析做到有理、有据，数据真实反应当前公司电网运行状况，使公司领导及时掌握了解电网运行情况，为供电可靠性管理水平提高奠定良好的基础。
调度所：电网运行可靠性分析，四季度，电网运行稳定，冬季负荷上升，停电时间明显减少。由于气温下降明显，电网设备出现了一些缺陷。都及时得到处理，没有对电网运行带来影响，四季度调度电量2.08亿千瓦时。
鹤山所：
1、落实计划停电管理到位，确保线路及设备的安全运行，进一步提高供电可靠性。
2、为确保全年供电可靠性，第四季度对线路巡视范围进一步明确，分段划分，责任到人，增强了职工及农电工的责任感和工作主动性。
3、按照公司统一部署，集中开展了“数珠清障月”活动，共清理线路保护区内数珠160000余棵。有利的提高了供电可靠性。
5、张经理对供电可靠性管理工作重要指示（1）、提高认识，加强管理力度。通过05年供电可靠性统计指标来看，我们指标逐步提高，走向规范化轨道，指标在同业指标体系影响很大，下一步重点，分析原因，避免因故障停电、非计划停电对供电可靠性造成的影响。06年工程量较少，两项指标在同业指标中排在较好名次是可行的。为加强对指标管理，各单位之间取长补短，建议有生技部牵头，信息中心、同业指标各单位配合，对指标做一个网页，网页对上级政策，两项指标分析报告，会议交流材料、兄弟单位先进经验，供电可靠性、无功电压管理办法进行登载，达到互相学习借鉴目的，促进指标提高。
（2）结合生技部05年及第四季度指标分析，各单位根据自己实际对05年指标进行分析，并落实历次会议中的问题，看那些没有解决，拿出解决的措施办法来，06年各单位指标要解决一至两个问题，找出重点及制约因素，把解决问题时间、方案、措施报生技部。对课题确实起到提高指标要进行奖励，对完成不好要进行处罚。
（3）要抓好两项指标计划资金落实，技术部门、各承担项目单位要提前准备，作好前期工作，为两项指标提高打下良好基础。
（4）06年各单位要抓好制度及管理办法学习，借鉴先进经验，集思广益，确保两项指标逐步提高。
当前铁路信号设备可靠性分析 第3篇
摘要：进入二十一世纪以来，随着我国国民经济的快速发展和社会的日趋稳定，我国城市化进程处于不断加快的上升过程中中，各地之间的交流日益频繁，铁路作为连接各地之间的重要交通桥梁，铁路工程的发展水平也有了显著的提高，为国民经济的快速发展做出了巨大贡献。在整个铁路工程运行过程中铁路信号设备作为其中的重要组成部分，发挥着极其重要的作用，但是依旧存在许多的缺陷和不足，尤其是针对当前我国铁路信号设备在可靠性方面的研究。因此，本文主要对当前铁路信号设备的可靠性进行分析，为能够获得更加真实、全面的数据，对铁路信号设备的故障因素根据具体情况提出了有效的处理措施。
关键词：铁路信号；设备；可靠性；研究
铁路列车的行车安全离不开铁路信号设备，它是保证铁路列车安全运行的重要基础设施，其可靠性直接对火车的运行安全和运输效率产生重要影响。在我国，对铁路信号设备可靠性的研究相对其他重要领域起步较晚，所以发展速度比较缓慢。因此，为了能够为我国铁路信号设备可靠性进一步发展的道路扫清障碍，实现可靠性指标能够系统化、全面化的重要目标，国家必须越来越重视铁路信号设备的可靠性，不断加深对铁路信号设备可靠性的研究，伴随着我国社会科技的不断进步，提升铁路信号设备各个环节的可靠性，努力改变当前铁路信号设备可靠性的现状。
一、当前铁路信号设备可靠性的研究现状
第一，关于铁路信号设备可靠性方面制定的标准规范相对较少，在提法上也相对简单。在我国，国防和航天两大领域是最早开始进行可行性研究的，其可靠性标准的制定也是在参考美国的相关标准基础上实行的，进过几十年的发展，不断对其中可靠性工程的每个阶段的开展和实施进行比较细致的、科学的规定。对铁路信号设备可靠性的研究开始于二十世纪九十年代，而且是由铁路部门自己在毫无参考依据的基础上制定的相关行业标准，所以其中对铁路信号设备的可靠性标准少之又少，相对比其他国家的可靠性标准，显得十分的粗略，导致这个标准规范很难在实际应用过程中发挥应有的指导和引领作用。当前为进一步对铁路信号设备可靠性的深入分析，将其可靠性工程主要分为四个重要阶段，分别是论证阶段、方案制定阶段、可靠性研制与定型以及产品的生产、使用和维护阶段，而且需要对每个阶段的工作项目的实施步骤进行详细标准规定。
第二，可靠模型的不合理，未根据具体情况进行正确的选择。过去的十几年来，我国对铁路信号设备可靠性的研究主要是依据大数据的指数分布来处理的，忽略了对具体实际情况的研究分析。在这个过程中大部分都是依靠电子类产品的数据进行操作，采取最简单的分布方法，在受到环境应力影响的情况下，能够保证其数据的偶然失效，不至于出现明显的损耗失效期。但是这类机械型产品具有显著的累积效应，容易随着使用年限的增加，出現疲劳损耗性失效，所以将指数分布作为铁路信号设备的可靠性模型是不太可取的。必须在可靠性的实际运行工作中，抓住机械产品的故障出现大致趋势，最大限度的对指数分布进行简化处理，然后分析其发展趋势，重视各个故障模式的性质，根据具体情况对可靠性模型进行正确的选择。
第三，不具备全面的、系统的可靠性指标体系。产品的可靠性指标是其设计指标的重要组成部分之一，是对产品的考核验收的重要依据，应当和其他的功能性指标一起列入产品合同和研制任务书当中。铁路信号设备系统的可靠性对铁路系统的安全运行发挥着指导和引领的重要作用，对我国国民经济生活中的各个层面都有直接的关系，所以必须严格的要求铁路信号设备的可靠性。但是我国的铁路信号设备可靠性指标不够全面，受到很多因素的影响，比如铁路信号设备的研制、生产、使用、验收过程中管理的规范性。由此可见，铁路信号设备的可靠性关乎整个产品从研发到生产再到使用和维护的整个过程，所以必须深入对铁路信号设备可靠性的研究分析，改变现状。
二、改变当前铁路信号设备可靠性分析的处理措施
第一，针对当前我国关于铁路信号设备可靠性所制定的标准规范较少，且提法相对简单的问题，铁路部门可以参照其他行业的可行性标准来制定适合铁路信号设备可靠性发展的标准。铁路信号设备的可靠性标准是指导和规范其可靠性工程开展的有力武器，当前我国除了在国防和航空两个重要领域已经建立了比较完善的可靠性标准体系外，随着时代的不断发展，在电力、家电等民用行业领域也有了适合自己发展的可靠性标准体系。作为关系到我国国民经济发展命脉的铁路部门，面对威胁自身发展进步问题上的不足，必须采取措施制定规范的、科学的铁路信号设备可靠性标准。
第二，建立全面的、系统的可靠性指标体系。如何促进我国当前铁路信号设备可靠性的进一步深入研究和发展，最重要的就是在结合铁路行业自身特点的基础上，借鉴其他可靠性发展较好领域的相关规定，提出一个建立可靠性指标体系的方法。在这个过程中，其具体步骤可分为以下四个阶段，首先，对铁路信号设备进行需求分析，主要是考察铁路信号设备的各项功能、使用环境、保障条件在可靠性维修性方面的需求；其次是建立铁路信号设备故障判别准则，因为铁路信号设备在使用过程中由于产品质量的不合格以及维修过程中的处理不当容易导致的安全事故频繁发生，对铁路运行系统产生不容忽视的影响；再其次是进行可靠性、维修性参数的选择，需要注意的是在铁路系统中，对铁路信号设备的选用参数一定要简化，根据有关标准进行重点考虑相关参数操作；然后是在进行最终的合同指标确认之前，对铁路信号设备的可靠性及维修性的靠靠指标进行确认。
第三，在其他方面的努力。国家政府可以将铁路信号设备的可靠性作为一门系统工程来开展相关活动，将可靠性一直贯穿于铁路信号设备的整个生命周期中，这意味着铁路部门必须转变对铁路信号设备可靠性的发展观念，改变原来仅仅是依据批量生产的产品时候对铁路信号设备的可靠性进行评估的做法，而是采取措施从根本上提高铁路信号设备的可靠性。在根据具体情况选择正确的可靠性模型的基础上，注重对可靠性相关数据的收集工作，将铁路信号设备生命周期中的各项数据按照它的实际物理背景进行收集，整理存入数据库中，并对其进行研究分析，结合不断发展的科学技术，尝试着研究适合铁路信号设备的可靠性分析软件，对相关数据进行优化检验，并利用功能强大的分析软件实现对铁路信号设备的可靠性进行预测分析。还可以建立第三方可靠性评估机构，提高可靠性验收结果的公平公正程度。
结语：基于铁路信号设备在铁路运行过程中的重要作用，必须加强对其可靠性的研究分析，为当前处于初级阶段的铁路信号设备可行性分析评估提供一个新的思路及发展方向，即铁路信号设备可靠性完整体系的建立，并朝着这个目标更加深入的开展可行性相关项目，真正发挥其指导好引领的作用。
参考文献：
[1] 赵传敏，王东超，韩风琴.铁路信号设备电源监测系统的探讨与改进[J].铁路计算机应用.2009（06）
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[4] 李永华，卢碧红，兆文忠.铁路重载货车RCM管理体系理论框架研究[J].大连交通大学学报.2009（02）
现代建筑及其相关设计的可靠性 第4篇
1.1 建设结构的简介
建筑结构是指在现有的或者计划建设的建筑物之中, 由建筑材料做成用来承受各种荷载或者满足人们的物质和文化需求, 从而起到骨架和支柱作用的空间受力体系。建筑物的作用总体来说, 是为了满足人们的某种需求, 给人们提供基本的休息场所之余, 提高人们的精神需求。当然由于建筑物在实际的建设之中使用的原材料不同, 便可以依据原材料的差异来对建筑物进行分类:混凝土结构、砌体结构、钢结构、木结构和组合结构等其他类型。建筑物细分可以有钢筋混凝土框架结构, 剪力墙结构、框架剪力墙结构、框架筒体结构和筒体结构。框架筒体结构和筒体结构应用于超高层建筑结构。
1.2 钢筋混凝土结构的简介
科技发达的今天, 钢筋混凝土结构成为建筑的主要使用材料。所以, 如今的建筑结构大多由梁注、钢板、木柱组成。其特点是框架结构布置灵活, 采用整体设计结构, 具有较大的活动空间, 居住比较安全, 使用比较方便。
但是由于有混凝土框架结构的柱截面较大, 一般不适合用作家具布置和装修, 混凝土的结构坚固笨重, 会影响室内建设的改变, 所以, 人们会在室内改造时尽量减少混凝土方面的改变, 减轻施工程序。为了减少混凝土带来的压力, 切实符合居民的实际需求, 在新建住宅中出现了一种异形柱框架轻型住宅结构和短肢剪力墙结构体系。异形柱框轻住宅与其他传统结构相比, 具有以下特点:由T形边柱、十字形中柱、L形角柱组成框架受力体系, 其柱间填充墙与体壁同厚, 室内不出现柱楞便于使用, 填充墙采用轻质保温隔热材料, 因墙体减薄, 与砌体结构相比可增加使用面积。异形柱框轻住宅结构体系和短肢剪力墙结构体系在多高层住宅中的应用方面具有广阔的发展前景。框架间的填充墙多采用轻质砌体墙。这些轻质墙体材料种类较多, 如非承重黏土空心砖, 加气混凝土砌块, 空心焦渣混凝土砌块、轻钢龙骨石膏板、石膏空心墙板及多中复合轻质隔墙板。这些轻质墙体起围护和分隔空间的作用, 装修时可以开洞或拆除。
1.3 改善的设计思路和方案
装修是改善建设的重要手段之一, 是人们现在改变房屋建筑的主要方式, 所以装修兼有装饰及修饰的意思, 其核心就是一个“饰”字, 未经装修的砌筑墙面是凹凸不平的, 刚浇筑的混凝土构件表面也不规则地存在着施工缺陷, 它们都不可能给人以美感, 因此, 对建筑基本构件进行装修就成了室内设计的重要内容。
除了常规的刷浆、抹灰装修外, 为了调理空间, 常常还需要另加艺术装修。因为, 形、色、质是视觉领城里同一层次的三大信息量, 故艺术装修常常田绕一个“饰”字, 对结构空间或饰之以形, 或饰之以色, 或饰之以质, 或饰之以图。一般说来, 建筑的结构空间在很大程度上限定了室内空间的形态, 但这并不意味着室内设计就完全无所作为。通常, 规则严谨的几何构图空间, 具有端庄肃穆的气氛;不规则的自由构图空间, 则给人一种自然、灵活的感觉:大尺度空间, 宏伟、开阔:符合常情尺度的空间, 亲切、富于人情味。因此, 针对结构空间的形状及尺度, 在室内设计的装修中, 可以调理墙面的虚与实、隔断的透与合、地面的起与伏、顶棚的升与降, 力争使结构空间形态更趋完美。另外, 室内的立柱或倚柱, 既可以装修成有棱有角的棱柱形, 以突出它的坚挺的性格, 也可以装修成光滑的园柱形, 以形成柔和的情调。此外, “线”在室内装修中也极富表现力, 可以改善空间感.例如, 各种线脚抹灰能免除墙面的单调感;竖直浅条, 如墙面拉灰条能引起空间增高的感觉, 柱身槽线将使立柱增加挺拔的气势;水平线束会使空间变得似乎宽敞些或深远些;各种形式的分格线 (方形、矩形、菱形等) 能够丰富顶棚的形象。
2 建筑设计
2.1 建筑设计含义
建筑设计是指建筑物在建造之前, 设计者按照建设任务, 把施工过程和使用过程中所存在的或可能发生的问题, 事先作好通盘的设想, 拟定好解决这些问题的办法、方案, 用图纸和文件表达出来。作为备料、施工组织工作和各工种在制作、建造工作中互相配合协作的共同依据。便于整个工程得以在预定的投资限额范围内, 按照周密考虑的预定方案, 统一步调, 顺利进行。并使建成的建筑物充分满足使用者和社会所期望的各种要求。
2.2 设计核心
建筑师在进行建筑设计时面临内容和形式之间的矛盾;需要和可能之间的矛盾;投资者、使用者、施工制作、城市规划等方面和设计之间, 以及它们彼此之间由于对建筑物考虑角度不同而产生的矛盾;建筑物局部和整体、这一局部和那一局部之间的矛盾等这些矛盾构成非常错综复杂的局面。而且每个工程中各种矛盾的构成又各有其特殊性。所以说, 建筑设计工作的核心, 就是要寻找解决上述各种矛盾的最佳方案。通过长期的实践, 建筑设计者创造、积累了一整套科学的方法和手段, 可以用图纸、建筑模型或其他手段将设计意图确切地表达出来, 才能充分暴露隐藏的矛盾, 从而发现问题, 同有关专业技术人员交换意见, 使矛盾得到解决。此外, 为了寻求最佳的设计方案, 还需要提出多种方案进行比较。方案比较, 是建筑设计中常用的方法。从整体到每一个细节, 对待每一个问题, 设计者一般都要设想好几个解决方案, 进行一连串的反复推敲和比较。即使问题得到初步解决, 也还要不断设想有无更好的解决方式, 使设计方案臻于完善。
3 建筑结构可靠度设计的实用方法
3.1 针对结构的功能、重要性以及业主需求, 在明确设计使用期
的基础上, 考虑耐久性退化对结构可靠度的影响, 提出了钢筋混凝土结构预期使用期可靠度设计的概念。结构预期使用期可靠度设计应考虑不同环境可能引起的耐久性退化、不同预期使用期的荷载水平差异以及预期使用期内结构构件抗力退化的定量指标。
3.2 根据我国规范的可靠度设计原理, 提出了在给定环境下不
同预期使用期结构可靠度确定原则, 给出了钢筋混凝土结构预期使用期可靠度设计的实用方法。该方法归结为在预期使用期内结构构件可靠度指标不能低于现行规范的标准, 这一要求具体通过定量考虑构件在使用期内抗力衰减、提高初始可靠度指标来实现, 然后按现行设计方法转化为含耐久性折减系数 (或称抗力折减系数) 的荷载-抗力分项系数设计表达式。该方法形式简单, 易于设计人员掌握和实施。
3.3 针对五种代表性的钢筋混凝土构件, 给出了不同预期使用
期耐久性设计参数, 包括各代表性构件可靠指标衰减随使用期的变化、考虑耐久性的不同预期使用期设计可靠指标和实用设计表达式的耐久性折减系数。通过钢筋混凝土构件设计算例验证了本文方法的有效性, 比较了50年和100年预期使用期下考虑和不考虑耐久性影响的构件配筋、初始可靠指标和预期使用期末可靠指标。
4 结束语
结构设计可靠度的高低, 是国家经济和资源状况、社会财富积累程度以及设计施工技术水平与材料质量水准的综合反映。提高结构设计可靠度时, 结构的直接造价将有所提高, 而维修费用将减少, 投资风险亦将减少;如果降低工程造价, 则维修费用和投资风险都将提高。所以, 确定建筑的结构设计可靠度, 实际上是在结构造价与结构风险之间权衡得失, 寻求最优的选择。
摘要：经济全球化进程不断加深, 使得各国经济不断发展, 文化和习俗等方方面面的影响和深入也不断发生着改变, 建筑自古以来是人们躲避灾难和野兽攻击的场所, 也是人们休息的场所。但是, 随着人们精神需求的改善, 文章立足于基本的建筑知识, 结合我国建筑的实际情况讨论了现今的建筑设计问题, 为以后的建筑提供了有利的条件。
关键词：经济发展,建筑结构,相关设计
参考文献
提高农网供电可靠性的措施分析 第5篇
摘要：随着社会的高速发展，农村的生产与生活对供电可靠性都提出了新的标准与要求，本文分析了农网供电可靠性的影响因素，提出相应的提高农网供电可靠性的措施，希望能够提升农村电网供电的可靠性。
关键词：农网；供电；可靠性
引言
提高农网供电可靠性对农村经济的稳定发展有着重要的意义。但是现阶段农村供电企业的工作存在一定的问题，如果供电企业不能对配电网进行定期的管理与维护将会降低供电企业的供电可靠性，这样既不利于农村经济的发展，也不利于社会的稳定与和谐。因此供电企业应制定相应的发展策略，把提高供电工作的稳定性作为发展的根本目标，及时解决供电过程中出现的问题与故障，促进新农村的建设与农业的发展。
1.农网供电可靠性的影响因素
1.1电网结构不合理
农村的电网结构不合理也是影响农村电网供电可靠性的主要因素之一，我国农村的电网大都是在没有很好的进行电网结构设计的前提下进行的，使得当前农村配电网网架结构十分薄弱，供电半径大，导线截面小。尤其是线路手拉手比例低，线路无互代能力，可靠性差，停电往往是一停一片，一停一线。
1.2配网装备水平的影响
由于农村的地处偏远，交通不发达，以及用电设备和线路的分布较广等因素，而无法对农村的配电网的设备进行更换。因此，目前我国的农村中使用的配电网的装备大都是很多年前的产品，这些用电设备和线路中的电缆和绝缘化导线率低，在电能输送中造成的损耗量也比较大，而且更容易损害，从而影响供电可靠性。
1.3设备故障与线路故障
在影响农村电网供电可靠性的因素中，最重要的就是设备故障和线路故障问题，目前在我国的农村电网中，用电设备和线路大都处于露天状态下，受外界环境的影响较大，长时间的风吹日晒会使电线外的绝缘胶皮老化，从而导致电线外露，而在雷雨天气下，用电设备和电线极易引雷，一旦被雷袭击，就会导致农村大面积的停电，从而影响用户的正常用电。
1.4线路缺乏运行维护与管理
线路缺乏运行维护和管理也是我国农村目前影響电网供电可靠性的因素之一，由于供电设备和线路大都处于露天的状态，因此，更容易受到外界的环境的影响，从而出现损坏，所以，为了保证电力系统的正常运行，供电所需要定期的对电网的各个部分进行维护和检修，但是，大部分的农村中的电网线路都缺乏运行维护和管理，严重影响了电网供电的可靠性。
2.提高农网供电可靠性的措施
2.1优化农网接线方式
目前配网常用的接线方式有树状式和多电源环网接线开环式两种。（1）在农网改造和建设的设计上，要尽量采取多电源环网接线开环式结构，通过联络开关，使用户有到两个或以上的电源供电，在一个电源停电时可由转化为另一个电源点供电，有效提升供电可靠性。矿山、医院、泵站等高危用户特别要采取这种方式。（2）对确无备用电源的单电源接线的配电网结构，要对其配网主干线实行分段管理，装设分段断路器。对于分支线路，在用户数量很多时，也可使用分段断路器控制每条线路的用户数量，配电网的分段管理有助于实现停电的分片化控制，避免整条线路全停可以有效减少各类计划和非计划的停电时间，缩小停电范围。
2.2提高农网设备技术水平
（1）在农网的设备选用上应尽量按照国家电网公司等企业制定的行业标准选择相应的设备，在配网的设计、选材、施工、验收上按照标准化流程开展，要严把入网设备的质量关，对于断路器、跌落式熔断器、开关柜、避雷器等重要设备特别要择优使用，优质的设备不但能显著降低配电网的故障次数，同时也能增强配电网在雷暴等极端天气下稳定性。（2）全面提升农网线路的绝缘化率和电缆化率。对经济、地理条件不足的地区，建议裸导线更换成绝缘线，可显著降低线路的故障率。对于城市化程度较高的地区，建议新建设的线路全部采用电缆线路，并充分考虑地方发展需求留足容量，并最好实现电缆入地敷设，不仅故障率低，而且美观大方。（3）全面安装配电网络故障指示器。建议供电企业根据自身配网的规模全面安装故障指示器，并建立与之联动的预警通信网络，能够在配网故障发生的第一时间告警并判断故障原因及位置，方便抢修工作开展，减少故障停电时间。
2.3提高故障处理技术水平
（1）实施带电作业。在农网检修工作中，对处理节点发热、更换绝缘子、清扫设备、T 接线路等工作，实施带电作业，将会明显减少线路停电时间和次数，进一步提高供电可靠性。带电作业可顺利完成对供电线路的不停电检修，带电作业的有效运用能够成功的降低处理停电工作的时间，最大程度上达到用户不出现停电或者降低停电次数的目的，以此提升供电设备检修的针对性，促使配电网供电可靠程度的增加。配电网带电作业、配电网自动化等科学技术都能够在配电网供电工作当中得到有效的运用。（2）应用先进的技术设备和信息系统，提高状态姜秀技术水平。状态检修所运用的是科学的分析及诊断方法，对供电设备运行状态进行全面把握，找准检修最佳时机，这样能够有效降低供电设备出现破损或者停电次数较多的情况发生，同时还能够促使供电设备检修具有一定的针对性，使得配电网供电可靠性能得到明显提高。
2.4强化配电网运维管理
加强配电网运维管理，实施配电网设备的状态检修，进行配电网设备评级管理，尽早发现设备故障并予以消除，减少停电事故的发生，是提高供电可靠性的另一条重要途径。运维部门应对容易发热的设备或部件建档编号，落实管理责任，并根据季节特点做好设备易发事故的预防工作；建立详细的巡视记录，对查出的缺陷，按轻重缓急安排检修计划，并逐步消除；对雷击多发区域，要合理安装线路防雷装置，做好防止雷击线路引起设备故障的措施；经常检查防雷装置引下线和接地体的锈蚀情况，检测配电网设备接地电阻；给断路器、配电变压器加装绝缘护罩，防止小动物造成设备相间短路。
2.5建立完善的配电网可靠性管理制度
（1）成立供电可靠性管理领导小组，建立健全供电可靠性管理网络，明确可靠性管理工作责任部门，设置可靠性管理岗位。（2）供电可靠性管理的技术人员，需要重新认识供电可靠性管理工作的重要性，转变思想观念和工作模式，全面高效地推动供电可靠性管理工作的开展，实现供电可靠性指标的可控、在控、能控，实现“指标粗放管理”向“指标量化、过程细化”管理模式转变，实现“事后统计”向“超前预控”管理模式转变。（3）实施可靠性管理流程。进行供电可靠性指标的分解，配电网作业实行“先算后停”，这是增强指标预控能力的一种强有力手段。此外，加强停电控制，合理优化电力设施的停电范围、停电次数和停电时间，减少停电对用电客户造成的影响。加强综合检修计划管理，将生产计划及作业计划纳入停电平衡管理中。
3.结语
综上所述，供电企业一定要全面掌握供电地区的实际状况，以因地制宜为基本准则，要能够在短时间、最小投入的前提下，促使企业配电网供电可靠性得到有效提升。对于供电可靠性指标滞后的区域，将重点放在供电网正常运行及综合停电等工作的管理上，供电可靠性指标较高的区域，将着重点放在优化电网结构、带电作业等内容的管理。只有提高配电网供电可靠性才能够促使我国电力企业得到快速健康的发展。
参考文献：
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[3]张强.提高供电可靠性的若干建议分析[J].科技传播，2013（22）.
配电系统可靠性分析 第6篇
大多数的配电系统都是在电力系统的最后, 它有效地将电源系统和用户的相关设施进行了系统性的连接, 而配电系统在整个环节中承担着对用户分配电能、供给电能的作用, 主要包括配电变电所和高低压配电线路的网络方面的设备, 配电系统的电压也是随着电力系统的容量而确定的, 我们根据实际情况对用户供给是有不同的规定的。目前我国的电压等级分为高压、中压、低压三种情况, 其中在220k V以上的电压称之为输变电系统, 但是随着城市地区供电容量的变化, 使得一些较大城市也将220k V的线路引入了市区当中进行相应的配电, 从这一点看, 现阶段配电系统是很难从电压的层面来明确划分等级的, 目前主要划分的标准是按照配电系统的功能来进行相应的区分。
2 配电系统的特点
第一, 配电系统设备的分布在我国非常广泛, 而且配电系统受外界因素的影响也是非常大的, 相同设备有可能会因为使用位置和环境的不同而发生变化, 所以说我们对配电系统可靠性的研究也要从系统的整体观点出发才可以。
第二, 配电系统的结构、型号、规格的大小其实是随着用户的不断增长而增长的, 而且如果检修的方式不一样, 也会导致配电设备的更换, 此时配电系统和设备的相关性能就需要很长的一段时间才能够统计出来, 而这种统计出来的数据才更能够体现出规律性的特征。
第三, 配电系统的基础性部件就是配电设备, 但是目前已知的配电系统的结构型式和所运行方式的样式是非常多的, 比如说有放射式结构, 网状结构等。所以说一旦设备出现故障或者存在缺陷的时候, 就会对用户的使用造成很大的影响, 因此, 为了更加系统地反映出设备的特性, 要对配电设备的特性数据进行不间断地统计。
3 配电系统可靠性分析的内容
对于配电系统的可靠性研究, 我们现阶段分析的方向主要是在以下几个方面进行的:
第一, 要确定好配电系统的相关可靠性指标, 这也是整个配电系统运行可靠性的最基本的因素;第二, 对配电系统可靠性的指标进行全面的统计, 统计后要对其进行评价, 对已经在运行的系统和设备要从最开始设计到最后的安装的一整套环节进行系统明确的指导;第三, 要采取与配电系统相配套的措施来进一步地确保配电系统可靠性的实现。
4 配电系统可靠性指标建立的原则
第一, 要作为能够真实反映配电系统以及自身设备结构的原则性指标, 还要及时地考虑到系统对用户的一些影响, 要把它作为一个衡量不同因素的尺度。
第二, 配电系统的可靠性指标一般情况下都是可以从配电系统所运行的数据中计算出来, 这里所指的数据包括历史数据和新出现的数据。
第三, 配电系统可靠性指标可以有效地应用于配电系统可靠性计算技术当中, 也能够从元件数据当中实行计算。
5 配电可靠性分析方法
5.1 解析法
解析法的出现源于马尔代夫模型, 运用数学的方法从数学模型当中来估算可靠性的相应指标, 解析法在实际的工作当中会被使用很多, 主要是因为目前大多数的系统都是和数学模型紧密相关的, 都可以用数学模型的形式进行描述, 现阶段解析法主要应用于估计负荷点和系统的可靠性指标的平均值, 但是它在指标变化的时候并不提供什么信息。解析法在一定程度上描述了在实际的系统当中出现的因果关系, 大多数情况下都是可以得到准确的结果, 但是一旦系统出现较为复杂的情况的时候, 教学的方程就会出现相应复杂的情况, 这时系统还需要进行进一步的简化。
5.2 模拟法
模拟法的出现很大一部分因素都是在计算机的随机实验中出现的, 模拟法就是将系统有效的分成多个元件, 这些被划分出来的元件可以通过相应的概率分布估计出来, 通过实验就能够得到最终的结果, 我们所说的模拟法其实就是一个大型的统计实验, 利用数值计算的方法来重现整个配电的过程, 过程的选择是随机的, 如果需要进行制定也是可以的, 最终统计模拟的结果可以得到所需要的可靠性指标估计值, 这种实验的计算结构是很简单的, 可是要注意的是计算出来的误差和试验的次数也是有一定关系的, 而为了更好地降低试验的误差, 所以要适当地增加试验计算的时间。
6 提高配电系统可靠性的技术措施
加强系统的网架建设, 进行相应的配电系统改造。要想真正地提高供电系统的可靠性, 还是要从具体的电网规划、安装、运行和改造等多个方面入手, 运用科学的力量, 提高我国供电网的建设, 电网建设的前期投入是非常大的, 这就需要进行相应的调控, 要确保建设资金和技术人员的充足, 要做好建设电网之前的相关准备工作, 按照制定出的电网规划标准, 准确地做到电网安全传输, 逐渐地改善配电电网的结构。
此外, 我们还要选用质量高的元件, 比如说主变压器的选择, 要选择那种有载调压的, 并且是低损耗的, 对于避雷器的选用, 不管是高压还是低压, 避雷器的选择都是选用氧化锌避雷器。我们还要积极地开展带电作业, 因为在实际的问题当中, 一般要安排计划停电, 但是这种情况一出现就会对当地的用户带来非常大的不便, 从而引起很多不必要的矛盾, 我们为了避免此类矛盾的发生, 可以适当地开展带电作业, 以此来提高供电的可靠性。
摘要：配电系统是目前能够直接联系到用户的, 也是与用户密切相关的系统之一, 它的供电情况会直接影响到用户。本文对配电系统的可靠性方面做进一步的分析和研究, 并且通过分析影响系统可靠性的因素, 提出一些措施和建议。
关键词：配电系统,可靠性,分析,研究
参考文献
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[2]刘明波, 邱朝明.带有复杂分支子馈线的配电系统可靠性评估[J].电力系统自动化, 2002, 26 (4) :40-44.
现代可靠性分析 第7篇
轨道交通车辆是城市轨道交通系统中最关键、最复杂的系统之一, 涉及机械、电气、控制、材料等多领域。在城轨车辆系统中, 客室车门系统占有重要的位置。根据国内外统计, 在轨道交通车辆系统中, 客室车门系统的故障数占车辆系统总故障率的比重高达30%[1]。统计数据表明, 客室车门系统严重威胁了客车运行的安全性。因此, 对城轨车辆客室车门系统进行可靠性分析以及应用研究, 对于保证城轨车辆运行安全具有十分重要的意义和实用价值。
为了有效地降低客室车门的故障, 确保列车的正常运营, 本文在对地铁车辆进行故障模式分析的基础上, 结合故障历史数据建立车门的故障树, 通过定性分析底事件故障, 确定最小割集。采用定量分析的方法进行系统顶事件可靠性计算, 从而分析系统故障发生概率。
1 故障树的基本概念
故障树分析, 就是通过建立以确定的系统故障事件为顶事件, 按照由总体至部分、由顶事件到底事件的故障树, 以直接造成故障事件的可能因素为枝干, 以不能分解的零部件的故障模式为枝叶, 直观展示故障的传播[2,3]。
1.1 故障树定性分析
故障树的定性分析, 最主要的作用是找出导致顶事件发生的故障模式及其集合{Ei}, 即求出故障树的所有最小割集。最小割集可以帮助判别潜在的故障, 判定系统可靠性最薄弱的环节, 为指导故障诊断、改进维修方案提供决策。常用的求最小割集的方法有两种:下行法和上行法。这两种方法都是通过严格的演绎法求得系统故障模式, 能发现系统的潜在故障, 避免遗漏。
1.2 故障树定量分析
故障树的定量分析主要有两部分:1) 根据系统各底事件的发生概率求出系统的发生概率。2) 求出各底事件或最小割集的关键重要度, 根据关键重要度的大小排序可找出最佳排故次序, 确定薄弱环节。
在计算顶事件发生概率时, 通常由于复杂故障树的最小割集数目较大, 采取近似的方法计算顶事件的概率。常用方法有:
1) 由容斥定理部分项近似法。设系统有N个最小割集, 分别为E1, E2, …, En。则使用容斥定理计算得到系统失效的顶事件的概率P (T) 为:
在计算中, 采用前两项的平均, 则系统故障发生概率为:
2) 独立近似法。除了相斥事件和的公式最为简单外, 独立事件和的公式也比容斥定理计算量小得多, 根据经验, 割集发生概率<0.1时, 采用独立近似得到的计算结果往往能满足要求。
在计算单元的关键重要度时, 定义关键重要度为系统故障概率变化率和导致该变化率的单元故障概率变化率的比值。单元关键重要度可以同时反映该单元的单元概率重要度的影响, 和该单元故障率改进的难易程度, 因此是最重要的重要度指标, 其计算公式如下:
式中, Icr (j) 为第j个单元的关键重要度;Qs为系统故障发生概率。
2 塞拉门系统的故障树建立
2.1 塞拉门系统简介及故障模式分析
城市轨道车辆自动塞拉门系统由门扇、机构和控制系统组成;门扇包括门板、玻璃、胶条和其他零件等;机构包括驱动装置、传动装置、承载导向装置、锁闭装置、操作开关等;控制系统包括电子门控器 (EDCU) 、执行器件、检测器件等。每扇客室车门均有开启和关闭、障碍物检测、紧急开门及退出服务等功能[4,5]。车门系统原理图如图1所示。
车门执行开关门动作时, 门控器发出开关门指令控制电机驱动, 电机通过锁闭装置与传动装置连接, 门扇在承载导向等机构辅助作用下完成相应的开关门动作。内外部操作开关供乘客或司机在紧急情况下手动解锁开门。
车门系统的功能就是方便乘客通行, 为避免不可预知的危险发生, 车门系统控制机制被设计趋向关门操作或保持关门状态, 这样可以最大限度地保障乘客安全。车门系统若不能良好地完成开关门等功能, 则认为车门系统出现故障。结合客室车门故障历史和故障模式分析, 本文针对车门故障进行详细、系统的分析, 总结主要有以下车门故障现象:
1) 车门开门动作故障, 是指列车进站时司机按下开门按钮出现车门不能打开或者车门打开延时;
2) 车门关门故障, 是指司机按下关门按钮时出现车门不能关闭、车门关闭延时等;
3) 车门自动开关门故障, 是指车门在列车运行时自动打开车门, 车门在开启时自动关门;
4) 车门指示灯故障, 是指开门时黄灯异常闪亮或者不亮, 关门时指示黄灯常亮, 车门切除红灯常亮等故障;
5) 车门开关门异响故障;
6) 操作装置故障, 指解锁复位难、不能紧急解锁等内外操作装置故障和车门切除功能故障。
对车门系统进行分析得到, 车门故障模式一般包括机械故障和控制故障两部分。机械故障一般包括机械形位变化 (位置失调) 引起的故障、机械零部件损坏引起的故障和质量退化引起的故障。控制系统故障主要包括电子元件功能退化引起的故障, 如EDCU故障、车门行程开关故障等。
2.2 塞拉门系统故障树建立
根据塞拉门故障模式分析建立车门故障树模型, 图2为塞拉门系统故障树模型, 图3为塞拉门系统故障树模型子节点。由故障树可知, 直接引起列车车门系统未能正常工作的主要原因有5个中间事件;直接和间接引起这5个中间事件的共有10个中间事件和38个基本事件, 表1所示为车门系统故障树的事件列表。
3 车门系统的可靠性分析
3.1 定性分析
采用上行法计算车门系统故障树的最小割集, 得到车门系统故障树的布尔表达式如式 (5) 所示。
因此车门系统故障得到38个最小割集, 可知车门系统故障的最小割集均为一阶割集, 形成如此多的一阶割集, 主要是因为该车门系统的各功能单元没有冗余单元, 并且在系统工作流程中这些功能单元都是必不可少的。对这样的系统结构, 要保证系统可靠性达到一定的高水平, 必须严格保证单元可靠性, 在设计和制造过程必须采用相应措施, 对最小割集对应的相关零部件的设计、研制、装配等过程更应该严格要求、严格把关。
3.2定量分析
根据现有资料、经验和广州地铁运营线近几年积累的故障记录, 统计得到城轨车辆车门系统的各底事件的失效概率λi, 在列车实际运行中, 每列车平均每天运行时间为12 h, 列车回库后即进行日检, 保证第二天的运行质量。因此在计算系统部件发生概率时, 取各元件的工作时间t为12 h。由统计时所得的底事件的故障率, 计算可得各基本事件的发生概率为F (i) =1-exp (-λit) [6], 则底事件故障发生概率如表2所示。
采用式 (2) , 计算得到车门系统故障树顶事件的发生概率Fs和系统可靠度Rs分别为:
故知城轨车辆车门系统的故障发生概率为0.038 8, 车门系统的可靠度为0.961 2。计算结果表明车门系统的可靠性保持在较高水平, 这与广州地铁运行的情况相符。
根据式 (5) 计算得到车门故障树最小割集的关键重要度如表2。根据重要度的分析, 可得出EDCU内部模块故障 (x6) 、螺母副故障 (x33) 、锁闭开关S1故障 (x8) 、关门到位开关S4故障 (x9) 的概率重要度和关键重要度均比其他组件要高, 为影响车门系统可靠性的关键部件, 加强对这些部件的维护和管理, 可以提高车门系统的可靠性。
4 结论
研究城轨车辆塞拉门系统的可靠性, 首先分析塞拉门系统故障模式, 然后建立塞拉门系统故障树模型, 最后采用故障树定性定量分析方法, 计算得到塞拉门系统整体的可靠度指标———故障率和初始事件的关键重要度指标。
车门系统故障树分析结果表明影响车门的主要部件有EDCU、螺母副故障、行程开关、丝杆故障等。在分析车门系统故障时发现, 影响车门运行性能的因素除了系统部件性能因素, 还包括外部环境因素、人为因素等, 如司机误操作、乘客擅自启用紧急设备等。通过将故障多发的薄弱环节反馈给技改人员, 可以制定更加合理的改进方案, 比如针对薄弱环节, 可设计冗余结构, 针对人为因素, 可加强乘客的相关知识的教育, 最终改善车门运行性能, 提升地铁公司服务水平。
参考文献
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汽车轮毂轴承可靠性分析 第8篇
在可靠性设计方案的研究中, 常常依据系统和单元之间的可靠性功能关系, 计算所设想的系统可靠性指标。系统的可靠性计算的方法基本上有:串联系统的可靠度计算、并联系统的可靠度计算和串并联系统的可靠性计算。
1.串联系统的可靠度计算
如图1所示, 为串联系统的逻辑框图。
2.并联系统的可靠度计算
如图2所示, 为并联系统的逻辑框图。
3.串并联系统的可靠度计算
图3为串并联混合系统的逻辑框图。
二、基于威布尔分布的可靠性寿命试验模型建立
疲劳失效是机械零部件在变应力作用下的主要失效形式, 在零部件高应力区出现初始裂纹, 并在循环应力下扩展, 最终断裂。一般情况下, 轴承的失效形式为疲劳失效, 因此轴承寿命可靠性模型主要基于疲劳寿命模型建立。
威布尔分布模型是瑞典物理学家Waloddi Weibull在1951年研究球轴承的疲劳寿命分布时提出的。由于威布尔分布是基于最弱环节模型或串联模型得到的, 能够充分反映材料缺陷和应力集中源对材料疲劳寿命的影响, 而且具有递增的失效率, 所以将它作为材料或零件的寿命分布模型或给定寿命下的疲劳强度模型是适合的。
若将轮毂轴承作为一个由内圈、外圈、滚动体、保持架和润滑脂组成的系统, 由串联系统的可靠性模型, 轮毂轴承的可靠度函数可由式 (1) 表达, 用式 (2) 计算。
式中:i———角标, 1、2、3、4、5分别代表内圈、外圈、滚动体、保持架和润滑脂;
式中, ms———轴承寿命分布形状参数;
ηs———轴承寿命分布尺度参数。
式中的ms、ηs表示轴承的可靠性模型参数, 需要使用迭代法或图解法来求解。
三、轮毂轴承寿命试验
1.试验数据获取
(1) 试验设备
试验设备主机采用杭州轴承试验研究中心的ABLT-1A轴承寿命试验机, 本试验机主要用于滚动轴承疲劳寿命强化 (快速) 试验。主要由试验头、试验头座、传动系统、加载系统、润滑系统、计算机控制系统等部分组成。
(2) 试验轴承样件
轴承样件选用某公司生产的汽车轮毂用双列角接触球轴承。
(3) 试验条件
a) 加载:根据轮毂轴承在中型轿车上的平均使用工况对其进行加载。轴向加载19.2k N, 径向加载17.31k N, 基本额定动载荷50.3k N;
b) 转速:试验转速设定为轴承寿命试验 机最高转 速的一半 , 即5000r/min;
c) 温度:试验轴承温度一般不高于90℃, 试验机主轴轴承温度不超过120℃;
d) 润滑:采用普通N32# 机油润滑与冷却。
(4) 研究流程
ABLT-1A轴承寿命试验机———获得试验数据———威布尔参数估计———得到形 状参数和 尺度参数———两参数威布尔数学模型———轴承可靠度。
2.试验数据处理与分析
本文将轴承作为1个串联系统, 轴承的2个内圈, 1个外圈, 10个滚动体和1个保持架是该串联系统的元件。对数据进行分析时, 每个轴承的试验数据是一次定时截尾试验数据。试验类型为疲劳试验, 共计进行10个轴承的试验。当轴承中某一元件发生失效时试验截止, 并记录试验时间。如试验时间超过250h, 可截止实验, 并在“失效元件”一栏中记录“未失效”。试验结果如表1所示。
试验数据总结如表2所示。
由得到的试验数据, 使用数值计算软件, 得到轮毂轴承样件的可靠性模型估计参数值, 如表3所示。
根据表3所示数据, 可以得到不同时刻t对应的轴承可靠度Ri (t) , 根据估计值, 得到轴承各元件的可靠度曲线如图4所示。
由图4可知, 轮毂轴承中的滚动体的可靠度比较高, 因为轮毂轴承在制造时对滚动体做了相关的热处理, 增强了其使用性能。轮毂轴承的内圈是可靠度较差的一个元件, 轴承内圈受力较大, 这与轮毂轴承有限元分析的结果相同, 可以以此为依据, 在制造过程中考虑对轴承内圈进行特殊处理, 以延长轴承的使用寿命。
由串联系统可靠度的计算方法, 将数据 (t, Ri (t) ) (i=1、2、3、4) 进行最小二乘拟合。最小二乘拟合是一种数学上的近似和优化, 利用已知的数据得出一条直线或者曲线, 使之在坐标系上与已知数据之间的距离的平方和最小。通过最小二乘拟合, 可以得到轴承寿命的分布估计值为, 由此得到轴承的可靠度函数为
对应的可靠度曲线如图5所示。
由图5可知, 轮毂轴承在100~300h的时间段内, 可靠度迅速减小, 当轴承运行700h之后, 可靠度变得较小。此外, 由试验结果可知, 轮毂轴承系统中, 内圈是最容易损坏的, 是影响系统可靠性的主要因素, 若想提高系统的可靠度, 须优先从内圈考虑, 如使用强度和耐磨性更高的结构钢, 采用更先进的淬火工艺。从寿命计算中可知, 零件的表面粗糙度也会严重影响其使用寿命, 因此对轴承内圈采用更先进的抛光工艺也是提高其可靠性的有效手段。
四、小结
软件可靠性及其测试分析 第9篇
随着计算机和软件在各行业中应用的日益广泛和深入, 软件故障正逐渐成为导致计算机系统失效和停机的主要因素。一些重要领域, 例如军用作战系统、民航指挥系统、银行支付系统等, 一旦发生严重级别的软件失效, 轻则造成经济损失, 重则危及人们的生命安全, 甚至国家安全。因此, 发展以发现软件可靠性缺陷为目的的可靠性测试技术迫在眉睫。
1 软件可靠性的定义
在规定的条件下, 在规定的时间内, 软件不引起系统失效的概率, 该概率是系统输入和系统使用的函数, 也是软件中存在的缺陷函数。系统输入将确定是否会遇到已存在的缺陷。在规定的时间周期内, 在所述条件下程序执行所要求的功能的能力。
2 软件可靠性测试
软件可靠性测试是软件测试的一种形式, 是针对软件的某个重要质量特性, 使用一定的测试用例对软件可靠性进行测试的过程, 其目的可归纳为三个方面: (1) 发现软件系统在需求、设计、编码、测试、实施等方面的各种缺陷; (2) 为软件的使用和维护提供可靠性数据; (3) 确认软件是否达到可靠性的定量要求。
软件可靠性测试由可靠性目标的确定、运行剖面的开发、测试用例的设计、测试实施、测试结果的分析等主要活动组成, 完整的可靠性测试过程如图1所示。
2.1 定义运行剖面
要得到准确的软件可靠性估计必须像在现场真实使用一样对软件进行测试, 运行剖面就是定量地刻画软件使用的方式。
软件运行剖面 (欧空局) :对系统使用条件的定义, 即系统的输入值用其按时间或者它们在可能输入范围内的出现概率的分布来定义:运行剖面={运行, 发生的概率}。
如X、Y为两个不相交的元素, 发生的概率分别为0.8、0.2, 则剖面为:{X, 0.8}、{Y, 0.2}。
以银行的ATM系统为例, 剖面定义如图2所示。
2.2 可靠性测试用例设计
一个典型的测试用例包括以下组成部分: (1) 测试用例标识; (2) 被测对象; (3) 测试环境及条件; (4) 测试输入; (5) 操作步骤; (6) 预期输出; (7) 判断准则; (8) 测试对象的特殊需求。
可靠性测试的主要目的是评估软件系统的可靠性, 因此除了一般情况之外, 还要着重考虑和可靠性密切相关的一些情况, 如表1所示。
2.3 可靠性测试的实施
可靠性测试的难点在于判断测试用例的运行成功与否。在控制系统及其类似的软件中, 失效通常由详细说明、CPU时间或者时钟时间来客观定义。而一般应用系统, 失效的定义需要引入主观性因素, 不仅取决于程序是否符合需求说明的要求, 也取决于指定的性能是否能达到用户的期望。
软件的可靠性数据是可靠性评价的基础, 应使用多台计算机同时运行软件, 增加累计运行时间, 来获得更多的可靠性数据。用时间定义的软件可靠性数据主要有以下几类: (1) 失效时间数据, 发生一次失效所积累经历的时间; (2) 失效间隔时间数据, 两次失效的时间间隔; (3) 分组时间内的失效数, 某个时间段内发生的失效数; (4) 分组时间累积失效数, 到某个区间的累积失效数。此外, 要在测试过程中如实、规范地记录这些数据, 以便为得到客观的可靠性评价奠定基础。
2.4 软件可靠性评估
软件可靠性的评估过程包括三个阶段的内容:选择可靠性模型、收集可靠性数据、可靠性评估和预测。
2.4.1 软件可靠性模型
软件可靠性模型的基本组成有:模型假设、性能度量、参数估计方法和数据要求。下面以广义指数模型为例进行详细介绍。
广义指数模型, 是GB/T 15532-2008《计算机软件测试规范》推荐的四种软件可靠性模型之一, 它将几个众所周知的模型表归纳为一个形式, 用一组公式来表示有指数危险的若干模型, 以简化建模过程。它的主要概念是, 失效发生率正比于软件中残留的故障数, 在两次失效之间失效率保持恒定, 且每个故障被排除之后失效率降低相同的量, 可以用来预测: (1) 经过给定的时间将发生的失效数; (2) 软件生存期内发生失效的最大数; (3) 在给定时间之后将发生失效的最大数; (4) 在给定时间以前所纠正的故障数; (5) 纠正给定数目故障所需的时间。
(1) 模型假设
广义指数模型的基本假设是: (1) 失效率正比于程序当前含有的故障数; (2) 所有失效发生概率相等且相互独立; (3) 每个失效的严重性级别相同; (4) 软件的运行方式与预期的使用方式相似; (5) 引起失效的故障都被立即纠正且不引入新的故障。
(2) 函数表达式
从简单的软件危险函数开始, 即
其中:x是测定项目进展的时间或资源变量;E0是程序中将引起失效的初始故障数;Ec是花费x单位的时间或工作量, 能够发现并纠正的故障数;K是比例常数:每个资源单位或者时间单位, 每个残留故障所引起的失效数。
则残留故障数Er可以表示为:
(3) 参数估计
采用矩量法, 在两个不同的x值处将均值匹配。设总运行数为n, 成功运行数为r, 失效前时间序列为t1、t2、、tn-r, 无效运行时间序列为T1、T2、、Tr, 得到:
其中:
取两个不同的时刻:
联立 (5) 、 (6) 方程式求解, 得到参数估计量:
受到建模计算等的限制, 各个模型或多或少存在一定的缺陷。比如广义指数模型, 它不考虑每个失效可能依赖于其他失效、假设故障纠正过程中不引入新的故障等, 这些在实际软件系统中是很难做到的。因此, 在选择、设计使用模型的时候我们应该考虑多方面的因素, 既要做合理的假设, 也要避免严重不符合实际的情况。
2.4.2 可靠性数据的收集
可靠性数据主要是指软件失效数据, 是软件可靠性评价的基础, 主要是在软件测试、实施阶段收集的, 在软件工程的需求、设计和开发阶段的可靠性活动, 也会产生影响较大的其他可靠性数据。可靠性数据的收集工作必须贯穿于整个软件生命周期。
受软件开发过程中的复杂性以及潜在因素的影响, 可靠性数据的收集工作往往比较困难。首先, 需要及早确定所采用的可靠性模型, 以确定需要收集的可靠性数据, 并明确定义一些术语和记录规范, 如时间、失效、失效严重度等。同时, 还要制定可实施性较强的可靠性数据收集计划, 抽取部分开发人员、质量保证人员、测试人员、用户业务人员参加。
2.4.3 软件可靠性的评估和预测
软件可靠性评估和预测以软件可靠性模型分析为主, 同时作为可靠性模型的补充、完善和修正, 也要在模型之外运用一些统计技术和手段对可靠性数据进行分析。
3 结束语
软件可靠性是软件质量指标体系中极为重要的质量指标之一, 软件可靠性指标的高低直接决定了软件是否能稳定、可靠地工作。软件系统和软件测试过程高度复杂, 影响软件可靠性行为的因素有许多。基于数学模型的软件可靠性测试也不是万能的, 目前不可能将软件系统中存在的错误都排除。但是, 经过可靠性测试的软件系统可以大大降低因软件失效而造成的损失。
参考文献
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矿井通风系统可靠性影响因素分析 第10篇
关键词：矿井 通风系统 可靠性 影响因素 分析
在矿井的生产当中，通风系统是一个动态而且比较复杂的系统，特别是在最近几年发生了很多的火灾事故、煤尘事故以及瓦斯事故，在对这些事故进行了分析之后就可以发生，发生这些事故最主要的原因还是来源于矿井的通风系统。所以对于影响矿井通风系统可靠性的因素进行分析，然后针对这些影响因素找到一定的解决办法是非常有意义的。
1 矿井通风系统可靠性的简单介绍
矿井的通风系统是一个很容易受到多方面因素影响的随机、复杂以及非稳定的动态系统。对矿井通风系统的影响，主要的因素一般就有通风方式或方法是否合理，通风的动力和网络，通风构筑物的一些情况，巷道的封闭与贯通，工作面的转移和推进，自然风压，采取的接替，巷道中的行人、堆积物和行车，生产水平的过渡等一些自然因素。除了这些主要的自然因素之外，还有一些来自管理方面的因素，例如通风管理的相关规章制度，人员的因素以及通风监测系统的合理利用等。
矿井的通风系统具有一些非常复杂的关联属性，具体的一些表现就是系统的时变性、多环性、强耦合性以及可维修性等，所以矿井的通风系统是很容易产生一些事故的隐患以及随机的故障。所以要对矿井通风系统的可靠性进行研究，就应该要对整个通风系统的特点以及对通风系统可靠性影响因素进行全面的分析。
2 影响矿井通风系统可靠性的自然因素
2.1 通风的方式因素。矿井的通风方式主要就是指在矿井当中，进风井以及回风井相对位置的分布方式。矿井的通风方式主要可以分为下面这样四种，分区式、中央式、对角式以及混合式，而矿井的通风方法主要就有压入式、抽出式以及混合式这样三种方法。这样不同的通风方式和方法，它们抗灾害的能力也是不相同的。一般情况之下，让风向往顺向流动而且折返性比较小的通风方式会更加的优越一些。在选择通风方式的时候，就会对井下通风线路的长短有非常直接的影响，同时通风方式还和矿井当中通风阻力的大小有一定的关系；在选择通风方式的时候，对于矿井通风的漏风率大小也是有着比较直接的关系。通风方式和方法的选择，对于矿井通风系统的可靠性有着比较直接的影响。
2.2 通风动力的因素。在矿井的生产过程当中，通风动力一般分成自然动力和机械动力这样两大类。自然动力的主要来源就是自然的风压。在地面的四季温度不断变化的过程当中，自然风压也是会随着不断变化的，矿井在自然风压的作用之下产生的自然通风是一种不能避免的自然客观存在的现象，对于矿井的通风，自然风压有的时候会产生有利的作用，但是有的时候自然风压也会产生不利的作用。如果在一个矿井当中只是依靠自然风压来进行通风的话，因为当自然风压在改变的时候可能也会造成矿井下风流和风向的改变，有的时候甚至会出现风流停滞的情况，所以这样就会使得井下的供风量不是很稳定，对于矿井的安全生产需要是不能够很好的满足。而机械动力主要就包括了主扇风机、辅助扇风机以及局扇风机。而在这几个机械动力当中，对矿井通风系统可靠性影响最直接也是最大的就是主扇风机。而一般的主扇风机又可以分成离心式以及轴流式，它在矿井通风提供动力的时候主要就是通过机械来完成的，主要是负压通风。通过很多的国内外研究和一些相关的实际生产表明，在矿井的通风系统当中，主扇风机的设备有效使用程度是很高的，它虽然对于可靠性的影响非常大，但是主扇风机的设备却不容易发生故障。在矿井的生产过程当中，往往是在掘进或者是对局部的风量进行调整的时候才使用局扇风机来满足生产的需要，在井下部分通风改造比较困难或者是采用其他的一些方法并不能很好的满足生产需要时，也可以采用局扇风机来进行通风。因为采用局扇风机通风的时候，是在整个矿井通风网络当中的某一个分支上面加上了一定的动力，从而来改变网络当中风流的分布状况，所以对于矿井通风系统的可靠性还是会产生一定的影响。
2.3 通风网络的因素。在进行通风、生产或者是一些其他特殊用途的时候，掘出的井巷中的流动就是空气，它能够很好满足安全和生产的需要。通风的网络主要就是指空气流过的井巷和通风的构筑物组成的一个矿井通风系统。按照通风巷道位置在通风网络当中的相互之间的关系可以把通风巷道分成串联巷道、并联巷道以及角联巷道。现在对于矿井通风系统可靠性的研究主要就是针对的角联网络，而且在研究的过程当中，主要是有关一些风向流动的问题。在具体的研究当中，主要采用的方法就是对通风网络当中的那些风流不是很稳定的风路的风向判别式进行相关的推导。通过相关的研究可以发现，风机的位置对于风网分支的角联性起着决定性的作用，而且分支的角联也是相对的。矿井的通风网络是一个比较大型而且很复杂的网络，在这个网络当中有着上百条的分支，同时还有很多的角联分支。在矿井的通风系统当中，关于风流稳定性的问题，经过了一些相关的研究之后可以发现，除了在风网当中的角联网络存在着风流稳定性的问题之外，在其他的一些风路当中也存在着一定的风流稳定性问题，然而这一些问题都对矿井井下的用风点风流稳定性的问题起着一定的指导作用。所以在通风的网络当中，风流的流动方向以及风量的大小、持续、稳定的去满足用风点的生产需求对于矿井通风系统的可靠性起着非常重要的作用。
2.4 通风设施的因素。矿井的通风设施主要就是指在通风的巷道当中，设置的那些控制风流大小和方向的通风构筑物。通风设施主要就包括了临时性以及永久性的风桥、风窗、风门以及风墙。通风设施的布置是否合理以及它的质量，对于矿井通风系统的可靠性有着非常重要的影响。通风设施一般可以分成下面的几种，用来隔断风流的构筑物，用来通过风流的构筑物以及调节风窗。这些构筑物设施的可靠程度，对于通风系统的可靠性有着非常直接的影响，比如如果在矿井当中，风帘如果已经很破旧了的话，那么它也就根本达不到它本该具有的作用。
3 影响矿井通风系统可靠性的管理因素
在矿井的生产过程当中，矿井的通风安全管理是一项比较重要的管理内容。如果对于矿井的通风管理不是很完善的话，那么对于矿井通风系统的随机性和动态性等一些特点要求就不能够很好满足，这样就会很容易造成一些重大的灾害事故的发生。所以矿井的通风安全管理对于矿井通风系统的可靠性有着比较直接的影响。在平时的生产管理当中，就应该要加强矿井的通风安全管理。首先就是要建立和健全相关的管理组织机构和相关的管理体系。其次就是还应该要建立起矿井通风系统的计算机安全管理的体系。最后就是对于矿井生产当中，一些经常发生的灾害事故要加强管理，尽可能的去将那些可能会发生的隐患消除在萌芽当中，很好的杜绝灾害事故的发生，确保矿井的安全生产。
4 结束语
在矿井的生产过程当中，要想保证生产的安全，那么矿井的通风系统是前提条件。然而提高通风系统的可靠性，则是实现安全生产以及消除事故的隐患的一个非常有效的手段。所以在矿井的实际生产当中，一定要重视对于影响矿井通风系统可靠性因素的分析，只有这样才能够从根本上去解决矿井生产当中的一些事故隐患，提高矿井生产的安全性。
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软件可靠性分析与设计 第11篇
计算机系统中软件与硬件是相互依存的。软件可靠性的高低表明了程序按照用户要求和设计目标执行其功能的正确程度。这就要求一个可靠的程序应是正确的、完整的、一致的和稳定的。但在现实中,一个程序要达到完全可靠是不实际的,要精确地度量它也是不现实的。在一般情形下只能通过程序的测试,去度量程序的可靠性。基于这点,软件质量特性国际标准ISO/IEC9126-1991提出了可靠性定义,即:“软件可靠性是软件在规定的时间间隔及给定的环境条件下,按设计要求,成功地运行程序的概率”。在此定义中,明确地包含了以下四个要素:
(1) 环境条件:在定义中,环境条件指的是软件的使用环境,它涉及该软件运行时所需要的支持系统以及有关的因素。
(2) 规定的时间:软件的可靠性体现于软件的运行阶段,因此,在软件可靠性的定义中,一般采用“运行时间”t作为时间的度量。随着不断地处理各种问题,运行时间t的增加,不断地被暴露,因此,软件发生出错的概率也在增加。
(3) 规定的功能:在考虑软件的可靠性时,首先应明确软件的功能是什么。要明确哪些失效是致命的,哪些失效是非致命的,哪些又是容易修复的。此外,还要明确,怎样才算是完成了一个规定的功能。
(4) “成功地运行程序”的定义:这里的“成功地运行”是指不仅程序能正确地运行,满足用户对它的功能要求,而且当程序一旦受到意外的伤害,或系统错误时,能尽快恢复,仍能正常地运行。
1 影响软件可靠性的环节
正如同任何事物一样,软件也有一个孕育、诞生、成长、成熟、衰亡的生存过程。一般称其为计算机软件的生存期。软件生存期的各个阶段都可能产生错误,而且软件需求分析、设计和实现阶段是软件的主要错误来源阶段。为了进一步介绍软件的生存期,这里有必要说明软件生存期模型(软件生存期模型是从软件项目需求定义直至软件经使用后废弃为止,跨越整个生存期的系统开发、运作和维护所实施的全部过程、活动和任务的结构框架)。到现在为止,已经提出了多种软件生存期模型。例如,瀑布模型、螺旋模型和智能模型等,下面简单介绍瀑布模型以及影响软件可靠性的环节。
瀑布模型规定了各项软件工程活动,包括:制定开发计划、进行需求分析和说明、软件设计、程序编码、测试及运行维护。并且规定了它们自上而下、相互衔接的固定次序,如同瀑布流水,逐级下落。
然而软件开发的实践表明,上述各项活动之间并非完全是自上而下,呈线性图式。实际情况是,每项开发活动均应具有以下特征:
(1) 从上一项活动接收该项活动的工作对象,作为输入;
(2) 利用这一输入实施该项活动应完成的内容;
(3) 给出该项活动的工作成果,作为输出传给下一项活动;
(4) 对该项活动实施的工作进行评审。
需要注意:软件维护在软件生存期中有它的特点。一方面,维护的具体要求是在软件投入运行以后提出来的,经过“评价”,确定变更的必要性,才进入维护工作。另一方面,维护中对软件的变更仍然要经历上述软件生存期在开发中已经历过的各项活动。如果把这些活动一并表达,就构成了生存期循环。
事实上,有人把维护称为软件的二次开发,正是出于这种考虑。由于软件在投入使用以后可能经历多次变更,为把开发活动和维护活动区别开来,便有了软件生存期。它与前述的软件生存期循环一样,都是软件生存期瀑布模型的变种。
瀑布模型为软件开发和软件维护提供了一种有效的管理图式。根据这一图式制定开发计划,进行成本预算,组织开发力量,以项目的阶段评审和文档控制为手段有效地对整个开发过程进行指导,从而保证了软件产品及时交付,并达到预期的质量要求。20多年来瀑布模型之所以广为流行,是因为它在消除非结构化软件、降低软件的复杂度、促进软件开发工程化方面起着显著作用。
2 提高软件可靠性的方法
从许多软件项目的开发过程来看,提高软件质量和可靠性的方法可以从两个方面来讲,一方面是软件的结构设计,一方面是软件测试的可靠性分析。现分别说明如下:
2.1 软件结构的可靠性设计
这里主要从软件的容错系统结构角度进行分析,在实现容错系统的时候,需要多方面技术的支持。除了通常使用的结构冗余、信息冗余、时间冗余和冗余附加等技术外,还有错误检测、恢复、错误隔离、破坏估计和继续服务等冗余技术,这里就不再介绍,可把这些技术根据可靠性的要求综合起来应用,使其形成一个整体,实现容错功能。不同的结构,其在可靠性上的得益是不同的。高可靠性的获得取决于系统结构,系统结构是否合理,主要看其是否满足工程上的要求和较好的成本效益比。
(1) 最小冗余单元
在硬件系统的可靠性中,一个系统可分为子系统、模块、部件和元件。所谓元件,是指一项具有独立个性的产品,如一个电阻、一个电容或一块集成电路等。电路中的一条引线、一个焊点,虽然能够因其失效而导致整个系统失效,但并不作为最小冗余单元。
在软件中,最小冗余单元是指其功能可以明确定义的最小程序段。一个字符、一条语句的错误会导致软件的失效,但如果没有独立的功能,就不是最小冗余单元。
(2) 容错域
一个系统在具体设计其冗余结构时,至少有两种可供对比的小容错域和大容错域方案,小容错域是把系统按功能划分为小段,每一段是由一个主模块和一个冗余备份模块构成一个小的冗余子系统。大容错域是将整个系统与另一个功能完全相同的备份在一起构成冗余系统来实现容错。前者要求系统在每个小的范围内就完成容错功能,而后者则是在大的范围内完成容错功能,这就是容错域的大小问题。
2.2 软件测试的可靠性分析
这里先引入软件可靠性定量指标,现在人们常借用硬件可靠性的定量度量方法来度量软件的可靠性。下面主要讨论常用的指标平均失效等待时间MTTF与平均失效间隔时间MTBF。
假如对n个相同的系统(硬件或者软件)进行测试,它们的失效时间分别是t1,t2,,tn,则平均失效等待时间MTTF定义为:
对于软件系统来说,这相当于同一系统在n个不同的环境(即使用不同的测试用例)下进行测试。因此MTTF是一个描述失效模型或一组失效特性的指标量。这个指标的目标值应由用户给出,在需求分析阶段纳入可靠性需求,作为软件规格说明提交给开发部门。
在运行阶段,可以把失效率函数λ(t)视为常数λ,则平均失效等待时间MTTF是失效率λ的倒数,即MTTF=1/λ。与MTTF相关的一个量是MTBF,即平均失效间隔时间,它是指两次相继失效之间的平均时间。MTBF在实际使用时通常是指当n很大时,系统内第n次失效与第n+1次失效之间的平均时间。对于失效率λ(t)为常数和修复时间很短的情况,MTTF与MTBF几乎相等。
软件的常用测试方法很多,常用测试方法的有关内容参考资料很多,这里不再重复,只对测试中的可靠性分析方法进行讨论。
在软件开发的过程中,利用测试的统计数据,估算软件的可靠性,以控制软件的质量是至关重要的。现在主要讨论两方面问题:推测错误的产生频度和推测残留在程序中的错误数及其方法。
(1) 推测错误的产生频度
估算错误产生频度的一种方法是估算平均失效等待时间MTTF。MTTF估算公式(Shooman模型)如下:
式中:K是一个经验常数;ET是测试之前程序中原有(固有)的错误总数;IT是程序长度(机器指令条数或简单汇编语句条数);t是测试(包括排错)的时间;Ec(t)是在0～t期间内检出并排除的错误总数。公式的基本假定是:
单位(程序)长度中的错误数ET/IT近似为常数,它不因测试与排错而改变;错误检出率正比于程序中残留错误数,而MTTF与程序中残留错误数成反比;错误不可能完全检出,但一经检出立即得到改正。
下面对此问题做一分析:设Ec(τ)是0～τ时间内检出并排除的错误总数,τ是测试时间,则单条指令累积规范化排除错误数曲线εc(τ)为:
这条曲线在开始呈递增趋势,然后逐渐和缓,最后趋近于一水平的渐近线ET/IT。设Er(τ)是τ时刻软件中残留错误数,则:
设εd(τ)是0～τ时间内错误检出数,并假设错误一经检出立即改正。则有:
因为软件中的错误不可能完全检出并排除掉,则由εr(τ)>0,可推得:ET/IT>εc(τ),而在错率等于错误检出率条件下,正比于软件残留错误数,K1为比例因子,则有:
当τ=0时,εc(0)=0有:
这就是错误累积的S型曲线模型,排错率曲线服从指数分布。
(2) 估算软件中错误总数Er的方法
这里主要分析利用Shooman模型估算程序中原来(固有)错误总数Er的瞬间估算法。
由以上关于MTTF的讨论可知,失效率λ是MTTF的倒数,因此有:
所以:
若设T是软件总的运行时间,M是软件在这段时间内的错误次数,则T/M=1/λ=MTTF,现在对程序进行两次互相独立的功能测试,相应检错时间τ1<τ2,检出的错误数Ec(τ1)<Ec(τ2),则有:
得到Er的估计值
在实际测试的过程中,把实际实施伪测试项目数代入推测模型中,再估算潜在错误数。然后比较估算潜在错误数和实际检测出来的错误数,如果实际值低于估算值,就可认定质量是好的,即潜在错误数实际少于当初的估算值。另一方面,如果实际检测出来的错误数超过或与估算的潜在错误数相同,则说明测试项目的质量不好,需要重新考虑测试项目的设计。由于在软件测试的过程中可能引进新的错误,因此上述过程可以在测试过程中多次重复使用,以便有效地监测错误的检测情况,进行测试的管理。
3 结 语
软件可靠性、硬件可靠性和操作可靠性三者综合起来反映整个计算机系统的可靠性。软件可靠性是以硬件可靠性和操作可靠性为基础的。成功地开展软件可靠性工程的关键因素是将软件可靠性工程的有关活动引入到开发组织的软件开发过程中去,在软件生存期模型的各个阶段用阶段评审和文档控制的手段有效地对整个开发过程进行可靠性控制,同时对软件分阶段进行可靠性测试,才能最终开发出高质量的软件。
摘要：介绍了可靠性在应用软件中的设计依据和测试技术,从可靠性定义所包含的四要素入手,分别通过瀑布模型、螺旋模型、智能模型的模拟分析影响软件可靠性的因素,对软件的生存期模型、冗余设计和软件可靠性估算技术进行了较详细的论述,提出了改进软件可靠性的方法,增强了工程项目的可靠性。
关键词：生存期模型,软件维护,冗余软件,软件可靠性
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现代可靠性分析
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