復(fù)雜系統(tǒng)可靠性分析背景知識(shí)介紹2

1、復(fù)雜系統(tǒng)可靠性分析背景知識(shí)介紹可靠性的提出至今巳經(jīng)60多年了，它的發(fā)展可以分為三個(gè)階段：上個(gè)世紀(jì)30-40年代的初期發(fā)展階段，這一時(shí)期經(jīng)歷了兩次世界大戰(zhàn)，戰(zhàn)爭(zhēng)中運(yùn)輸工具和武器裝備的大 比例因意外事故”而失效，使得人們注意到并開始研究這些意外事故”發(fā)生規(guī)律，這就是可靠性問題的提出。到第二次世界大戰(zhàn)末期，德國(guó)火箭專家R.Lussen首次把V-II火箭誘導(dǎo)裝置作為串聯(lián)系統(tǒng)，利用概率乘 法，求出其可靠度為75%,標(biāo)志著對(duì)系統(tǒng)可靠性研究的開始。第二階段，50-60年代可靠性技術(shù)發(fā)展形成階段。這一時(shí)期世界上不少發(fā)達(dá)國(guó)家都注意到產(chǎn)品可靠性問 題，并對(duì)可靠性問題進(jìn)行了深入的研究，大體上確定了可靠性研究的理論基

2、礎(chǔ)以及研究方向。1952年，美國(guó)軍事部門、工業(yè)部門和有關(guān)學(xué)術(shù)部門聯(lián)合成立了電子設(shè)備可靠性咨詢組”一一AGREE（Advisory Group on Reliability of Electronic Equipment）。并于 1975 年提出了軍用電子設(shè) 備可靠性報(bào)告。該報(bào)告首次比較完整的闡述了可靠性的理論及研究方向，從此可靠性研究的方向大體被確定 下來。1954年，美國(guó)召開了第一次可靠性和管理學(xué)術(shù)會(huì)議。1962年，又召開了第一屆可靠性與可維修性學(xué)術(shù) 會(huì)議及第一屆設(shè)備故障物理學(xué)術(shù)會(huì)議。將對(duì)可靠性的研究發(fā)展到對(duì)可維修性的研究，進(jìn)而深入到研究產(chǎn)品故障 的機(jī)理方面。60年代以后美國(guó)大約40%的大學(xué)

3、開設(shè)了可靠性工程課程。日本是在1956年從美國(guó)引進(jìn)可靠性技術(shù)的。1958年日本科技聯(lián)盟（JUSE）成立了可靠性研究委員 會(huì)，1971年日本召開了第一屆可靠性學(xué)術(shù)會(huì)議。日本雖然開展可靠性工作較晚，但其注意將可靠性技術(shù)推廣 運(yùn)用到民用工業(yè)部門，取得了很大的成功，大大提高了其產(chǎn)品的可靠度，使其高可靠性產(chǎn)品，如汽車、彩電、 冰箱、收錄機(jī)、照相機(jī)等暢銷全世界，也正是日本人率先預(yù)見到今后產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)在與可靠性。英國(guó)1962年出版了可靠性與微電子學(xué)雜志。同時(shí)法國(guó)國(guó)立通訊研究所也成立了可靠性中心：，進(jìn) 行可靠性數(shù)據(jù)的收據(jù)與分析，并于1963年出版了可靠性雜志。前蘇聯(lián)從1950年起開始注意到可靠性問題并開始對(duì)可靠性

4、理論及運(yùn)用進(jìn)行研究。60年代初開始從技術(shù)上、 組織上采取措施，提高產(chǎn)品可靠性，促進(jìn)了可靠性技術(shù)的發(fā)展。第三階段，70年代以后。這一階段是可靠性進(jìn)一步發(fā)展的國(guó)際化時(shí)代?？煽啃砸饑?guó)際的高度重視。 1977年國(guó)際電子技術(shù)委員會(huì)（IEC）設(shè)立了可靠性與可維修性技術(shù)委員會(huì)，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各國(guó)的可靠性用語及定 義、可靠性管理、數(shù)據(jù)的收集等。可靠性研究巳經(jīng)由電子、航空、宇航、核能等尖端工業(yè)部門擴(kuò)展到電機(jī)與電 力系統(tǒng)、機(jī)械、動(dòng)力、土木等一般產(chǎn)業(yè)部門，擴(kuò)展到工業(yè)產(chǎn)品的各個(gè)領(lǐng)域。當(dāng)今，提高產(chǎn)品的可靠性巳經(jīng)成為 提高產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。在全球化的趨勢(shì)下，只是那些高可靠性的產(chǎn)品和企業(yè)才能在日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中幸存 下來。不僅

5、如此，現(xiàn)在國(guó)外還把對(duì)可靠性的研究工作提高到節(jié)約資源和能源的高度來認(rèn)識(shí)，力求通過可靠性研 究來延長(zhǎng)使用期，通過有效的可靠性分析、設(shè)計(jì)達(dá)到有效利用材料、減少工時(shí)和產(chǎn)品輕便化?？煽啃缘陌l(fā)展階段可靠性的提出至今巳經(jīng)60多年了，它的發(fā)展可以分為三個(gè)階段：上個(gè)世紀(jì)30-40年代的初期發(fā)展階段，這一時(shí)期經(jīng)歷了兩次世界大戰(zhàn)，戰(zhàn)爭(zhēng)中運(yùn)輸工具和武器裝備的大 比例因意外事故”而失效，使得人們注意到并開始研究這些意外事故”發(fā)生規(guī)律，這就是可靠性問題的提出。到第二次世界大戰(zhàn)末期，德國(guó)火箭專家R.Lussen首次把V-II火箭誘導(dǎo)裝置作為串聯(lián)系統(tǒng)，利用概率乘 法，求出其可靠度為75%,標(biāo)志著對(duì)系統(tǒng)可靠性研究的開始。第二階

6、段，50-60年代可靠性技術(shù)發(fā)展形成階段。這一時(shí)期世界上不少發(fā)達(dá)國(guó)家都注意到產(chǎn)品可靠性問 題，并對(duì)可靠性問題進(jìn)行了深入的研究，大體上確定了可靠性研究的理論基礎(chǔ)以及研究方向。1952年，美國(guó)軍事部門、工業(yè)部門和有關(guān)學(xué)術(shù)部門聯(lián)合成立了電子設(shè)備可靠性咨詢組”一一 AGREE（Advisory Group on Reliability of Electronic Equipment）。并于 1975 年提出了軍用電子設(shè) 備可靠性報(bào)告。該報(bào)告首次比較完整的闡述了可靠性的理論及研究方向，從此可靠性研究的方向大體被確定 下來。1954年，美國(guó)召開了第一次可靠性和管理學(xué)術(shù)會(huì)議。1962年，又召開了第一屆可靠性

7、與可維修性學(xué)術(shù) 會(huì)議及第一屆設(shè)備故障物理學(xué)術(shù)會(huì)議。將對(duì)可靠性的研究發(fā)展到對(duì)可維修性的研究，進(jìn)而深入到研究產(chǎn)品故障 的機(jī)理方面。60年代以后美國(guó)大約40%的大學(xué)開設(shè)了可靠性工程課程。日本是在1956年從美國(guó)引進(jìn)可靠性技術(shù)的。1958年日本科技聯(lián)盟（JUSE）成立了可靠性研究委員 會(huì)，1971年日本召開了第一屆可靠性學(xué)術(shù)會(huì)議。日本雖然開展可靠性工作較晚，但其注意將可靠性技術(shù)推廣 運(yùn)用到民用工業(yè)部門，取得了很大的成功，大大提高了其產(chǎn)品的可靠度，使其高可靠性產(chǎn)品，如汽車、彩電、 冰箱、收錄機(jī)、照相機(jī)等暢銷全世界，也正是日本人率先預(yù)見到今后產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)在與可靠性。英國(guó)1962年出版了可靠性與微電子學(xué)雜志。同

8、時(shí)法國(guó)國(guó)立通訊研究所也成立了可靠性中心：，進(jìn) 行可靠性數(shù)據(jù)的收據(jù)與分析，并于1963年出版了可靠性雜志。前蘇聯(lián)從1950年起開始注意到可靠性問題并開始對(duì)可靠性理論及運(yùn)用進(jìn)行研究。60年代初開始從技術(shù)上、 組織上采取措施，提高產(chǎn)品可靠性，促進(jìn)了可靠性技術(shù)的發(fā)展。第三階段，70年代以后。這一階段是可靠性進(jìn)一步發(fā)展的國(guó)際化時(shí)代?？煽啃砸饑?guó)際的高度重視。 1977年國(guó)際電子技術(shù)委員會(huì)（IEC）設(shè)立了可靠性與可維修性技術(shù)委員會(huì)，負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)各國(guó)的可靠性用語及定 義、可靠性管理、數(shù)據(jù)的收集等?？煽啃匝芯克冉?jīng)由電子、航空、宇航、核能等尖端工業(yè)部門擴(kuò)展到電機(jī)與電 力系統(tǒng)、機(jī)械、動(dòng)力、土木等一般產(chǎn)業(yè)部門，擴(kuò)展到工

9、業(yè)產(chǎn)品的各個(gè)領(lǐng)域。當(dāng)今，提高產(chǎn)品的可靠性巳經(jīng)成為 提高產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。在全球化的趨勢(shì)下，只是那些高可靠性的產(chǎn)品和企業(yè)才能在日趨激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中幸存 下來。不僅如此，現(xiàn)在國(guó)外還把對(duì)可靠性的研究工作提高到節(jié)約資源和能源的高度來認(rèn)識(shí)，力求通過可靠性研 究來延長(zhǎng)使用期，通過有效的可靠性分析、設(shè)計(jì)達(dá)到有效利用材料、減少工時(shí)和產(chǎn)品輕便化 我國(guó)可靠性研究現(xiàn)狀我國(guó)對(duì)可靠性問題的研究起步較晚，最早也是由電子工業(yè)部門開展可靠性工作，在60年代進(jìn)行了有關(guān)可 靠性評(píng)估的開拓性工作，由于種種原因，直到70年代末、80年代初可靠性研究才重新受到重視，特別是八 十年代初，伴隨著全面質(zhì)量管理的興起，質(zhì)量意識(shí)的深入，可靠性研究

10、才逐漸被人們所認(rèn)識(shí)。主要表現(xiàn)在以下 幾個(gè)方面：（1）行業(yè)相繼成立了可靠性學(xué)術(shù)組織1979年，中國(guó)電子學(xué)會(huì)成立了可靠性與質(zhì)量委員會(huì)。1981年，中國(guó)數(shù)學(xué)學(xué)會(huì)成立了可靠性專門委員 會(huì)。1984年，中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)設(shè)立了汽車可靠性專門委員會(huì)。1987年，中國(guó)機(jī)械工程專業(yè)管理委員會(huì)。 此外，還成立了中國(guó)電子元器件質(zhì)量認(rèn)證委員會(huì)、”電子電工產(chǎn)品可靠性與維修性標(biāo)準(zhǔn)化委員會(huì)等機(jī)構(gòu)。（2）制定和頒布了一批可靠性標(biāo)準(zhǔn)1982年頒布了第一個(gè)可靠性標(biāo)準(zhǔn)國(guó)標(biāo)GB3187-82可靠性基本名詞術(shù)語，1981年發(fā)布研制了第一 個(gè)可靠性和實(shí)驗(yàn)系列標(biāo)準(zhǔn)國(guó)標(biāo)GB2689-81壽命實(shí)驗(yàn)和加速壽命實(shí)驗(yàn)，根據(jù)其編寫的可靠性實(shí)驗(yàn)及其統(tǒng)計(jì)

11、分析成為我國(guó)可靠性研究人員自行編制的具有較大影響的重要參考書目。此外，還相續(xù)頒布了一系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)如：GB5085-86設(shè)備可靠性實(shí)驗(yàn)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，GB4885-85正 態(tài)分布完全樣本可靠度單側(cè)置信下限等。（3）召開相關(guān)會(huì)議第一屆發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性學(xué)術(shù)討論會(huì)，籌辦單位：北航，2000湖南省線損、無功電壓、可靠性會(huì)議召開，2001第二屆全國(guó)結(jié)構(gòu)安全性與可靠性學(xué)術(shù)會(huì)議，20022002年全國(guó)可靠性學(xué)術(shù)交流會(huì)，大連，2002.10學(xué)術(shù)交流主要集中在機(jī)械工程方面，可靠性分析的應(yīng)用主要在航空、航天和軍事方面。 因?yàn)槲覈?guó)的可靠性研究發(fā)展較晚，在理論和實(shí)踐、運(yùn)用方面都有待于進(jìn)一步深入研究探討?？煽啃匝芯康谋匾越鼛啄陙?/p>

12、，尤其是對(duì)于像核電站、大型化工廠、空間飛行器等這樣復(fù)雜、高風(fēng)險(xiǎn)的系統(tǒng)，可靠性和安全性 分析顯得越來越重要。印度博帕爾慘案，大量致命性毒氣在聯(lián)合碳化廠(union carbide factory)泄露，造成上千人喪生；挑戰(zhàn)者”號(hào)航天飛機(jī)失事，導(dǎo)致上億美元的經(jīng)濟(jì)損失和七名宇航員喪生?？煽啃栽u(píng)估技術(shù)是伴隨航空工業(yè)和軍事技術(shù)的應(yīng)用而發(fā)展起來的，并很快應(yīng)用到了其他一些領(lǐng)域。在核工 業(yè)中，一直受到壓力，要確實(shí)保證核反應(yīng)對(duì)安全可靠運(yùn)行；在電力工業(yè)中，希望不發(fā)生區(qū)域性故障或大規(guī)模事 故而供給所需電能；以及諸如鋼鐵廠和化工廠等具有連續(xù)生產(chǎn)過程的工業(yè)中，如果系統(tǒng)失效就會(huì)導(dǎo)致巨大損失 和閃置，等等。所有這些例子都與

13、大規(guī)模系統(tǒng)、或者與故障會(huì)帶來嚴(yán)重社會(huì)影響的系統(tǒng)相關(guān)聯(lián)。現(xiàn)代可靠性評(píng) 估技術(shù)還在家用器具、汽車工業(yè)以及故障不會(huì)造成多大社會(huì)經(jīng)濟(jì)影響的其它產(chǎn)品等更廣闊的領(lǐng)域中得到了應(yīng) 用。提高產(chǎn)品的可靠性必須從設(shè)計(jì)、制造等方面開始，因此會(huì)使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)費(fèi)用、元件成本、制造成本增加， 但是因產(chǎn)品減少了維修，提高了使用壽命，就總的經(jīng)濟(jì)效益來說將得到大幅度的提高。復(fù)雜系統(tǒng)，如大型電站、大型客機(jī)、通訊網(wǎng)、鐵路網(wǎng)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)、雷達(dá)網(wǎng)、各種控制系統(tǒng)等，尤其是人造衛(wèi)星、大型火箭等的實(shí)際使用試驗(yàn)，要耗費(fèi)巨資，且周期很長(zhǎng)，所以全系統(tǒng)的實(shí)際使用試驗(yàn)次 數(shù)一般很少.為了在很少的全系統(tǒng)使用試驗(yàn)后，使復(fù)雜系統(tǒng)能達(dá)到高可靠與高性能的要求，國(guó)外在

14、50年代的 中、后期總結(jié)出了金字塔式的試驗(yàn)程序，即對(duì)較低級(jí)”的產(chǎn)品進(jìn)行大量模擬試驗(yàn)以發(fā)現(xiàn)問題，并改進(jìn)設(shè)計(jì)與工 藝，為較高級(jí)”產(chǎn)品的高可靠性奠定基礎(chǔ)，級(jí)”越高，則試驗(yàn)量越少.當(dāng)系統(tǒng)做完模擬試驗(yàn)后，即使夏雜未統(tǒng) 還未作使用試驗(yàn)，但對(duì)其可靠性巳有了相當(dāng)?shù)牧私饬?故對(duì)復(fù)雜系統(tǒng)再做少量使用試驗(yàn)，就能對(duì)其可靠性作出 保證.隨著人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的日新月異，可靠性作為產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)措施的一個(gè)最重要的指標(biāo)早 巳受到世界各國(guó)的高度重視。任何產(chǎn)品和技術(shù)都是以可靠性為基礎(chǔ)的，離開可靠性談質(zhì)量管理，安全生產(chǎn)都是 不可能的，因?yàn)榭茖W(xué)技術(shù)的發(fā)展本身要求高可靠性，現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)過程需要貫穿可靠性，使用、維修階段依賴

15、 可靠性。特別是隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，人們?cè)O(shè)計(jì)、制造的產(chǎn)品逐漸由低級(jí)轉(zhuǎn)向高級(jí)，由簡(jiǎn)單轉(zhuǎn)向復(fù)雜，由局部 轉(zhuǎn)向整體。產(chǎn)品的高性能化，多功能化，大型化以及運(yùn)用環(huán)境的殘酷化決定了可靠性研究的發(fā)展趨向。大型系 統(tǒng)、復(fù)雜系統(tǒng)的大量涌現(xiàn)迫切需要站在系統(tǒng)的角度研究可靠性，這是可靠性發(fā)展的必然結(jié)果，也是從經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn) 中總結(jié)出的規(guī)律。系統(tǒng)不可靠會(huì)造成經(jīng)濟(jì)和人員的重大損失，也可能對(duì)國(guó)家的軍事、政治聲譽(yù)產(chǎn)生嚴(yán)重后果。 在航空、鐵路、公路等航運(yùn)交通系統(tǒng)，因系統(tǒng)不可靠造成的重大事故是慘痛的，而化工廠、核電站、動(dòng)力工廠 以及各種動(dòng)力裝置的不可靠造成的環(huán)境污染也是極其嚴(yán)重的。從美國(guó)發(fā)射的先鋒號(hào)”衛(wèi)星，由于一個(gè)價(jià)值2 美元的元器件失效造成整個(gè)系統(tǒng)管理220萬美元損失，到美蘇合作發(fā)射的載人衛(wèi)星，因返回器失靈造成宇航 員喪命，從美國(guó)三里島核電站放射性物質(zhì)泄露造成嚴(yán)重污染，到前蘇聯(lián)切爾若貝利核電站爆炸事件轟動(dòng)全世界，無一不證明了可靠性研究必須長(zhǎng)期、深入的進(jìn)行下去。現(xiàn)代系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，功能日臻完善，對(duì)可靠性的要求也越來越高，達(dá)到高可靠性的難度也大大增加，所 以系統(tǒng)可靠性成為不可忽視的重要問題，尤其是復(fù)雜系統(tǒng)。錢學(xué)森教授明確指出