Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,Click to edit Master title style,RAMS,工程技术概述,2011.7,Contents,RAMS,基本概念,一,RAMS,理论,二,RAMS,研究方法,三,RAMS,应用,四,一、,RAMS,基本概念,RAMS,基本概念,RAMS,是可靠性,(,R,eliability),、可用性,(,A,vailability),、维修性,(,M,aintainability),、安全性,(,S,afety),的缩写，是由其英文的第一个字母组成的。,RAMS,是系统经过长期运用所表现出来的特性，是在系统的整个寿命周期中，通过已有的工程概念、方法、工具和技术而获得的；它反映出系统能够保证在制定的时间内，安全达到系统规定水平的置信度。,RAMS,组成及其关系,可靠性：产品在规定的条件下和规定时间内，完成规定功能的能力,可用性：可以维修的产品在某时刻具有或维持规定功能的能力。,维修性：在规定的条件下和规定的时间间隔内，按规定的程序和资源进行维修时，能够完成规定维修工作的能力。,安全性：不发生不可接受损害风险的可能性或者不导致人员伤亡，危害健康及环境，不给设备和财产造成破坏和损伤的能力。,RAMS,组成及其关系,RAMS,是由可靠性、可用性、维修性和安全性组成的，而它们之间又是密切相关的，,RAMS,组成部分之间关系如下图所示。,RAMS,组成及其关系,系统一般是由子系统、组件和部件组成的，系统的,RAMS,可以用可用性和安全性来定性和定量表达。因此系统的,RAMS,主要取决于可用性和安全性，取决于可用性和安全性之间技术要求的处理。,安全性和可用性之间的内在联系表明，如果对安全性和可用性之间，在技术要求上的矛盾处理不当，则无法获得一个可靠、安全的系统。,系统在运用过程中的安全性和可用性目标，只能通过满足系统的可靠性和维修性技术要求，控制当前和长期的运用、维修工作和环境来达到。,可用性方面关系,可用性与可靠性关系,产品的可靠性对其可用性的影响，主要是由于产品发生故障，无法在规定的时刻或时间间隔内完成所要求的功能。因此，系统可靠性对系统可用性的影响取决于故障的各种状况。,主要包括：,故障模式；,故障后果的严重程度；,故障发生概率；,故障检测率。,可用性方面关系,可用性与维修性关系,产品的维修性表明其维修的难易程度，因而维修性主要是通过所需时间来对可用性产生影响。为了提高可用性，产品除了具有高的可靠性以外，还必须具有良好的维修性。,主要包括：,具有良好的可达性；,提高标准化和互换性程度；,具有完善的防差错和识别标记；,保证维修安全；,检测诊断准确、迅速和简便；,重视贵重部件的可维修性；,减少维修内容和降低维修技能要求；,符合维修的人因工程要求。,可用性方面关系,可用性与运用的关系,在系统的整个寿命周期中，系统的运用主要通过以下方面影响系统的可用性：,运用模式；,寿命期望值；,环境条件；,人为因素。,可用性与维修的关系,在系统的整个寿命周期中，系统进行的维修主要通过以下方面影响系统的可用性：,维修方式；,维修策略；,后勤保障。,安全性方面关系,安全性与可靠性关系,与安全性相关的可靠性的因素主要包括：,系统存在的危险；,危险后果严重程度；,危险发生的概率；,发生危险时间的顺序、并发率和概率。,安全性方面关系,安全性与维修性关系,维修性的好坏表明产品维修的难易程度，维修性好的产品容易进行维修；维修性差的产品难以进行维修。因此，安全性与维修型的关系主要表现在对可能产生危及安全的故障模式的系统与部件进行维修时的状况。,主要包括：,维修的方便性；,发生维修错误的概率；,修复时间；,故障诊断与安全控制。,安全性方面关系,安全性与运用维修关系,影响系统安全性的运用及维修因素主要包括：,人的因素；,安全设备与规章制度；,安全控制与措施。,二、,RAMS,理论,可靠性理论,可靠性是指一个元件、设备或系统在预定时间内，在规定的条件下完成规定功能的能力。可靠性贯穿于自动化系统的整个开发和运营过程，包括结构设计、制造、工厂验收、现场铺设及验收、运营和管理等各个环节。可靠性工程涉及部件失效数据的统计和处理，系统可靠性的定量评定，运行维护，可靠性和经济性的协调等各个方面。,可靠性指标,可靠度,R(t),可靠度是指产品在规定条件下和规定时间,(,或操作次数,),内完成规定功能的概率。可靠度,R,是时间,t,的函数，一般用,R(t),表示，称为可靠度函数，指产品寿命参这个随机变量不小于规定时间,t,的概率。即,显然，规定的时间越短，产品越容易完成规定的功能。反之，规定的时间越长，产品越难完成规定的功能。,可靠性指标,故障率,(t),故障率是指元件在,t,时刻以前正常工作，在,t,时刻以后发生故障的条件概率密度。故障率,(t),越小表示元件在时间间隔,t,，,t+,t,内发生故障的概率就越小。即,元件的稳态故障率可以从元件的实验或者运行记录中的数据统计出来，从而找到元件寿命的分布函数。利用条件概率公式，可有,可靠性指标,简单元件典型的故障率曲线，如下图所示，称为浴盆曲线。,0-t,1,对应故障磨合期。元件在投入使用的早期，由于设计、制造和装配上的缺陷很快暴露出来，因而故障率较高,;t,1,-t,2,对应的是故障偶发期。由于前一阶段的淘汰和筛选，留下的元件故障率低且平稳，因此，这时的曲线近似为一条平行于横轴的曲线,;t,2,之后为耗损故障期。这个阶段由于元件的老化、疲劳和磨损等原因，故障率随时间增长而迅速上升。,可靠性指标,累积故障分布函数,若将一个产品在规定的条件下，在规定的时间内丧失规定功能,(,即发生故障,),的概率记为,F(t),F(t),称为故障概率；故障密度函数是指在时刻,t,后的一个单位时间内，产品的故障数与总产品数之比。即,对于一批产品来讲，其中每一个产品故障前的工作时间有长有短，参差不齐，具有随机性,;,对于一个特定的产品，什么时间故障完全是随机的，但是它们都服从一定的分布，分布函数就反映出这种规律。下表列出了几个常见的分布函数类型及其适用范围。,可靠性指标,可靠性指标,平均寿命,“寿命”对不可修复的产品是指发生失效前的工作时间；对可修复的产品是指相邻两故障间的工作时间，也称故障间隔工作时间。平均寿命即寿命的均值,，,对于不可修复的产品，指产品失效前工作时间的平均值，通常记为,MTTF(Mean Time To Failure),对于可修复产品，指故障间隔时间的平均值，记为,MTBF(Mean Time Between Failures),。,对于不可修复系统，设,N,0,个不可修复产品在同样条件下进行试验，测得全部寿命数据为,t,1,t,2,t,3,.t,n,，则其平均寿命为,当子样无限多时，,对于可修复系统，一个可修复产品在使用期中，发生了,N,0,次故障，每次故障修复后又如新的一样继续投入工作，其工作时间分别为,t,1,t,2,t,3,.t,n,，则其平均寿命为,维修性理论,维修性，就是指某一系统,(,或产品,),在预定的维修级别上，由具有规定的技术水平的人员，利用规定的程序和资源进行维修时，保持或恢复到规定状态的能力的度量。可以看出，维修性除了与系统的设计特点有关外，还受到维修人员的技术水平、维修程序、维修设施的情况以及进行维修时所处的环境等因素的影响。,维修性与可靠性的重要区别在于对人的因素的依赖程度不同。系统的固有可靠性主要取决于系统各构成成分的物理特性,;,而系统的固有维修性不可能脱离开人的因素的影响。相同的系统，由于采用不同的维修概念和不同的后勤保障方式，还由于从事维修工作的人员在技术水平上的差异，会表现出不同的维修性特性。,维修性指标,维修度,产品的维修度表示从,t=0,时刻开始到某一时刻,t,以内完成维修的概率，是对时间的积累概率，同时也是时间,t,的增值函数。即,维修概率密度函数,维修概率密度函数,m(t),是单位时间内产品被修复的概率。定义为维修度函数,M(t),的导数，即,维修率函数,维修率函数,(t),是单位时间内瞬态修复的概率，它类似于可靠性函数中的故障率函数，反映瞬时状态，是维修性函数中的重要函数。,即,可用性理论,系统可用性是指，当需用时，某系统在该时刻处于可正常工作状态的可能性大小。它是系统可靠性和维修性的综合表征，是反映系统效能的三个主要特性之一。,可用性的度量指标是“可用度”,可用度定义为,:,在任一随机时刻，当任务需要时，系统在任务开始时刻处于可投入使用状态。在系统预期的总工作时间中，包含了能工作时间和不能工作时间两个部分。能工作时间又由实际使用时间和虽能使用但未加使用的待命时间组成,;,不能工作时间则由总的进行维修的时间和用在行政管理和后勤供应工作等方面的非维修时间组成。总维修时间中包含了用于非计划维修的总时间和用于计划维修的总时间。,可用性指标,固有可用度,A,i,固有可用度只考虑了系统的实际工作时间段落和进行非计划维修度时间段落。即,:,使用可用度,A,0,使用可用度是关于系统效能的一个重要的度量参数，它反映了系统的硬件、软件、后勤保障及环境条件等的综合结果，描述了系统开始执行任务时的状态。即,达到可用度,A,a,在系统发展过程中期，当它尚未进入现场实用阶段，但已在进行初步的生产生产型试验时，可用,A,a,进行可用性分析。即,安全性理论,安全性评价属于风险管理范畴，是预防和控制事故行之有效的方法。安全性评价是对系统存在潜在危险进行分析和度量，即对系统危险程度用安全标准来衡量，得出系统安全水平的估计。风险评估起源于,20,世纪,30,年代的美国保险行业，经过几十年的发展，形成了各种风险评估的理论、方法和应用技术。,随着计算机的发展，人们越来越注重运用数学的方法来分析和解决实际问题，,AHP(,层析分析法,),就是如此。层次分析法是一种定性与定量相结合的多因素决策分析方法，特别是当特定数据和通用数据不够时，就必须将专家的经验给予量化，此时该法就更为实用。用,AHP,作系统分析，首先要把问题层次化，根据问题的性质和想要达到的总目标，将问题分解为不同的组成因素，并按照因素间的相互关联和隶属关系，分成不同的层次组合，从而构成一个多层次的系统结构分析模型，并最终将系统分析归结为最低层,(,供决策的方案、措施等,),相对于最高层,(,总目标,),的相对重要性权值的确定或相对优劣次序的排序问题。,安全性理论,AHP,的应用需要掌握简单的数学工具，有其深刻的数学原理，它本质上是一种决策思维方式。,AHP,解决问题的思路是将复杂的问题分解为各个组成因素，将这些因素按支配关系分组形成有序的递阶层次结构，通过两两比较的方式确定层次中诸因素的相对重要性，然后综合人的判断以决定决策诸因素相对重要性总的顺序。,AHP,体现了人们的决策思维的这些基本特征，即分解、判断、综合。,在用,AHP,方法分析系统安全性时，常常要结合,1-9,的标度方法来做定量分析，,1-9,的标度方法是将思维判断数量化的一种好方法。其具体含义可以从下表得知，,可以以,AHP,方法为主导，结合,1-9,标度方法对系统的安全性进行量化分析，并按照权重值的高低排列出最值得注意的安全措施。,三、,RAMS,研究方法,RAMS,研究方法,RAMS,研究是可靠性工程发展的结果，故,RAMS,研究方法也就是可靠性研究方法。,主要包括以下三个方法：,故障树分析法,(FTA),故障模式影响分析法,(FMEA),蒙特卡罗方法,故障树分析法,故障树分析法,FTA(Failure Tree Analysis),是一种估计复杂系统的可靠性分析方法，可以用来计算可修复或不可修复系统的长期故障概率。故障树是连接初始事件和终端事件，用以分析系统,(,或设备,),产生某种故障原因的一种逻辑结构。该方法具有以下特点：,可以帮助弄清楚某种故障方式发生,的机理。即当给定一种故障方式时，就可,用故障树分析法