系統(tǒng)可靠性仿真演示文稿

系統(tǒng)可靠性仿真演示文稿目前一頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)第一節(jié)概述一、可靠性仿真基本方法及步驟（1）建立可靠性數(shù)據(jù)庫(RDBF)。（2）構(gòu)造故障樹(FTA)。（3）建立可靠性模型。（4）建立可靠性仿真模型。（5）編制仿真程序。（6）可靠性仿真試驗(yàn)。（7）可靠性仿真結(jié)果分析與評定。目前二頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)二、可靠性建模方法（1）普通概率法。利用普通的概率關(guān)系式，根據(jù)產(chǎn)品的可靠性框圖建立可靠性數(shù)學(xué)模型。這種方法可用于單功能和多功能的系統(tǒng)。（2）布爾真值表法。利用布爾代數(shù)法，根據(jù)產(chǎn)品可靠性框圖建立可靠性數(shù)學(xué)模型。這種方法比普通概率法麻煩，但在熟悉布爾代數(shù)的情況下，這種方法還是有用的。

目前三頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)（3）邏輯圖法。利用邏輯圖根據(jù)可靠性框圖建立可靠性數(shù)學(xué)模型。這種方法比普通概率法麻煩，但它是布爾真值表法的簡化方法，通過各項(xiàng)合并來簡化任務(wù)可靠度公式。（4）蒙特卡洛模擬法。利用隨機(jī)抽樣方法根據(jù)可靠性框圖進(jìn)行可靠性預(yù)計(jì)。目前四頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)三、建立可靠性仿真模型為確保可靠性仿真結(jié)構(gòu)與實(shí)際產(chǎn)品試驗(yàn)結(jié)果接近，在建立可靠性仿真模型之后，要進(jìn)行如下工作：（1）模型校驗(yàn)。主要驗(yàn)證仿真模型與理論模型是否相符合。（2）程序校驗(yàn)。在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行可靠性仿真程序，通過試驗(yàn)等手段對程序進(jìn)行測試。目前五頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)（3）模型驗(yàn)證。將仿真試驗(yàn)結(jié)果與真實(shí)試驗(yàn)結(jié)果相對比，對可靠性仿真模型作部分修改，逐步完善模型。（4）模型確認(rèn)。用經(jīng)過驗(yàn)證后的仿真模型進(jìn)行仿真試驗(yàn)，并將仿真試驗(yàn)結(jié)果與有關(guān)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，在此基礎(chǔ)上可邀請各方面專家對仿真模型予以確認(rèn)。目前六頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)四、可靠性仿真前景1．可靠性仿真的特點(diǎn)（1）能提高系統(tǒng)可靠性?？煽啃苑抡婺軌蛱幚砀鞣N可靠性問題，并且較全面地激發(fā)系統(tǒng)故障和失效，以便找出影響可靠性的薄弱環(huán)節(jié)。（2）節(jié)省可靠性投入。

目前七頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)（3）提高可靠性分析的精度。對于導(dǎo)彈等復(fù)雜的武器系統(tǒng)，它的壽命分布類型較多，用一般的解析方法估計(jì)其可靠性參數(shù)值，常與實(shí)際值有較大的差距，引起整個系統(tǒng)可靠性分析的誤差，而可靠性仿真則要準(zhǔn)確可靠得多。（4）應(yīng)用范圍廣。傳統(tǒng)分析方法一般只能處理具有指數(shù)分布類型的系統(tǒng)或設(shè)備，如果加上正態(tài)分布、對數(shù)正態(tài)分布和威布爾分布以及其它復(fù)雜的分布類型，解析方法就無法解決。目前八頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)（5）通用性好?？煽啃苑抡孢^程中建立的數(shù)據(jù)庫、可靠性仿真模型、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(包括硬件和軟件)通過局部修改、調(diào)整，可以應(yīng)用到不同型號的可靠性研究中，更有利于可靠性工作的開展。目前九頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)2．可靠性仿真應(yīng)用前景可靠性仿真應(yīng)用于電子、機(jī)械等可靠研究，對提高產(chǎn)品可靠性起到了明顯的效果，它還具有經(jīng)濟(jì)性好、應(yīng)用范圍廣、通用性好、難度小、直觀、保密等優(yōu)點(diǎn)，對仿真計(jì)算機(jī)的要求也不高。因此，我們有理由相信，可靠性仿真作為仿真技術(shù)在可靠性領(lǐng)域的研究成果，作為一種全新的、有效的可靠性研究方法，它必將在有關(guān)產(chǎn)品研制生產(chǎn)的可靠性工程中取得更廣泛的應(yīng)用和更好的效果。隨著可靠性分析及仿真軟件的逐漸成熟，許多可靠性仿真工作可以借助于軟件實(shí)現(xiàn)，大大減少了程式化的工作。目前十頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)第二節(jié)BlockSim軟件使用介紹一、BlockSim6軟件簡介

BlockSim6利用可靠性框圖(RBD)對系統(tǒng)進(jìn)行分析，能夠從分立組件的數(shù)據(jù)中獲得整個系統(tǒng)的可靠性精確結(jié)果。該軟件運(yùn)用精確代數(shù)方法進(jìn)行可靠性計(jì)算和適宜的可靠性配置，提供復(fù)雜離散事件的仿真引擎，能夠?qū)ο到y(tǒng)的可靠性、可維修性、可用性、生產(chǎn)能力、壽命周期成本進(jìn)行分析。目前十一頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)二、BlockSim6軟件界面介紹1．BlockSim6軟件的啟動在Windows環(huán)境下，點(diǎn)擊【開始】菜單—【ReliasoftOffice】—【BlockSim6】—【BlockSim6】即可啟動系統(tǒng)主界面。默認(rèn)情況下主界面前方同時出現(xiàn)一個對話框，如圖10-1所示。這個對話框提供了兩種開始工作的方式，一個是創(chuàng)建一個新工程，另一個是打開已存在的工程。最近曾經(jīng)創(chuàng)建和使用的工程顯示在該對話框的列表框中，可以通過雙擊鼠標(biāo)打開對應(yīng)的工程。如果工程不在列表中，可以點(diǎn)擊【OpenanExistingProject】按鈕通過常規(guī)打開對話框定位相應(yīng)的工程文件來啟動一個已有的工程。目前十二頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)圖10-1系統(tǒng)啟動主界面目前十三頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)如點(diǎn)擊【CreateaNewProject】按鈕則啟動創(chuàng)建新工程向?qū)υ捒颍鐖D10-2所示。該對話框通過交互方式幫助用戶創(chuàng)建一個新工程，通常需要經(jīng)歷三步。新建工程對話框向?qū)У谝徊教峁┝巳N方式來創(chuàng)建一個新工程，分別為基于一個已存在的基本工程進(jìn)行創(chuàng)建；基于一個已存在工程的部分內(nèi)容進(jìn)行創(chuàng)建；創(chuàng)建一個空工程。（以空工程為例）選擇相應(yīng)的需要點(diǎn)擊【Next】進(jìn)入第二步，對話框如圖10-3所示。在這個界面下，用戶可以對新建工程中將使用的內(nèi)容進(jìn)行選擇?！癆newblankdiagram”創(chuàng)建一個空圖紙，“Anewblankfaulttree”創(chuàng)建一個空圖紙；“Anewblanktemplate”創(chuàng)建一個空模板。目前十四頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)圖10-2新建工程對話框向?qū)У谝徊?/p>

目前十五頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)對此可以選擇【Finish】按鈕結(jié)束創(chuàng)建新工程工作。當(dāng)然可以選擇【Next】按鈕進(jìn)入第三步，然后再選擇【Finish】按鈕結(jié)束創(chuàng)建新工程工作，第三步通常給用戶提供一個創(chuàng)建新工程的報(bào)告。這時系統(tǒng)將創(chuàng)建一個用戶定制的新工程。目前十六頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)圖10-3新建工程對話框向?qū)У诙侥壳笆唔揬總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)2．系統(tǒng)界面元素介紹系統(tǒng)界面如圖10-4所示。圖10-4系統(tǒng)界面元素介紹

菜單欄工具條工程瀏覽器處于工作區(qū)內(nèi)RBD作圖區(qū)模板模板標(biāo)簽狀態(tài)條目前十八頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)三、基于RBD圖進(jìn)行可靠性分析與仿真例10-1一個計(jì)算機(jī)由兩個硬盤和一塊電路板三個部件組成。兩個硬盤在系統(tǒng)中并聯(lián)。

每個部件的可靠性和優(yōu)化特性如表10-2所示。目前十九頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)表10-2部件可靠性和優(yōu)化特性部件失效分布參數(shù)最大可達(dá)可靠度提高可靠度的難度硬盤1Harddrive1威布爾Beta=2.5Eta=3000天Gamma=00.999Moderate硬盤2HardDrive2指數(shù)MeanTime=10000Gamma=00.999Easy電路板CircuitBoard威布爾Beta=1.5Eta=5000天Gamma=00.999Hard目前二十頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)

完成如下內(nèi)容：（1）創(chuàng)建一個可靠性框圖（RBD）；（2）計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)行到730天的系統(tǒng)可靠度；（3）基于可靠性框圖進(jìn)行“What-If”可靠度計(jì)算。如果HardDrive1被移除，計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)行到730天時的可靠度；（4）給出達(dá)到系統(tǒng)整體可靠度0.98的各部件可靠度優(yōu)化分配方案；（5）基于給定的維修性參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的有效度和維修度仿真。目前二十一頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)操作步驟如下：（1）創(chuàng)建一個可靠性框圖（RBD）在系統(tǒng)啟動狀態(tài)下，也可以通過點(diǎn)擊【New】按鈕或者選擇【File】菜單中【New】菜單項(xiàng)啟動創(chuàng)建新工程向?qū)υ捒?。如事先已打開了一個工程，并對其內(nèi)容進(jìn)行了修改，系統(tǒng)會提示你是否保存，按需要進(jìn)行相關(guān)操作便可。對于本例，請依次在向?qū)е羞x擇BlankProject、ANewBlankDiagram、ANewBlankTemplate選項(xiàng)完成新工程創(chuàng)建，進(jìn)入系統(tǒng)主界面。目前二十二頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)首先選擇模板使其處于激活狀態(tài)（即為當(dāng)前窗口），然后單擊工具欄中的【AddNewBlock】或【Template】菜單中的【AddBlock】菜單項(xiàng)，在模板中創(chuàng)建一個塊。對于塊的外觀、名稱、顏色、尺寸、字體及文字等都可以通過選定該塊然后單擊鼠標(biāo)右鍵，在其快捷菜單中點(diǎn)選【BlockStyle】選項(xiàng)打開“塊類型”對話框進(jìn)行設(shè)置。如圖10-5所示。每個塊的表面可以象工具欄中按鈕一樣在其表面附著一個有意義的gif圖片使其更直觀。目前二十三頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)圖10-5BlockStyle對話框

目前二十四頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)依照上述方法，分別在模板中創(chuàng)建了硬盤塊（HardDrive）、電路板塊（CircuitBoard）以及一個開始塊（StartingBlock），如圖10-6所示。因?yàn)閷τ谝粋€RBD圖必須有一個起點(diǎn)和一個終點(diǎn)，這個開始塊只是作為一個起始標(biāo)志，其不具有失效特性。目前二十五頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)圖10-6在模板中創(chuàng)建的每個部件的塊

到現(xiàn)在可以通過把模板中的塊拖到RBD圖紙上來創(chuàng)建一個RBD圖。方法是在模板中選擇相應(yīng)的部件，然后按住鼠標(biāo)左鍵向RBD圖紙方向拖動，最后在你想放置的位置釋放鼠標(biāo)左鍵，這時就會有一個模板中相應(yīng)部件的副本出現(xiàn)在圖紙上。放置的結(jié)果如圖10-7所示。目前二十六頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)接下來按表10-2設(shè)置各個部件的失效分布及其各自的參數(shù)屬性。選中要設(shè)置屬性的部件，雙擊鼠標(biāo)左鍵或通過右鍵快捷菜單打開“BlockProperties”對話框。對于StartingBlock部件只是作為起始點(diǎn)，在塊屬性對話框中的【Reliability】標(biāo)簽頁中使【BlockCanFail】選項(xiàng)處于非選中狀態(tài)，不參與可靠性計(jì)算。其他部件需選中該選項(xiàng)，然后設(shè)置其分布類型及相應(yīng)的參數(shù)。修改塊的名字可在【General】標(biāo)簽中進(jìn)行。硬盤1的屬性設(shè)置如圖10-8所示。目前二十七頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)圖10-7部件布置結(jié)果目前二十八頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)圖10-8HardDrive1塊的屬性設(shè)置

目前二十九頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)現(xiàn)在連接四個部件來呈現(xiàn)該系統(tǒng)的功能關(guān)系。點(diǎn)選工具欄中的【JoinBlocks】按鈕，當(dāng)鼠標(biāo)移動圖紙區(qū)域時，光標(biāo)變成了十成形狀，依次連接StartingBlock到HardDrive1，Starting到HardDrive2，HardDrive1到CircuitBoard，HardDrive2到CircuitBoard。然后在圖紙區(qū)域任意地方右擊鼠標(biāo)右鍵，光標(biāo)恢復(fù)點(diǎn)選【JoinBlocks】之前的形狀。連接后如圖10-9所示。目前三十頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)圖10-9連接后的可靠性框圖目前三十一頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)這時用戶便可以基于這個分析來繪制相應(yīng)的圖形。點(diǎn)選控制面板中該區(qū)域的【AnalyticalPlot】按鈕或【Tools】菜單中的對應(yīng)菜單項(xiàng)。默認(rèn)情況下，繪制的是不可靠度與時間圖形，如圖10-10所示?？梢酝ㄟ^選擇圖形右邊控制面板中【PlotType】下拉列表框選擇希望看到的相應(yīng)圖形。這時如果要回到RBD圖形狀態(tài)，可以通過單擊該項(xiàng)面下的標(biāo)簽【Diagram】實(shí)現(xiàn)。目前三十二頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)圖10-10不可靠度與時間圖形

目前三十三頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)（2）計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)行到730天的系統(tǒng)可靠度選擇控制面板中的【AnalyticalQCP】按鈕或【Tools】菜單中對應(yīng)菜單項(xiàng)。快速計(jì)算薄QCP對話框?qū)⒈淮蜷_。QCP中包含兩個標(biāo)簽頁，常規(guī)頁【general】和優(yōu)化頁【Optimization】。在常規(guī)頁中選擇【Std.ProbabilityCalculations】來計(jì)算系統(tǒng)的可靠度。在任務(wù)結(jié)束時間【MissionEndTime】中輸入730，然后點(diǎn)選【Calculate】按鈕，這時在結(jié)果一欄中將出現(xiàn)如圖10-11所示的結(jié)果，系統(tǒng)可靠度為0.9438。目前三十四頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)圖10-11QCP對話框目前三十五頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)（3）基于可靠性框圖進(jìn)行“What-If”可靠度計(jì)算。如果Harddrive1被移除，計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)行到730天時的可靠度；（4）給出達(dá)到系統(tǒng)整體可靠度0.98的各部件可靠度優(yōu)化分配方案

BlockSim也提供了進(jìn)行可靠性分配優(yōu)化功能，通過提高個別部件的可靠性達(dá)到系統(tǒng)的可靠性目標(biāo)。目前三十六頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)雙擊HardDrive1部件塊打開塊屬性對話框。選擇【Other】標(biāo)簽頁進(jìn)行可靠性分配設(shè)置。選擇【Blocktobeusedinoptimizedallocation】選項(xiàng)，對該部件可靠度進(jìn)行優(yōu)化，并設(shè)置【MaxAchievableReliability】為0.999，這個設(shè)置表明該部件經(jīng)過努力可達(dá)到最高可靠度。然后拖動【SystemPre-Defined-Feasibility】中的滑塊到“Moderate”，表明對于提高該部件可靠度處于中等難度。設(shè)置結(jié)果如圖10-12所示。目前三十七頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)單擊【Ok】按鈕設(shè)置完畢，這時在RBD圖上該部件塊的右下角出現(xiàn)一個綠色的方塊，表明該部件在優(yōu)化中將被考慮。重復(fù)同樣的步驟，按表10-2中的內(nèi)容設(shè)置其他兩個部件。注意在設(shè)置每個部件優(yōu)化參數(shù)時一定要勾選【Blocktobeusedinoptimizedallocation】選項(xiàng)。目前三十八頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)圖10-12HardDrive1可靠度優(yōu)化設(shè)置結(jié)果目前三十九頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)重新打開分析QCP對話框，選擇優(yōu)化標(biāo)簽。在該頁中允許你設(shè)置和運(yùn)行系統(tǒng)可靠性分配優(yōu)化算法。在【MissonEndTime】鍵入730；在【ReliabilityGoal】中鍵入0.98，接受【Iterations】中的默認(rèn)值50，然后選擇【ShowResultsAutomatically】選項(xiàng)。整個設(shè)置如圖10-13所示。目前四十頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)圖10-13QCP優(yōu)化參數(shù)設(shè)置

目前四十一頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)最后單擊【Calculate】按鈕執(zhí)行優(yōu)化過程。由于選擇了【ShowResultsAutomatically】選項(xiàng)，優(yōu)化過程運(yùn)行結(jié)束后，會自動彈出結(jié)果面板，如圖10-14所示。目前四十二頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)圖10-14優(yōu)化結(jié)果面板

目前四十三頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)每一個部件的可靠度優(yōu)化目標(biāo)列在“R-goal(730)”一欄中，表示為了達(dá)到系統(tǒng)可靠度0.98的目標(biāo)，在費(fèi)用最小情況下需提高部件可靠度的優(yōu)化方案。N.E.P.U.*欄列出的是為了達(dá)到部件的目標(biāo)可靠度需要并聯(lián)的相同單元數(shù)目。目前四十四頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)圖10-15系統(tǒng)仿真參數(shù)設(shè)置

目前四十五頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)（5）基于給定的維修性參數(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的有效度和維修度仿真假定該系統(tǒng)只采用事后維修策略，維修性參數(shù)見表10-3所示。目前四十六頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)表10-3部件維修性參數(shù)部件維修分布參數(shù)硬盤1HardDrive1ExponentialMeanTime=1.008Gamma=0硬盤2HardDrive2ExponentialMeanTime=1.008Gamma=0電路板CircuitBoardNormalMean=0.812Std=0.3542目前四十七頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)打開各個部件塊的塊屬性對話框，在其相應(yīng)的【maintenance】標(biāo)簽頁【Corrective】中設(shè)置表10-3中所列的參數(shù)。參數(shù)設(shè)置完畢后，單擊RBD圖紙中控制面板的【Simulate】按鈕或【Tools】菜單中對應(yīng)的選項(xiàng)，“Maintainability/AvailabilitySimulation”窗體彈出。在【General】標(biāo)簽頁中設(shè)置【EndTime】為730天。【Increments】為100，表示用于計(jì)算有效度結(jié)果的時間增加量。選擇【UseaSeed】并設(shè)置其值為1,這樣可以方便你重做得到同樣的結(jié)果。選擇【Fixednumberofsimulations】并鍵入值1000，它指定進(jìn)行仿真的次數(shù)。設(shè)置情況見圖10-15所示。目前四十八頁\總數(shù)五十五頁\編于十八點(diǎn)設(shè)置完畢后，單擊【Simulate】按鈕執(zhí)行仿真。“Maintainability/AvailabilitySimulation”窗體變成仿真狀態(tài)，如圖10-16