4.系統(tǒng)可靠性分析

4系統(tǒng)可靠性分析問題的提出如何定義可靠性？什么叫系統(tǒng)的可靠性？系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)組成元素的可靠性有什么關(guān)系？系統(tǒng)可靠性與安全的關(guān)系？人的可靠性？如何提高系統(tǒng)的可靠性？1.1可靠性的定義可靠性(Reliability)

：系統(tǒng)或系統(tǒng)元素在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定的功能的能力。系統(tǒng)或系統(tǒng)元素規(guī)定的條件：規(guī)定的時(shí)間：規(guī)定的功能：1.

可靠性1.2可靠性分類廣義可靠性：在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，元器件（產(chǎn)品）、設(shè)備或者系統(tǒng)穩(wěn)定完成功能的程度或性質(zhì)。例如，汽車在使用過程中，當(dāng)某個(gè)零件發(fā)生了故障，經(jīng)過修理后仍然能夠繼續(xù)駕駛。

狹義可靠性：狹義的“可靠性”是產(chǎn)品在使用期間沒有發(fā)生故障的性質(zhì)。例如一次性注射器，在使用的時(shí)間內(nèi)沒有發(fā)生故障，就認(rèn)為是可靠的；再如某些一旦發(fā)生故障就不能再次使用的產(chǎn)品，日光燈管就是這類型的產(chǎn)品，一般損壞了只能更換新的。廣義可靠性=狹義可靠性+維修性1.3可靠性指標(biāo)體系可靠度：系統(tǒng)或元素在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定的功能的概率壽命故障率維修率可用度……1.4可靠性的意義是產(chǎn)品質(zhì)量的保證是安全生產(chǎn)的保證提高經(jīng)濟(jì)效益影響國家的安全和聲譽(yù)1.5可靠性與安全不可靠是不安全的原因。系統(tǒng)本身不可靠導(dǎo)致事故危險(xiǎn)源控制系統(tǒng)不可靠導(dǎo)致事故。系統(tǒng)安全分析的基礎(chǔ)是可靠性分析2.1故障的定義故障（Failure）：系統(tǒng)、設(shè)備、元件等在運(yùn)行過程中因?yàn)樾阅艿拖露荒軐?shí)現(xiàn)預(yù)定的功能的現(xiàn)象。失效（Fault）：無實(shí)現(xiàn)預(yù)定功能的能力。本課將二者統(tǒng)稱為故障（Failure）故障（Failure）是失效（Fault）的原因2.

故障的基本概念2.2

故障類型按故障影響的大?。簽?zāi)難性故障危險(xiǎn)故障被檢測的危險(xiǎn)故障未被檢測的危險(xiǎn)故障重大故障安全故障（輕微故障）按故障發(fā)生階段：初期故障隨機(jī)故障磨損故障其他：硬件隨機(jī)故障系統(tǒng)性故障共因故障按故障時(shí)系統(tǒng)或元素功能低下程度：部分故障完全故障按故障發(fā)生原因：原生故障次生故障指令故障浴盆曲線故障率隨運(yùn)行時(shí)間而變化。按故障率隨時(shí)間變化的趨勢隨時(shí)間變化的趨勢有減少、一定和增加三種情況。故障分為初期故障、隨機(jī)故障和磨損故障。故障率：正常工作到某時(shí)點(diǎn)的客體，在此后單位時(shí)間里發(fā)生故障的比率。實(shí)踐證明，大多數(shù)設(shè)備的故障率在產(chǎn)品從投入到報(bào)廢為止的整個(gè)壽命期間中的變化是時(shí)間的函數(shù)，典型故障曲線稱之為浴盆曲線。早期故障階段隨機(jī)故障階段磨損故障階段浴盆曲線(Bathtubcurve)2.3

不同故障發(fā)生的原因及防止對策故障類型現(xiàn)象原因?qū)Σ邆渥⒊跗诠收闲庐a(chǎn)品投產(chǎn)初期的故障；閑置一段時(shí)間后故障減少；小毛病往往引起重大事故設(shè)計(jì)錯(cuò)誤；制造不良；使用方法錯(cuò)誤；（制造責(zé)任的可能性特別大）設(shè)計(jì)審查，F(xiàn)MEA，F(xiàn)TA；通過老化篩選等方法排除；明確使用基準(zhǔn)并告訴用戶預(yù)防性維修保養(yǎng)無效；檢修不徹底也會發(fā)生這種現(xiàn)象隨機(jī)故障多元素組成系統(tǒng)的典型故障；許多電子元件的故障系統(tǒng)受隨機(jī)應(yīng)力的作用采用冗余設(shè)計(jì)；增加投資；采用高可靠度元件、材料；正當(dāng)使用預(yù)防性維修保養(yǎng)無效；故障時(shí)間呈指數(shù)分布磨損故障機(jī)械零部件磨損、疲勞造成的故障材料、部件的機(jī)械磨損、疲勞、老化預(yù)防性維修保養(yǎng)預(yù)防性維修保養(yǎng)有效；冗余有效但不經(jīng)濟(jì)2.4

故障時(shí)間分布函數(shù)與可靠度

設(shè)系統(tǒng)、設(shè)備、元件等在t=0時(shí)刻投入運(yùn)行，到t時(shí)刻發(fā)生故障的概率（又稱故障時(shí)間分布函數(shù)）記為可靠度R(t)為故障時(shí)間密度函數(shù)

f(t)

當(dāng)故障時(shí)間分布函數(shù)可微分時(shí)，則故障概率密度函數(shù)或故障時(shí)間密度函數(shù)為：

100萬人口的死亡率曲線f(t)dt表示在時(shí)間間隔（t,t+dt)內(nèi)發(fā)生故障的概率故障率故障率函數(shù)λ(t)

：正常運(yùn)行到某時(shí)刻t的客體在此后（t,t+dt)的單位時(shí)間里發(fā)生故障的比率故障率描述系統(tǒng)、設(shè)備、元件發(fā)生故障的難易小結(jié)-故障時(shí)間分布可靠度故障發(fā)生概率故障時(shí)間密度函數(shù)故障率函數(shù)3

常用故障時(shí)間分布函數(shù)3.1

指數(shù)分布

平均故障時(shí)間隨機(jī)故障的場合故障率為常數(shù)故障時(shí)間分布變?yōu)橹笖?shù)分布：3

常用故障時(shí)間分布函數(shù)3.1

指數(shù)分布

平均壽命平均故障時(shí)間MTTF(Mean

TimeToFailure，針對不可修復(fù)系統(tǒng)而言)平均故障間隔時(shí)間MTBF（MeanTimeBetweenFailure，針對可修復(fù)系統(tǒng)而言）例題1：1.某設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)7000h,共發(fā)生了10次故障。若故障間隔時(shí)間服從指數(shù)分布，試計(jì)算該設(shè)備的平均故障間隔時(shí)間以及從開機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)到工作1000h后的可靠度。解：平均故障間隔時(shí)間為：2.3.1指數(shù)分布工作1000h后的可靠度為：例題2：2.某種元件的平均故障時(shí)間為5000h，試求使用125h后的可靠度。解：2.3.1指數(shù)分布作業(yè)：1.某設(shè)備故障率為10-4/h，求可靠度分別為0.90和0.95時(shí)的工作時(shí)間。2.某電子設(shè)備由故障率為3.2×10-7/h的元件32支和故障率為5.4×10-8/h的元件62件組成，試計(jì)算該設(shè)備的平均故障時(shí)間，工作到1000h和10000h的可靠度。3

常用的故障時(shí)間分布函數(shù)

m<1時(shí)，隨時(shí)間單調(diào)減少，對應(yīng)于初期故障；

m=1時(shí)，恒定，威布爾分布變?yōu)橹笖?shù)分布，對應(yīng)于隨機(jī)故障；

m>1時(shí)，隨時(shí)間單調(diào)增加，對應(yīng)于磨損故障。3.2

威布爾分布η=1；t0=0m——形狀參數(shù)；η——尺度參數(shù)；t0——位置參數(shù)3.2

威布爾分布3

常用的故障時(shí)間分布函數(shù)η=1；t0=0η=1；t0=03.3

故障時(shí)間分布函數(shù)的性質(zhì)3

常用的故障時(shí)間分布函數(shù)3.4

故障次數(shù)分布當(dāng)故障時(shí)間分布服從指數(shù)分布，即故障率為常數(shù)，一定時(shí)間間隔內(nèi)故障發(fā)生次數(shù)N(t)服從泊松Poisson分布自時(shí)刻t=0到t時(shí)刻發(fā)生n次故障的概率到t時(shí)刻發(fā)生不超過n

次故障的概率討論：為了保證設(shè)備正常工作，需要配備適量的維修工人，現(xiàn)有同類型設(shè)備300臺，各臺工作是相互獨(dú)立的，發(fā)生故障的概率都是0.01，在通常情況下，一臺設(shè)備的故障可由一個(gè)人來處理。試問至少要配備多少工人，才能保證設(shè)備發(fā)生故障而不能及時(shí)維修的概率小于0.01？令X表示同一時(shí)刻發(fā)生故障的設(shè)備臺數(shù)，則X~B(300,0.01)設(shè)需要配備N個(gè)維修工人才能滿足題意要求，所要解決的問題是確定N，使得P(X>N)≤0.01由泊松分布可知解得，最小的N=8解：4.簡單系統(tǒng)的可靠性

4.1簡單系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)根據(jù)元素之間功能關(guān)系的復(fù)雜程度，可以把系統(tǒng)劃分為簡單系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)。究竟是簡單系統(tǒng)還是復(fù)雜系統(tǒng)主要取決于元素之間的功能關(guān)系。按元素故障與系統(tǒng)故障之間的關(guān)系，可以把系統(tǒng)劃分成基本系統(tǒng)和冗余系統(tǒng)?；鞠到y(tǒng)（串聯(lián)系統(tǒng)）是系統(tǒng)中任何一個(gè)元素故障都會導(dǎo)致系統(tǒng)故障的系統(tǒng)。冗余系統(tǒng)是某元素或某些元素的故障不一定能夠造成系統(tǒng)故障的系統(tǒng)。可靠性框圖

簡單系統(tǒng)和復(fù)雜系統(tǒng)冗余（Redundancy）是把若干元素或手段付加于系統(tǒng)的元素或組成部分上，從而使得即使系統(tǒng)元素或組成部分發(fā)生故障也不至造成系統(tǒng)故障的方法。并聯(lián)冗余方式

:附加的元素與原來的元素同時(shí)工作備用冗余方式：只有當(dāng)原來的元素發(fā)生故障時(shí)處于備用狀態(tài)的元素才投入工作 冷備用、熱備用、溫備用

表決冗余方式（n個(gè)元素中至少k個(gè)正常就能保證系統(tǒng)正常，換句話說，只有n-k+1或更多元素故障時(shí)系統(tǒng)才故障）又稱為n中取k冗余方式。元素冗余比系統(tǒng)冗余效果更好。

串聯(lián)系統(tǒng)可靠性只要一個(gè)元素發(fā)生了故障系統(tǒng)就故障的系統(tǒng)可靠性最差的單元對串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性影響最大系統(tǒng)故障時(shí)間等于最先發(fā)生故障的元素的故障時(shí)間。串聯(lián)系統(tǒng)的平均故障時(shí)間小于其中任一元素的平均故障時(shí)間串聯(lián)系統(tǒng)中包含的元素越多，越易發(fā)生故障

(1)串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度低于該系統(tǒng)的每個(gè)單元的可靠度，且隨著串聯(lián)單元數(shù)量的增大而迅速降低；

(2)串聯(lián)系統(tǒng)的失效率大于該系統(tǒng)的各單元的失效率；

(3)串聯(lián)系統(tǒng)的各單元壽命服從指數(shù)分布，該系統(tǒng)壽命也服從指數(shù)分布。

串聯(lián)的單元數(shù)越多，系統(tǒng)的可靠度越低。因此，要提高系統(tǒng)的可靠度，必須減少系統(tǒng)中的單元數(shù)或提高系統(tǒng)中最低的單元可靠度，即提高系統(tǒng)中薄弱單元的可靠度。串聯(lián)系統(tǒng)的特征：提高系統(tǒng)可靠性方法并聯(lián)系統(tǒng)可靠性并聯(lián)元素與原元素同時(shí)工作，只要一個(gè)元素不發(fā)生故障系統(tǒng)就正常運(yùn)行。系統(tǒng)故障時(shí)間等于最后發(fā)生故障的元素的故障時(shí)間。

(1)并聯(lián)系統(tǒng)的失效概率低于各單元的失效概率；

(2)并聯(lián)系統(tǒng)的可靠度高于各單元的可靠度；

(3)并聯(lián)系統(tǒng)的平均壽命高于各單元的平均壽命。這說明，通過并聯(lián)可以提高系統(tǒng)的可靠度；

(4)并聯(lián)系統(tǒng)的各單元服從指數(shù)壽命分布，該系統(tǒng)不再服從指數(shù)壽命分布。并聯(lián)系統(tǒng)的特征并聯(lián)與串聯(lián)對比圖R(t)t表決系統(tǒng)可靠性表決系統(tǒng)：n個(gè)元素中k個(gè)元素正常系統(tǒng)就正常運(yùn)行3中取2系統(tǒng)的可靠度為：2/3表決系統(tǒng)MATLAB模擬分析2/3表決系統(tǒng)與單個(gè)元件可靠度相交的點(diǎn)的時(shí)間：t=[ln(0.5)]/λ=13.8629交點(diǎn)為中位壽命t=693.15h后2/3表決系統(tǒng)可靠度開始小于單個(gè)元件的可靠度?？煽啃詳?shù)值模擬2/3表決系統(tǒng)特征(1)相同條件下，2/3表決系統(tǒng)的可靠度高于兩個(gè)或三個(gè)單元組成的串聯(lián)系統(tǒng)，低于兩個(gè)或三個(gè)單元組成的并聯(lián)系統(tǒng)。(2)相同條件下，2/3表決系統(tǒng)的平均壽命為一個(gè)單元的平均壽命的5/6倍，低于一個(gè)單元的平均壽命。(3)指數(shù)分布的相同元件組成的2/3表決系統(tǒng)與一個(gè)單元組成的系統(tǒng)相比：

(a)兩個(gè)系統(tǒng)的中位壽命相同；

(b)當(dāng)可靠水平r小于0.5時(shí)，一個(gè)單元系統(tǒng)的可靠壽命高于2/3(G)表決系統(tǒng)的可靠壽命；

(c)當(dāng)可靠水平r大于0.5時(shí)，2/3(G)表決系統(tǒng)的可靠壽命高于一個(gè)單元系統(tǒng)的可靠壽命，且r越接近1，采用2/3(G)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對提高可靠壽命的效果越顯著。因此，在對系統(tǒng)可靠水平要求很高的情況下，采用2/3(G)表決系統(tǒng)結(jié)構(gòu)可提高系統(tǒng)的可靠壽命。(1)m/n(G)表決系統(tǒng)m/n(G)表決系統(tǒng)與串聯(lián)和并聯(lián)系統(tǒng)的關(guān)系

m/n(G)表決系統(tǒng)中，如果m=n，則系統(tǒng)變?yōu)榇?lián)系統(tǒng)，如果m=1則變?yōu)椴⒙?lián)系統(tǒng)。m/n(G)表決系統(tǒng)定義：

n中取m系統(tǒng)是指由n個(gè)單元組成的系統(tǒng)中，至少有m個(gè)單元正常工作系統(tǒng)才正常工作，5、混聯(lián)系統(tǒng)

由串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)混合而成的系統(tǒng)稱為混聯(lián)系統(tǒng)，最典型的是串---并聯(lián)系統(tǒng)和并---串聯(lián)系統(tǒng)。(1)串---并聯(lián)系統(tǒng)

串---并聯(lián)系統(tǒng)的可靠性框圖如右圖所示，是由一部分單元先串聯(lián)組成一個(gè)子系統(tǒng)，再由這些子系統(tǒng)組成一個(gè)并聯(lián)系統(tǒng)。當(dāng)λ=0.001時(shí)(2)并---串聯(lián)系統(tǒng)

并---串聯(lián)系統(tǒng)是由一部分單元先并聯(lián)組成一些子系統(tǒng)，再由這些子系統(tǒng)組成一個(gè)串聯(lián)系統(tǒng)，如右圖。當(dāng)λ=0.001時(shí)在相同的條件下，并—串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度高于串—并聯(lián)系統(tǒng)。串-并并-串6、旁聯(lián)系統(tǒng)

為了提高系統(tǒng)的可靠度，除了多安裝一些單元外，還可以儲備一些單元，以便當(dāng)工作單元失效時(shí)，能立即通過轉(zhuǎn)換開關(guān)使儲備的單元逐個(gè)地去替換，直到所有單元都發(fā)生故障時(shí)為止，系統(tǒng)才失效，這種系統(tǒng)稱為旁聯(lián)系統(tǒng)。旁聯(lián)系統(tǒng)的可靠性框圖如下圖。

旁聯(lián)系統(tǒng)與并聯(lián)系統(tǒng)的區(qū)別在于：并聯(lián)系統(tǒng)中每個(gè)單元一開始就同時(shí)處于工作狀態(tài)，而旁聯(lián)系統(tǒng)中僅用一個(gè)單元工作，其余單元處于待機(jī)工作狀態(tài)。

旁聯(lián)系統(tǒng)可分為兩種情況，一是儲備單元在儲備期內(nèi)失效率為零，二是儲備單元在儲備期內(nèi)也可能失效。(1)儲備單元完全可靠的旁聯(lián)系統(tǒng)

儲備單元完全可靠是指：備用的單元在儲備期內(nèi)不發(fā)生失效也不劣化，儲備期的長短對以后的使用壽命沒有影響；轉(zhuǎn)換開關(guān)完全可靠是指：使用開關(guān)時(shí)，開關(guān)完全可靠，不發(fā)生故障。不同系統(tǒng)MATLAB模擬比較分析

串聯(lián)系統(tǒng)的壽命為單元中最小的壽命，并聯(lián)系統(tǒng)的壽命為單元中最大的壽命，而轉(zhuǎn)換開關(guān)與儲備單元完全可靠的旁聯(lián)系統(tǒng)的壽命為所有單元壽命之和，這說明轉(zhuǎn)換開關(guān)、儲備單元均完全可靠的旁聯(lián)系統(tǒng)的可靠性最佳，串聯(lián)系統(tǒng)的可靠性最差。旁聯(lián)系統(tǒng)特征不同系統(tǒng)MATLAB模擬比較分析旁聯(lián)系統(tǒng)MATLAB模擬比較分析旁聯(lián)系統(tǒng)與并聯(lián)系統(tǒng)模擬比較(2)儲備單元不完全可靠的旁聯(lián)系統(tǒng)

在實(shí)際使用中，儲備單元由于受到環(huán)境因素的影響，在儲備期間失效率不一定為零，當(dāng)然這種失效率不同于工作失效率，一般要小得多。如果兩個(gè)單元組成的旁聯(lián)系統(tǒng)，其中一個(gè)為工作單元，另一個(gè)為備用單元，又假設(shè)兩個(gè)單元工作與否相互獨(dú)立，儲備單元進(jìn)人工作狀態(tài)后的壽命與其經(jīng)過的儲備期長短無關(guān)。設(shè)兩個(gè)單元的工作壽命分別為Xl，X2，且相互獨(dú)立，均服從指數(shù)分布，失效率分別為λl，λ2；第二個(gè)單元的儲備壽命為Y，服從參數(shù)為μ的指數(shù)分布。當(dāng)工作的單元1失效時(shí)，儲備單元2已經(jīng)失效，即X1>Y，表明儲備無效，系統(tǒng)也失效，此時(shí)系統(tǒng)的壽命就是工作單元1的壽命X1；當(dāng)工作的單元1失效時(shí)，儲備單元2未失效，即X1<Y，儲備單元2立即接替單元1的工作，此時(shí)系統(tǒng)的壽命是X1+X2，該系統(tǒng)的可靠度和平均壽命分別為：

當(dāng)μ=0，即儲備單元在儲備期內(nèi)不失效時(shí)，這就是兩單元在儲備期內(nèi)完全可靠的旁聯(lián)系統(tǒng)；當(dāng)μ=λ2時(shí)，該系統(tǒng)為兩單元的并聯(lián)系統(tǒng)。

在可靠性工程中經(jīng)常遇到的系統(tǒng)并非串、并聯(lián)或混聯(lián)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，而是一個(gè)具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。復(fù)雜系統(tǒng)可靠度求法主要有：狀態(tài)枚舉法；全概率分解法；最小路集法；最小割集法；

Monte—Carlo模擬法等。6、復(fù)雜系統(tǒng)小型網(wǎng)絡(luò)大型復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)5.維修的基本概念

維修：系統(tǒng)發(fā)生故障后，尋找故障的部位并進(jìn)行修理，直到最后驗(yàn)證系統(tǒng)確實(shí)已經(jīng)恢復(fù)到了正常狀態(tài)等一系列工作。系統(tǒng)維修性：在規(guī)定的條件下，規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，按規(guī)定的方式和方法維修時(shí)使系統(tǒng)恢復(fù)到正常狀態(tài)的可能性。維修度：可維修系統(tǒng)在規(guī)定的條件下維修時(shí)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成維修的概率

維修的基本概念維修率：維修進(jìn)行到某一時(shí)刻上尚未完成維修，在此后單位時(shí)間里完成維修的比率維修率為常量，

平均維修時(shí)間：系統(tǒng)維修率為常數(shù)、維修度函數(shù)服從指數(shù)分布時(shí)，維修率的倒數(shù)為平均維修時(shí)間（MTTR，MeanTimetoRepair）

維修的基本概念可用度（Availability)是一個(gè)衡量系統(tǒng)被利用情況的指標(biāo)。可用度是系統(tǒng)在特定的瞬間能維持其功能的概率。維修方式：事后維修和預(yù)防維修事后維修的三個(gè)典型步驟：

a)問題診斷；

b)故障零件的更換或修理；

c)維修確認(rèn)。預(yù)防維修活動包括設(shè)備檢查，局部或全面定期檢修，換油等。預(yù)防維修可以提高系統(tǒng)的可靠性、減少停機(jī)時(shí)間和更換費(fèi)用、優(yōu)化備用件庫存。6.提高系統(tǒng)可靠性系統(tǒng)、設(shè)備、元件故障的發(fā)生，既有其自身的原因，也有其外部原因。前者來自設(shè)計(jì)、制造、安裝等方面的問題；后者包括工作條件方面的問題和時(shí)間因素。因此，應(yīng)該從這些方面入手采取措施提高系統(tǒng)、設(shè)備、元素的可靠性?？煽啃栽O(shè)計(jì)

安全系數(shù)降低額定值冗余設(shè)計(jì)故障－安全設(shè)計(jì)耐故障設(shè)計(jì)選用高質(zhì)量的材料、元件、部件

安全系數(shù)在設(shè)計(jì)中采用安全系數(shù)是最早采用的防止結(jié)構(gòu)（機(jī)械零部件、建筑結(jié)構(gòu)、巖土工程結(jié)構(gòu)等）故障的方法。采用安全系數(shù)的基本思想是，把結(jié)構(gòu)、部件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)得超出其可能承受的應(yīng)力的若干倍，這樣就可以減少因設(shè)計(jì)計(jì)算誤差、制造缺陷、老化及未知因素等造成的破壞或故障。降低額定值與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用安全系數(shù)的思想類似，在電氣、電子設(shè)備或元件的設(shè)計(jì)中采用降低許用值（Derating）的方法，防止故障發(fā)生。具體作法是，選用其功率較要求的功率大得多的設(shè)備或元件，或者采取冷卻措施提高設(shè)備或元件的承載能力。

冗余設(shè)計(jì)在各種冗余方式中，并聯(lián)冗余和備用冗余最常用。并聯(lián)冗余時(shí)，冗余元素與原有元素同時(shí)工作，冗余元素越多則可靠性越高。但是，并聯(lián)元素越多，最后并聯(lián)上去的元素所起的作用越小。再考慮到體積和成本問題，實(shí)際設(shè)計(jì)中只將有限的元素并聯(lián)起來構(gòu)成并聯(lián)冗余系統(tǒng)。備用冗余時(shí)，工作元素故障時(shí)把備用元素投入工作，減少系統(tǒng)故障率。在設(shè)計(jì)備用冗余時(shí)應(yīng)該考慮把備用元素投入工作的轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)的可靠性問題。故障－安全設(shè)計(jì)故障－安全（Fail-safe）設(shè)計(jì)，是在系統(tǒng)、設(shè)備、結(jié)構(gòu)的一部分發(fā)生故障或破壞的情況下，在一定時(shí)間內(nèi)也能保證安全的設(shè)計(jì)。故障－正常方案。故障－消極方案。故障－積極方案。耐故障設(shè)計(jì)

耐故障（Faulttolerance）設(shè)計(jì)又稱容錯(cuò)設(shè)計(jì)，是在系統(tǒng)、設(shè)備、結(jié)構(gòu)的一