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    隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代化的機器、技術(shù)裝備、交通工具和探索工具越來越復(fù)雜。這些機器和設(shè)備等的可靠性受到了人們的廣泛重視，系統(tǒng)愈復(fù)雜，若可靠性達不到較高的指標要求，則系統(tǒng)出故障的可能性愈大、造成的損失也愈大。這些損失可能是經(jīng)濟上的、信譽上的，甚至是造成生命安全或更嚴重的災(zāi)難性后果。譬如導(dǎo)航系統(tǒng)的不可靠或工作失誤可導(dǎo)致飛機墜毀；飛機在著陸時，其控制系統(tǒng)如不能將飛機的滑翔輪子可靠地彈出，后果將是不可想象的。

       提高系統(tǒng)的可靠性，要從系統(tǒng)的設(shè)計著手。要使系統(tǒng)的元器件工作在正常狀態(tài)下，沒有過載超負荷等現(xiàn)象的發(fā)生，并且要有一定的裕度。也可以采用冗余貯備，使系統(tǒng)即使有個別元器件或設(shè)備出現(xiàn)故障仍能正常工作，譬如大型客機擁有四個發(fā)動機，中型客機擁有兩個發(fā)動機。也就是說有一個設(shè)備出現(xiàn)故障，有另一個設(shè)備頂替它工作。當(dāng)然冗余設(shè)備有可能增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和成本，但是如果設(shè)計得合理，在成本增加不多的情況下，使系統(tǒng)的可靠性有很大的提高，是完全值得的。

       開展系統(tǒng)可靠性分析工作應(yīng)該掌握的內(nèi)容很多，本文重點介紹關(guān)于任務(wù)分析、工作模式分析、確定故障判據(jù)相關(guān)知識。

1、任務(wù)分析

有的系統(tǒng)可以用于完成一種以上的任務(wù)。例如：飛機可用于轟炸、掃射或者攔截等任務(wù)。如果用不同的飛機分別完成這些任務(wù)，就可用每一任務(wù)或飛機的單獨任務(wù)可靠性模型來分別處理。如果用同一架飛機完成所有這些任務(wù)，就必須按功能描述這些任務(wù)，或者擬定一個能夠包括所有功能的系統(tǒng)可靠性模型。對每一項任務(wù)也可能有不同的可靠性要求和可靠性模型。

任務(wù)剖面

任務(wù)剖面說明與系統(tǒng)特定的使用過程有關(guān)的事件和條件（見圖1）。任務(wù)剖面在系統(tǒng)指標論證時就應(yīng)提出。精確地和比較完整地確定系統(tǒng)的任務(wù)事件和預(yù)期的使用環(huán)境，是進行正確的系統(tǒng)可靠性設(shè)計分析的基礎(chǔ)。

為了恰當(dāng)?shù)拿枋鱿到y(tǒng)的多重或多階段任務(wù)能力，需要有多重多階段任務(wù)剖面。任務(wù)剖面一般應(yīng)包括：

（1）系統(tǒng)的工作狀態(tài)；

（2）系統(tǒng)工作的時間與順序；

（3）系統(tǒng)所處的環(huán)境（外加的與誘發(fā)的）的時間與順序；

（4）系統(tǒng)所預(yù)定的維修保障條件。

圖1飛機投放炸彈事件的任務(wù)剖面示例

任務(wù)剖面需要說明系統(tǒng)的工作時間長度或占空因數(shù)。占空因數(shù)是單元的工作時間與系統(tǒng)的總工作時間之比。例如，飛機的起落架只有在飛機起飛及著陸時才工作，而在整個飛行期間是不工作的。因此，在建立可靠性模型時必須加以修正，通常用占空因數(shù)進行修正。

環(huán)境剖面

環(huán)境剖面描述與操作、事件或功能有關(guān)的特定的固有和誘導(dǎo)環(huán)境。

系統(tǒng)可能不止用于一種環(huán)境，例如某一特定系統(tǒng)可能用于船舶和飛機環(huán)境中，某一特定任務(wù)可能由幾個工作階段組成，例如，衛(wèi)星在發(fā)射、軌道飛行、返回大氣層、回收及其相應(yīng)的特定環(huán)境構(gòu)成各工作階段。

在任務(wù)可靠性模型中對環(huán)境條件的處理：

(1) 當(dāng)系統(tǒng)用于不同的環(huán)境條件其任務(wù)可靠性模型都相同時，應(yīng)考慮在不同的環(huán)境條件下系統(tǒng)各個單元的故障率不同；

(2) 當(dāng)系統(tǒng)有幾個工作階段時，可針對每一個工作階段擬定單獨任務(wù)可靠性模型，包括對于不同環(huán)境條件的考慮，然后將結(jié)果綜合到一個總的可靠性模型中。

2、工作模式分析

工作模式分析是為了確定特定的任務(wù)或功能下系統(tǒng)的工作模式以及是否存在替代工作模式。對功能工作模式及代替工作模式作如下規(guī)定。

（1）功能工作模式：一種功能工作模式執(zhí)行一種特定的功能。例如：在雷達系統(tǒng)中，搜索和跟蹤必定是兩種功能工作模式；

（2）代替工作模式：當(dāng)系統(tǒng)有不止一種方法完成某一特定功能時，它就是具有代替功能模式。例如飛機的供電系統(tǒng)，在地面工作或在空中飛行時，可由主發(fā)動機驅(qū)動的發(fā)電機、或輔助動力裝置驅(qū)動的發(fā)電機供電，在應(yīng)急情況下，還可由應(yīng)急蓄電池供電。因此輔助動力裝置驅(qū)動發(fā)電機及應(yīng)急蓄電池作為一種代替工作模式。又如通常用超高頻發(fā)射機可以用于替代甚高頻發(fā)射機發(fā)射信息，這也是一種代替工作模式；

把確定任務(wù)功能和確定工作模式聯(lián)系起來，例如系統(tǒng)任務(wù)是同時傳輸實時數(shù)據(jù)和貯存數(shù)據(jù)，它必須有二臺發(fā)射機，并且不存在冗余或代替工作模式。而對于有二臺發(fā)射機但不要求同時傳輸實時數(shù)據(jù)和貯存數(shù)據(jù)的系統(tǒng)來說，則存在冗余或代替工作模式。

3、確定故障判據(jù)

為了建立系統(tǒng)的故障判據(jù)，應(yīng)規(guī)定系統(tǒng)及其分系統(tǒng)的性能參數(shù)及容許界限，確定系統(tǒng)的物理界限和功能接口。

規(guī)定系統(tǒng)及其分系統(tǒng)的性能參數(shù)及容許界限時，應(yīng)如表1所示編制一個參數(shù)清單或圖表，并應(yīng)規(guī)定這些參數(shù)允許的上限及下限。

表1性能參數(shù)及容許界限示例

物理界限應(yīng)包括最大尺寸、最大重量、安全規(guī)定、人為因素限制及材料性能極限等。

功能接口是指被考慮的系統(tǒng)只要包括或依賴于另一個系統(tǒng)時，各系統(tǒng)的相互關(guān)系在兼容性方面必須協(xié)調(diào)一致。例如：人—機關(guān)系，與控制中心、功率源、數(shù)據(jù)要求的關(guān)系。

故障判據(jù)是判斷系統(tǒng)是否構(gòu)成故障的界限值，一般應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)規(guī)定性能參數(shù)及容許界限、系統(tǒng)的物理限和功能接口來確定，并與訂購方給定的故障判據(jù)相一致。例如，雷達完成任務(wù)的一個條件是其發(fā)射機功率必須大于或等于200kW，因此導(dǎo)致發(fā)射機功率輸出小于200kW的單一或組合的硬件或軟件故障必定使雷達不能完成任務(wù)。表1中第4欄規(guī)定了故障判據(jù)。

具體系統(tǒng)的故障判據(jù)還與系統(tǒng)的使用環(huán)境、任務(wù)要求等密切相關(guān)。例如某臺發(fā)動機的潤滑油消耗量偏大，對于短程飛機或者中程飛機來說，可能不算故障，但對于遠程飛機來說，同樣的潤滑油消耗率就可能把潤滑油耗光，并因此產(chǎn)生故障。

一般地，建立系統(tǒng)的基本可靠性模型時，其故障判據(jù)為：任何導(dǎo)致維修及故障需求的非人為事件，都是故障事件。對于多任務(wù)、多功能的系統(tǒng)建立任務(wù)可靠性模型時，必須先明確所分析的任務(wù)是什么。對于任務(wù)的完成來說，涉及到系統(tǒng)的哪些功能，其中哪些功能是必要的，哪些功能是不必要的，以此而形成系統(tǒng)的故障判據(jù)。影響系統(tǒng)完成全部必要功能的所有軟、硬件故障都計為關(guān)聯(lián)故障。

在某些情況下，雖然存在故障狀態(tài)，但系統(tǒng)仍然可以完成規(guī)定的任務(wù)。這樣的故障在計算任務(wù)可靠性時就不應(yīng)作為關(guān)聯(lián)故障計算。