第四章 软件可靠性及其测度

1、产品的可靠性和维修性； 可靠性部件的选择，结构的设计方法，制造方法等,第一节 概述,产品故障原因分析,产品故障70是同设计有关,费用考虑：返修率增加，经济损失增加 安全性: 不以人为代价；,成本：投入产品的费用（下图）,1,2,3,4,预定拨款总额,总费用,附加的返工费,资金节约很大产品质量很高,草图设计阶段考虑可靠性,设计阶段考虑可靠性技术,交付生产阶段产品质量控制,无可靠性产品出厂,生产过程查出的废品,不同阶段费用,2、可靠性设计的基本内容,（1）建立可靠性模型 （2）进行各种可靠性分析 诸如故障模式影响及危害度分析、故障树分析、热分析、容差分析等，以发现和确定薄弱环节，在发现了隐患后通过改进设计，从而消除隐患和薄弱环节。
（3）采取各种有效的可靠性设计方法 如制定和贯彻可靠性设计准则、降额设计、冗余设计、简化设计、热设计、耐环境设计等，并把这些可靠性设计方法和产品的性能设计工作结合起来，减少产品故障的发生，最终实现可靠性的要求,降额设计（降低元件各种内外应力） 简化电路（程序） 容差设计（允许漂移）。

2、计算,沈阳理工大学装备工程学院,串联系统：各单元之间的失效时间随机变量互为独立时，如果有某一单元发生故障，则引起系统失效的系统。
,第4章 系统可靠性模型和可靠度计算,1,2,n,沈阳理工大学装备工程学院,并联系统：并联冗余系统由于某一元器件失效而不致使系统发生故障，只有当系统中贮备元器件全部发生失效的情况下，系统才发生故障，这样的系统就称为“工作贮备系统”。
并联系统属于工作贮备系统的一种。
贮备系统分为：工作贮备系统和非工作贮备系统,第4章 系统可靠性模型和可靠度计算,纯并联系统，即多个单元完成同一任务的组合。
所有单元同时工作，弹其中任何一个单元都能单独支撑整个系统的运行，只要系统中不是全部单元都失效，系统就可以正常运行。
,当采用串联系统的设计不能满足设计指标要求时，可采用贮备系统的设计来提高可靠性水平。
,沈阳理工大学装备工程学院,工作储备系统：r/n表决系统，即要求n个单元组成的并联系统中，至少有r个单元同时正常工作，才能保证正常工作状态的系统。
,第4章 系统可靠性模型和可靠度计算,1,2,r,n,沈阳理工大学装备工程学院,非工作储备系统：系统中。

3、的组合形式为串联模型和并联模型，再复杂的系统组合都可以从这两种模型引伸出来。
,2009年3月,现代设计方法-第四章可靠性设计,第四章可靠性设计,一、串联模型的可靠度计算若系统中诸零件的失效相互独立，但当系统中任一个零件发生故障都会导致整个系统失效时，则这种零件的组合形式称为串联模型，或称串联系统，如图4-14a所示。
注意，这里的“串联”不能与电路中阻容元件的串联概念混为一谈。
例如，图4-15的电路中，两电容器虽然是并联的，但在可靠性分析中，却判为串联，因为无论电容器C1或C2，只要有一个失效，都会使系统失效。
因此，在可靠性框图中表示为图4-14a所示之串联模型。
,2009年3月,现代设计方法-第四章可靠性设计,第四章可靠性设计,图4-14b所示为n个零件组成的串联系统。
若已知各零件的可靠度分别为Ri(t)(i=1,2,n)则串联系统的可靠度Rs(t)，依概率乘法定理可表示为,式(4-48)表明，串联系统的可靠度Rs低于组成零件的可靠度Ri。
因此，要提高串联系统的可靠度，最有效的措施是减少组成系统的零件数目。
若各零件的可靠度均服从指数分布，即 式中i为第i个零件的失效率，则,式中,。

4、个彼此有联系而且又能相互协调工作的单元所组成的综合体 “系统”、“单元” 相对概念 可以是按产品层次划分：零部件、组件、设备、分系统、系统中任何相对的两层 “系统”包含“单元”，其层次高于“单元” 产品可以指任何层次,系统分类,不可修复系统,可修复系统,通过维修而恢复功能的系统,系统或组成单元一旦发生故障，不再修复，处于报废状态的系统 技术：不能修复 经济：不值得修复 一次性：没必要修复,系统可靠性,单元的可靠性 单个单元可靠性越高，系统可靠性越高,系统的可靠性 包含的单元数量 单元之间的相互功能关系,系统可靠性设计的目的,目的 使系统满足规定的可靠性指标，完成预定功能前提下，使系统的技术性能、重量指标、制造成本及使用寿命协调并最优 或者在性能、重量、成本、寿命和其它要求的约束下，设计出高可靠性系统,系统可靠性设计的分类,可靠性预测 按照已知零部件或各单元的数据，计算系统的可靠性指标 对系统的几种结构模型的计算、比较以得到满意的系统设计方案和可靠性指标 可靠性分配 按照已经给定的系统可靠性指标，对组成系统的单元进行分配，并在多种设计方案中比较、选优,可靠性分配与可靠性预计的关系,可靠性。

5、要研究可靠性的问题,可靠性设计是第二次世界大战时由一只真空管引起的。
当时美国在远东军事基地有60的军用飞机电子装置处于故障状态，检查结果是由于真空管发生了故障。
但出故障的真空管却是完全符合出厂指标的，虽然多次检查仍找不出原因。
,后来在设计、制造和检查中考虑了可靠性，结果大大减少了故障。
这样，“可靠性”设计的问题就提出来了。
,可靠性问题的提出：,可靠性问题日益受到重视的原因：,1）由于市场竞争激烈，产品更新快，许多新元件、新材料、新工艺等未及成熟试验就被采用，因而造成故障。
,2）随着产品或系统日益向大容量、高性能参数发展，尤其是机电一体化技术的发展，使整机或系统变得复杂，零、部件的数量大增，致使其发生故障的机会增多，往往由于一个小零件、小装置的失效而酿成大事故。
,3）为了维护用户的利益，在一些工业国家中实行产品责任索赔办法。
,4）产品或系统可靠性的提高可使用户获得较大的经济效益和社会效益。
,建国以来，我国机电产品发展迅速，取得了很大成绩。
,但与国外相比，我国机电产品的可靠性普遍较低。
,二、我国机电产品可靠性现状,可靠性问题加剧了我国机电产品出口出不去，进口挡不住的局面。
,传统的机械。

6、3列高速列车停止工作，直至德国制造商30天后才恢复,4.2 软件开发的生命周期,软件的生命周期 启动和结束阶段 需求条件和规格说明 建立原型样本 设计 编程 测试,4.2 软件开发的生命周期,启动和结束阶段 业务扩展/技术改进/提高竞争力是新项目启动、旧软件结束的原因 需求条件和规格说明 需求条件 对整个系统中硬件和软件两者所需要的条件有明确的描述 例如当前和将来的系统接口、硬件类型、使用环境的说明 规格说明 硬件规格(设备级) + 软件规格(算法级) 规格说明语言(Z-语言等),4.2 软件开发的生命周期,建立原型样本 理由 可以通过样本实现来体现他们的原始设计思想 设计中遇到的难点在样本中可以立即发现 样本中发现的缺陷可以返回项目用户以检查原始的需求条件等文件中存在的不足和错误 原型样本的基本构成模块 描述一个具有明确定义的基本函数功能或过程的程序块 一个模块的最佳长度50 200行 模块重用严格测试(前期修改成本远远低于后期修改成本),4.2 软件开发的生命周期,设计 在原型样本的基础上进行最后阶段的设计工作 结构式程序设计方法 自顶向下(top-down) 动机。