可靠性研究

2024-05-15

可靠性研究(精选11篇)

可靠性研究 篇1

电力系统中继电保护是重要组成部分, 对电力系统的正常运转起着十分重要的作用。但是随着继电保护出现各种情况后, 其使用安全可靠性成为人们关注的话题。继电保护如果出现拒动、误动等情况后容易造成大面积的停电, 不仅仅影响人们正常的生活工作, 同时还会给国民经济带来极大的损失, 因此提高继电保护的可靠性其意义十分重大。

1 影响继电保护可靠性的因素

影响继电保护可靠性的主要因素有:

1) 继电保护测量设备的起始点是电压互感器, 其对于二次系统的正常运转十分重要, 但是在二次回路运行中电压互感器容易出现故障。对于PT二次回路来说, 其应用设备并不多, 线路连接也十分容易, 但是在运行使用中十分容易出现故障, 如果出现二次中性点接地异常或是未接地以及多点触地就容易导致保护装置误动或拒动。

2) 对于继电保护的保护装置其生产需要专业的技术, 其生产质量也直接影响到保护装置运行的可靠性。一些生产厂家为了自身利益, 在生产过程中偷工减料, 就会造成装置整体性差, 器件之间的性能差异巨大, 也容易导致保护装置的拒动和误动。所以对于继电保护装置的生产检验要加强管理, 以此提高继电保护运行的可靠性。

3) 人为操作方面也容易引起装置出现故障。电源操作与保护装置的正常运行有着直接联系。保护装置的电容储存装置出现老化后, 其内部电容减少, 在发现故障进行更换时, 选取的电容装置型号小或是不合理的时候都会对保护装置的正常运行造成影响。同时维修人员的安全意识、专业知识和自身职业等方面的因素也会影响装置的正常运行。当外界环境出现高温、灰尘等天气时会对装置造成老化威胁, 对电路板也容易造成腐蚀等等从而造成保护装置出现故障。

2 提高继电保护运行可靠性的措施

根据上面的叙述得知继电保护系统可靠性的提高可以从宏观和微观方面。

2.1 宏观方面

从宏观方面看, 提高继电保护装置运行可靠性就应该将供电的可靠性作为工作中的重点, 加强供电可靠性的制度建设, 完善相关的网络管理, 同时对相关的管理体系进行建立健全。加强对工作人员的专业培训, 有效的提高工作人员的故障处理能力和处理效率。同时继电保护的工作人员整体素质普遍过低、技术水平过低, 也是造成继电保护运行不顺畅的主要原因之一。

对于这些状况要加强员工的技能培训和素质教育, 促使员工养成工作记录和工作检查的习惯, 这不仅可以有效降低故障的出现, 同时这些工作记录耗时一份技术档案, 在设备出现故障时可以根据记录以此加快故障的处理时间。

同时工作人员还必须有严谨的工作态度, 在进行数据计算时, 应该不断进行计算以保证其准确性和精确性, 严格按照运行程序进行设备操作。

2.2 微观方面

1) 重视技术上的进步和设备装置水平的不断提高, 以此来提高继电保护装置运行的可靠性。在生产设备器件时, 可以使用新设备或是新技术, 加强一些设备上的维护, 适当的进行状态上的检修。

2) 对于监控系统出现问题后, 最容易造成故障的就是硬件出现损害等情况。如果系统硬盘出现破坏, 不仅会使系统造成瘫痪, 还会使一些重要的数据丢失, 在系统重装后, 需要对监控装置运行的遥控、遥测、遥信以及遥调点上进行重新核对, 因此维护人员或是工作人员必须实时做好数据备份, 以免造成不必要的麻烦。

3) 由于晶体管很容易受到干扰源的影响, 其抗干扰能力十分弱, 因此晶体管在生产、安装和调试等的环节上要采取相关抗干扰措施。也可以在晶体管的相关装置上安装监视器等, 同时对变压站进行改造不仅可以有效保护晶体管还可以提高继电保护的运行可靠性。

掌握继电保护故障的原因和处理的方式不仅可以避免故障出现率, 还可以提高事故处理水平和处理效率, 有效保障继电保护运行的可靠性和国家电网的使用安全可靠性。

3 结语

继电保护的重要性直接影响到人们的日常生活工作, 还会对国民经济造成影响, 更重要的是会严重制约我国电力系统的发展。加大继电保护装置运行可靠性, 不仅仅可以加快我国电力系统的发展, 同时在电力系统方面上也会出现技术上、管理上的创新。

对于继电保护中容易出现的各种运行故障, 应该进行详细分析, 找出一切与之相关的因素, 并据此对技术上、操作上或是管理上进行改革完善, 以保证继电保护运行的可靠性。随着社会的不断发展和进步, 只有不断在装置配件上和电力技术上不断进行提高, 才可以保证电力运行的可靠性和安全性, 以适应时代的发展。

参考文献

[1]戴志辉, 王增平.继电保护可靠性研究综述[J].电力系统保护与控制, 2010.

[2]戴志辉, 王增平.继电保护可靠性数据收集系统设计[J].电力系统自动化, 2010.

[3]童雪桥.影响继电保护可靠性的因素及措施[J].北京电力高等专科学校学报:自然科学版, 2012.

[4]伍轶君.谈继电保护可靠性与检修[J].中国科技财富, 2009.

[5]李斌, 李永丽, 贺家李.特高压长线路电容电流对距离保护的影响[J].天津大学学报, 2006.

[6]李斌, 贺家李, 杨洪平, 黄少锋, 秦应力, 徐振宇.特高压长线路距离保护算法改进[J].电力系统自动化, 2007.

可靠性研究 篇2

对计算机网络可靠性的提升策略进行分析,来保障计算机网络的安全可靠运行,对于我国信息现代化的发展具有积极的现实意义。

1.计算机网络可靠性概述

计算机网络是计算机技术和通讯技术发展到一定阶段的产物。

所谓计算机网络可靠性,指的是在特定环境(操作方式、维修方式、温度、湿度、负载及辐射等条件一定)和给定时间内,计算机网络对于所需业务的完成能力。

纵观其定义,可以看出,计算机网络的可靠性是由给定时间、特定环境和完成业务能力三部分共同决定的。

计算机网络可靠性是对计算机网络运行能力的有效反应,是实可靠性提升策略文章编号:文献标识码:a 施计算机网络设计与规划的重要参考。

当前社会,计算机网络可靠 性的问题已经非常突出,如若一旦发生计算机网络故障,其影响和 危害是十分巨大的,且涉及经济、政治、环境、生活、文化等各个领域。

2.计算机网络可靠性影响因素分析

2.1 网络设备因素

网络设备作为直接面向用户的终端设备,其对于计算机网络的可靠性有着重要的影响。

通常情况下,终端设备的交互能力较强,其对应的计算机网络也表现出较强的可靠性。

任何事物都是在发展中逐渐完善的过程,当前,我国的在计算机网络设备方面虽然已经比较完备,但网络环境的复杂性和实际应用中不确定因素的存在,使得对于网络设备在计算机网络可靠性的影响方面占据着重要地位。

2.2 传输交换设备因素

传输交换设备是计算机网络的重要组成,承担者数据信号的接收与传输,是保障计算机网络连接畅通的关键所在。

传输交换设备在对计算机网络可靠性的影响上表现出的隐蔽性较强,对于其所导致的网络破坏和干扰难以排出,且需要付出较高的代价。

2.3 网络管理因素

通常来讲,计算机网络均是由不同厂商生产与开发的网络系统搭配相关的机械设备所构成的,具有综合性强、结构较为复杂、规模较为庞大的特点。

因此,在实际的计算机网络运行当中,实施有效的网络管理十分必要,是降低信息丢失、实现信息正确传输、故障的及时查找与排除的重要保障。

2.4网络拓扑结构因素

所谓网络拓扑结构,指的是计算机网络中,各部件连接的主要方式,其对于计算机网络可靠性亦有着重要的影响。

可以说,网络拓扑结构是对计算机网络影响因素进行分析的必要前提,是计算机网络可靠性得以保障的重要基础。

3.计算机网络可靠性的提升策略

3.1强调计算机网络容错性设计的合理性

计算机网络的容错性具体从以下方面来实现合理性设计的:第一, 采用冗余且并行的网络形式,在两个计算机网络中心上分别连接服务器和用户终端,从而对计算机网络安全进行有效的防范,避免意外情况的发生。

如若有意外发生,两个网络中心亦可以进行彼此的相互协调;第二,在计算机网络设备当中,路由器、广域网、数据 链路一律实行互联的形式,从而保证当任一设备发生故障时,不会对其他项设备的运行产生影响;第三,将新型技术应用于网络设备的服务器当中,选用具有高可靠性、强容错性的服务器,以先进技术为依托,来对网络故障问题进行有效的防范。

3.2 实施双网络冗余设计

这一设计的目的在于起到后背设备的作用,冗余设计主要指的是在基于单计算机网络的基础上,再进行一项备用计算机网络的设计,从而构成双网络冗余设计。

计算机网络结构当中,所有网络点均相连,依靠网络链路,可完成信息的及时传送。

配网供电可靠性研究探析 篇3

关键词:配网供电 可靠性

1 配网供电可靠性的重要性

配网在供电系统中发挥着十分关键的作用,它的安全运行关乎国计民生。配电系统的服务终端连接着广大电力用户,通过遍及每条街道的中压配电网将电能输送至千家万户。如果配电网突发故障,将直接影响整个供电系统的正常运作,会严重影响居民生活质量,甚至造成经济损失。据不完全统计,我国供电系统中80%的停电故障均与配电故障有直接的关系。基于此,加强配电网改造,提高供电可靠性,改善供电服务质量,逐渐成为供电单位普遍关注的焦点课题。

2 影响中压配网供电可靠性的常见故障及原因分析

2.1 线路类 ①瓷绝缘子闪络放电:一是10kV配电线路上的瓷绝缘子(针式、悬式)、避雷器、跌落保险的瓷体制造质量不达标,瓷体存在裂纹;二是瓷绝缘子长期暴露在外,表面和瓷裙内有污垢积存,绝缘性能大打折扣,在阴雨天气极易发生闪络放电,严重时瓷绝缘子击穿出现接地故障。②倒杆:一是因外力破坏,线路断线或拉线断,使耐张杆或直线杆倾杆;二是杆根土壤养护不到位,在洪水、暴风雨等恶劣的自然条件下严重流失而出现倒杆现象。③短路:两相或三相导线不经负荷直接碰撞接触,致使线路短接。④断线:架线时操作不当,在特殊气候环境中导线会因弛度过紧而拉断;另一方面,各相在外力的作用发生短路,导线被熔断。另外,也可能由于线路常年超负荷运行,存在接触不良等现象而发生断线事故。⑤线路缺相运行:一是线路断线或接点氧化接触不良;二是三相开关中的一相未完全闭合;三是线路某相超负荷运行,致使跌落式熔断器一相跌落,造成线路缺相运行。

2.2 不可抗拒的自然灾害因素 自然灾害除了包括雨雪雷电、大风等恶劣天气状况以外,还包括地震、洪水等地质灾害,这些灾害的发生都可能造成供电线路短路、断线等故障,甚至中断供电,影响居民生活。从科学地角度来分析,自然灾害虽然属于不可抗力因素,但是可以利用气象监测等手段进行预测和防范,灾害发生后迅速反应,及时处理和补救,可以将灾害的影响程度降至最低。

2.3 系统设备例行检修 配电系统设备需定期进行检修和维护,检修期间供电质量会大受影响。如果提前做好规划,科学调度和管理,就能有效降低影响程度。某供电企业在检修作业方面作了一些新尝试。比如将每年的设备例行检修调整为参照设备的实际运行参数,结合电网运行状况有计划地开展检修作业,由定性的传统管理方法向科学的定量管理转变,既确保了电网正常运行,又提高了设备检修效率。

3 提高中压配网供电可靠性及措施

3.1 加强配网的规划和设计 中压配电系统中的供电设备陈旧落后,技术参数低,网架结构相对薄弱,且线路布局存在缺陷。因此,推行网改前必须合理规划配电网线路布局。

首先,电力规划工作者的专业素质必须过关。电力规划工作者不仅要掌握电路规划基础知识,进行走线设计前需广泛开展市场调研,扩大信息量,根据已掌握的当地的电力用户数量、用电量等数据信息进行宏观预测,确保电网规划满足当地经济发展要求。

其次,深入了解电网现状及其存在的主要问题,为电网未来的发展夯实基础。具体来讲,应抓住几个要点:

①现有电网设备负荷运行能力。②导线线径符合设计标准,无“瓶颈”线路。③线路供电可靠性指标、线损指标。④线路的服务年限、开关数量、故障及检修史、设备绝缘老化程度。

电力规划依托准确、客观的电力需求预测逐步实施。电力需求预测工作系统性强,其测算精度会对电力规划产生主导性的作用,因此必须着力提高测算精度,确保电力规划方向准确无误。电力需求预测的主要依据源自设备终端采集的原始数据和用电信息。主要的预测方法有三种,即横向比较法、产值单耗法和电力弹性复数法。数据采集完毕建立电力需求数据库,使之形成一个系统,提高需求预测的科学性。

3.2 做好防止线路故障工作 健全线路设备巡检制度,可能出现故障的部位要备案管理,加强夜巡;详尽记录巡检过程,发现设备缺陷及时组织人员整修,以免酿成大的安全事故;安装避雷装置和防触电围栏,不定期巡查和检测防雷装置引下线和接地体的锈蚀情况,确保接地良好,并且安装防雷装置。

3.3 做好事故处理工作 强化事故处理人员的素质训练。作为事故处理人员,必须熟悉配电网运行参数,掌握扎实的设备管养知识。供电单位不仅要对事故处理人员开展素质训练,健全抢修制度,落实岗位责任制,加强抢修人员的职业道德教育,充实事故处理交通工具,提高事故处理机动能力。

4 结束语

配网供电是整个供电系统中的关键环节。配网供电质量关乎国计民生,配网设备突发故障会对严重影响供电质量,甚至造成不小的经济损失。加强配网供电可靠性研究,针对影响配网供电可靠性的因素进行分析总结,有助于对供配电实施科学管理,同时提高配网供电质量,确保供电系统稳定运行。

参考文献:

[1]张勇.提高配电网供电可靠性的对策[J].黑龙江科技信息,2010(30).

[2]覃勋.提高10kV配网供电可靠性的技术措施探讨[J].价值工程,2010(30).

行程时间可靠性研究 篇4

系统的可靠性一般定义为系统在规定的条件下, 在规定的时间内, 完成其预定功能的能力[1]。在供水系统、通讯系统以及电力系统等网络系统中, 可靠性分析已经得到了比较广泛的应用。但是, 可靠性分析在交通运输网络中的应用还比较少。今年中国南方一场罕见的雪灾提醒人们对在交通运输领域开展可靠性分析的重要性, 此次自然灾害的结果表明了交通运输网络的脆弱性, 同时也揭示了交通运输网络是最重要的生命线系统之一。另一方面, 除了在重大灾害情况下, 在日常的交通状况下, 更为稳定可靠的交通运输网络服务水平也日益成为出行者和管理者的迫切需要。但交通运输网络的本质特征是随机动态性, 一方面交通需求是随机变化的, 另一方面网络供给也是随机变化的, 有多种不确定因素随机改变着道路交通网络的状态。因此要合理反映交通运输网络的随机性特征, 就必须使用概率测度, 可靠性分析作为一种概率测度, 是反映运输系统运行特征的有力工具。网络可靠性的衡量标准[2]就是指网络在什么情况下是可靠的, 可靠的程度如何。一般来说, 对网络可靠性的衡量是从网络的抗毁性, 生存性和有效性三方面着手进行的。研究交通运输网络的行程时间可靠性, 可以进一步完善道路网络可靠性理论, 能从根本上提高管理和规划水平, 对于最大程度地合理配置现有资源, 提高路网的行程时间可靠性, 具有重要的现实意义和广阔的应用前景。

2 行程时间可靠性的定义

Asakura and Kashiwadani (1991) [3]提出了运行时间可靠度的概念。运行时间的可靠度是路网可靠度的另一种测度方法。行程时间可靠性是指对于给定的一个起讫点OD对, 出行者能够在规定的时间内顺利完成出行的概率。行程时间可靠性也可定义为在给定概率下到达目的地的最大时间。根据研究侧重点的不同, 行程时间可靠性又可分为路径行程时间可靠性, OD对行程时间可靠性以及系统行程时间的可靠性。路径行程时间可靠性是指给定路径上的行程时间在可接受阀值内的概率;OD对行程时间可靠性是综合给定OD对之间所有被用户使用的路径的行程时间以得到一个OD对服务水平的测度;系统行程时间可靠性则是考虑所有OD对得到的一个整个系统服务水平的指标。路径行程时间可靠性有助于出行者对路径的选择, 而OD对时间可靠性以及系统行程时间可靠性则有助于管理者估计路网的性能。道路在路段通行能力不变的情况下, 影响行程时间可靠性的因素主要是由于OD出行量的变动而造成路段流量的波动以及驾驶员在对交通状况缺乏完全了解下做出的路径选择行为。在道路受损的情况下, 影响行程时间可靠性的因素除了上述两者外还包括路段通行能力的下降。通常可以将行程时间可靠性定义为路况下降状态下和非下降状态下行程时间的比率的函数。当这个比率接近1时, 表明路网在理想路网容量下工作;当这个比率趋向无穷大时, 表明某些路段已经严重损坏, 目的地不可达。这种极端的情况与连通可靠性是一致的, 可见连通可靠性是行程时间可靠性的一个特例。

3 行程时间可靠性建模

3.1 路径行程时间可靠性

定义ta (xa) 是路段a的以流量为变量的阻抗函数, 为了便于计算, 采用由美国公路局 (Bureau of Public Road , BPR) 开发的函数, 其形式为:

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式中:ta (0) 为自由流时间;ca0为路段a的通行能力;α, β为给定的参数, BRP建议取α=0.15, β=4;xa为路段a上的交通流量。

当路段的行程时间确定后, 路径的行程时间就等于各组成路段的行程时间之和, 即:

undefined

式中: tundefined指OD对w之间路径k的出行时间;W表示路网中OD对的集合;Rw表示OD对w之间的路径集;δundefined为0-1变量, 当路段a在OD对w间路径k时, 则δundefined=1, 否则, δundefined=0。 如果用c0表示路网理想容量状态 (即所有路段工作于最大通行能力) ;tundefined (c0, q) 表示在路网理想容量状态时, 在给定交通需求状态q下, OD对w之间路径k的行程时间;tundefined (c, q) 表示在路网实际状态时, 在给定交通需求状态下, OD对w之间路径k的行程时间。则可将OD对之间路径k的行程时间变化率定义为:

undefined

如果对于OD对w之间路径k而言, 可接受的最大行程时间变化率为Φk (Φk>1) , 定义如下性能函数:

undefined

则OD对W之间路径k的行程程时间可靠性可定义为:

Rundefined (Φk) =Pr[ (c, q) |c∈C, q∈Q, zundefined (Φk, (c, q) ) =1], ∀k∈Rw, ∀w∈W (5)

3.2 OD对行程时间可靠性

OD对行程时间可靠性是综合给定OD对之间所有被用户使用的路径的行程时间以得到一个关于OD对服务水平的测度。如果用co表示路网理想状态 (即所有路段工作于最大通行能力) ;uw (c0, q) 表示在路网理想状态时, 在给定交通状态q下, OD对W的OD对行程时间;uw (c, q) 表示在路网实际状态时, 在给定交通状态q下, OD对w的OD对行程时间。则可将OD对w的行程时间增长率[7]定义为:

undefined

如果对于第w个OD对而言, 可接受的最大行程时间增长率为θw (θw>0) , 定义如下性能函数:

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则OD对w的行程时间可靠性可定义为:

Rw (θw) =Pr[ (c, q) |c∈C, q∈Q, zw (θw, (c, q) ) =1], ∀w∈W (8)

3.3 系统行程时间可靠性

系统行程时间可靠性则是考虑所有OD对得到的一个关于整个系统服务水平的指标。如果用u (c0, q) 表示路网在理想状态时, 在给定交通量状态q下, 各OD对的OD对行程时间之和;u (c, q) 表示在路网实际状态时, 在给定交通量状态q下, 各OD对的OD对行程时间之和, 则系统的行程时间增长率为:

undefined

令整个系统可接受的最大行程时间增长率θ为各OD子系统可接受最大行程时间增长率的加权平均, 即:

undefined

αw (c0, q) =uw (c0, q) /u (c, q) , ∀w∈W (11)

同样可定义性能函数:

undefined

则整个系统的行程时间可靠性可定义为:

R (θ) =Pr[ (c, q) |c∈C, q∈Q, z (θ, (c, q) ) =1] (13)

4 行程时间可靠性近似算法

由于随着路网规模的增加, 系统状态呈现指数增长, 因此准确计算随机路网的行程时间可靠性是NP-Hard问题。使用蒙特卡洛技术虽然可以得到行程时间可靠性的无偏估计, 但其采样数量是巨大的, 因此对于实际路网很难准确计算出行程时间可靠性。一种行之有效的方法是使用概率最大的部分系统状态 (即路网的最可能状态) 来计算行程时间可靠性。采用Yang和Kubat提出的Order-m-II算法, 通过排序树搜索可以获得路网的m个最可能状态[4,5,6]。定义最小的 (1-ε) 覆盖空间Ωε

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式中:Ls为系统总的状态数目;Psi, i=1, 2, …, Ls-1为各种状态对应的概率, 假设路网交通流状态sk (k=1, …, S) 按概率降序排列, 即满足ps1≥ps2≥…。

4.1 行程时间可靠性上下界

在给网络状态排序编号后, 利用上述的算法求出概率最大的J个系统状态空间。对于给定的J个概率最大的系统状态和定义的性能指标函数, 根据悲观假定和乐观假定分别确定路径、OD对及系统行程时间可靠性的下界和上界。悲观假定假设除了选取的J个系统状态向量外, 其余的 (S-J) 个状态都是不可靠的;而乐观假定则对其余的 (S-J) 状态做出最乐观的估计, 认为它们均是可靠的。

用 (c, q) sj表示与系统状态sj对应的路网容量状态和交通需求状态, 则对于给定J值, 路径行程时间可靠性、OD对行程时间可靠性和系统行程时间可靠性的范围可由下式确定:

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undefined

undefined

式中:p (J) 是系统状态向量空间中选取的J个系统状态的概率之和。式 (15) 、 (16) 和式 (17) 中行程时间可靠性上下界之间的间隔反应了近似算法对可靠性估计的精度, 间隔越小, 则精度越高。在实际应用中, 需要注意的是在确定最可能状态空间Ωε时, ε的取值不宜过小, 否则会使计算工作量大量增加, 不能体现近似算法的优越性。

4.2 行程时间可靠性估计值

将行程时间可靠性上下界的平均值作为其估计值, 可简单由下式确定:

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undefined

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5 结论

可靠性分析应用于交通运输领域的时间还不久, 有许多需要解决的问题。为了计算上的方便, 目前在可靠性的估计中有很多严格的假设, 而这些假设往往与实际情况并不吻合。在很多的研究中, 都假设路段能力的变化相互独立。但事实上, 路段能力的变动在很多时候都是相互关联的。比如在一条路段上发生交通事故, 必然同时 影响到相邻的路段;当天气状况恶劣时, 所有路段都会受到影响。另一方面, 在很多研究中都假设路段性能服从某种分布, 以体现路网的随机性质, 但并没有确切的证据表明, 这种分布不会随着时间的改变而改变。同时要获取路段性能的统计性质也是耗费工作量很大的工作。传统的交通分配模型用于估计路网可靠性是普遍采用的方法。在路网随机变动的情况下, 必须考虑出行者与路况的交互作用。而传统的交通流模型考虑的是确定性的交通流模式。因此在路段能力变化下的路径选择行为模型还需要进一步的研究。

参考文献

[1]刘海旭, 卜雷, 蒲云.道路交通网络可靠性研究综述.世界科技研究与发展, 2004, 26 (2) :68-72.

[2]熊志华, 邵春福.路网可靠性研究的回顾与展望.交通运输系统工程与信息, 2003, 3 (2) :77-80.

[3]Asakura, Y., Kashi wadani M.Road Network Reliabili-ty Caused by Daily Fluctuation of Traffic Flow, 19thPTRC Summer Annual Meeting[A].Proceedings Semi-nar G, 1991:73-84.

[4]Yang C L, Kubat P.Efficient Computation of MostProbable States for Communication Networks withMulti mode Components[J].IEEE Transactions onCommunication, 1989, 37 (5) :535-538.

[5]Chiou S N, Li V O K.Reliability Analysis of a Commu-nication Network with Multi mode Components[J].IEEE Journal on Selected Areas in Communications, 1986, 4 (7) :1156-1161.

电子系统装备可靠性问题研究 篇5

【摘 要】本文主要阐述了电子产品可靠性常用基础概念、常用公式及实施方法,较为系统地介绍了电子产品可靠性工作的流程,对于电子系统装备的技术人员和管理人员,具有一定的参考应用价值。

【关键词】可靠性;可用性;MTBF;可靠性模型;可靠性预计

1.认识产品可靠性工作

1.1什么是产品的可靠性

产品在规定条件下和规定的时间内完成规定功能的能力叫产品的“可靠性”。通俗地说,产品故障出的少,就是可靠性高。可靠性的概率度量叫可靠度,用R(t)表示。

设N个产品从时刻“0”开始工作,到时刻t失效的总个数为n(t),当N足够大时

R(t)≈[N-n(t)]/N=N(t)/N

这里边重点是产品、规定条件、规定时间、规定功能。

产品:硬件(汽车、电视机等)、流程性材料(水泥、燃油、煤气等)、软件(程序、记录等)、服务(理发、导游等)。

规定条件:主要指自然、人文等环境。

规定时间:指时间段或某一时刻。

规定功能:产品所应达到的能力和效果。

我们这里讲到的产品可靠性通俗说就是我们研制生产的设备或系统在用户所处的环境中使用时实现其应有的技战术性能的能力。

1.2产品可靠性的重要性

在国际上,可靠性起源于第二次世界大战,1944年纳粹德国用V-2火箭袭击伦敦,有80枚火箭在起飞台上爆炸,还有一些掉进英吉利海峡。由此德国提出并运用了串联模型得出火箭系统可靠度,成为第一个运用系统可靠性理论的飞行器。当时美国海军统计,运往远东的航空无线电设备有60%不能工作。电子设备在规定使用期内仅有30%的时间能有效工作。在此期间,因可靠性问题损失的飞机2.1万架,是被击落飞机的1.5倍。由此引起人们对可靠性问题的认识,通过大量现场调查和故障分析,采取对策,诞生了可靠性这门学科。

上述例子充分证明了装备可靠性的重要。因此现代武器装备既要重视性能,又不能轻视可靠性。要获得装备的高可靠性,目前通用的做法是采用工程化的方法进行设计和管理。

下面我们介绍一下可靠性工程方法的一些基本内容。也是目前我们工作中常用到的内容。

2.常用的可靠性工程技术指标

●可用性

产品在任一随机时刻需要和开始执行任务时,处于可工作或可使用状态的程度。可用性的概率度量叫“可用度”,用“A”表示。

可用性描述了在要求的外部资源得到保证的前提下,产品在规定的条件下及随机规定的时刻处于可执行规定任务的能力。

●固有可用度

仅与工作时间和修复性维修时间有关的一种可用性参数。其度量方法为:产品的平均故障间隔时间和平均故障间隔时间、平均修复时间的和之比。

●使用可用度

它是与能工作时间和不能工作时间有关的一种可用性参数。其度量方法为:产品的能工作时间与能工作时间、不能工作时间的和之比。

● MTBF

它是在规定的条件下和规定的时间内,产品处于规定状态的总数与这段时间内故障总数之比。它是可修复产品的一种基本参数。

对于一批产品来说

MTBF=tiN

式中ti为第i个产品无故障工作时间;

N为产品的数量。

●故障率(λ)。

产品工作到t时刻后的单位时间内发生失效的概率。它是在规定的条件下和规定的时间内,产品的故障总数和寿命单位总数之比。它是可靠性的一种基本参数。

3.产品可靠性模型

(a)产品定义。

●确定产品的任务和工作模式。

●规定产品及其分系统的性能参数及容许界限。

●确定产品的物理界限及功能接口。

●确定构成任务失效的条件。

●确定产品的寿命剖面和任务剖面。

对于建立基本可靠性模型,一定要明白:产品组成和框图结构、寿命剖面。

(b)确定产品可靠性框图。根据产品定义的结果,将产品组成部分按工作流程以框图的形式表示出来。

(c)确定计算产品可靠性的数学模型。

4.产品可靠性预计

4.1可靠性预计的目的

(a)可靠性预计作为一种设计工具,可从可靠度、性能、费用、研制周期等选择最佳的设计方案。其中早期预计着重于方案的现实性和可能性研究。

(b)选择了某一设计方案后,通过可靠性预计可发现设计的薄弱环节,以便及时改进。

(c)通过可靠性预计可以推测产品能否达到规定的可靠性要求。

(d)可靠性预计结果不仅用于指导设计,还可以为转阶段决策提供信息,为可靠性试验、制定维修计划、保障性分析、安全性分析、生存性评价等提供信息。后期预计着重于对设备的可靠性进行评价或提出硬件改进建议。

(e)为可靠性指标的分配和可靠性保障设计提供依据。

4.2可靠性预计方法

(a)回归分析法。

(b)相似产品法。

(c)相似电路法。

(d)专家评分法。

(e)有源单元估算法。

(f)元件计数法。

(g)应力分析法。

这里重点介绍计数法和应力分析法。

4.3计数法

(a)元器件计数可靠性预计法是根据设备中各类元器件的数量及该元器件通用失效率、元器件质量等级和设备的应用环境类别来估算设备可靠性的一种方法。

4.4应力分析法

元器件应力分析可靠性预计法是通过分析元器件所承受的应力,计算元器件在该应力条件下的工作失效率来预计设备的可靠性。

元器件在不同应力条件下其失效率不同。在普通场合,这些应力主要的是电应力和环境应力。元器件应力分析可靠性预计法较全面的考虑了电、热和其它气候、机械环境应力等因素对元器件失效率的影响。通过分析设备上各元器件工作时所承受的电、热应力及了解元器件的质量等级,承受电、热应力的额定值,工艺结构参数和应用环境类别等,利用手册给出的数值、图表和失效率模型,来计算各元器件的工作失效率,由此预计电子设备的可靠性水平。

其预计的主要程序:

(a)分析各元器件的应用方式,工作环境温度及其它环境应力,以及负荷电应力比等工作应力数据。

(b)汇编设备的元器件详细清单,清单内容包括:元器件名称,型号规格,数量,产品标准,性能额定值及有关的设计、工艺、结构参数和工作应力数据等。

在采用应力分析进行预计时,大多数元器件种类分别有基本失效率模型和工作失效率模型。基本失效率模型一般考虑温度和电应力对元器件失效率影响。而工作失效率模型除反映温度、电应力等基本因素外,还包括其它多种的对元器件失效率影响的因素。一般(集成电路除外)表示为:反映电应力(S)、温度应力(T)影响的基本失效率(λb)与其余影响失效率的质量因子、环境因子、设计、工艺、结构因子以及应用因子(π系数)等一系列修正因子的乘积。

λp=λpπ

集成电路失效率计算除考虑上述因子外,还应考虑结温、电路复杂度、封装复杂度等因子。 [科]

【参考文献】

[1]王锡吉.电子设备可靠性工程.陕西科学技术出版社,1999.

机械产品可靠性及模糊可靠性研究 篇6

我国加入世贸组织后, 国内企业及其产品不可避免地要进入国际市场, 参与国际竞争。如何在全球市场竞争中站稳脚跟, 进而谋求企业深入发展, 产品的质量成为竞争的焦点。可靠性学科就是一门新兴的, 定量研究产品动态质量并解决动态质量问题的综合性工程学科。自诞生至今的近50年时间里, 可靠性学科已经广泛应用于国民经济的各个领域, 为推动产品设计制造的现代化提供了必要的理论基础和方法。从这个意义上来说, 可靠性工程的发展也服务于我们科学技术进步和综合国力发展的大局。

1 可靠性学科发展的历史回顾

在人类的语言中, 很早就使用了“可靠性”这个词汇。只是那时人们只能凭经验对产品的可靠性做出定性的评估, 比如可靠、比较可靠、不太可靠等。在工程上对可靠性进行定量的系统研究是从第二次世界大战末期开始的, 主要以电子设备的可靠性研究为先导, 其后机械产品的可靠性问题也日渐突出并受到广泛重视。

可靠性问题最早是由美国军用航空部门提出的。在第二次世界大战期间, 美国空军运往远东作战飞机上的电子设备有60%不能使用, 储存期间发生的实效高达50%。由于故障原因损失的飞机为21000架, 比在实战中被击落的多1.5倍。这些事实引起了美国军方的高度重视。1952年11月, 美国成立了电子设备可靠性咨询委员会。1957年6月, AGREE发表了著名的“军用电子设备的可靠性”报告, 这个报告被公认为是电子产品可靠性理论和方法的奠基性文件。从此, 可靠性学科逐渐发展为一门独立的工程学科。

在我国, 电子工业部最早在20世纪60年代初进行了有关可靠性评估的开拓性工作。20世纪70年代初, 航天部门首先提出了电子元件必须经过严格筛选。1985年10月国防科工委颁发的《航空技术装备寿命与可靠性工作暂行规定》, 标志着我国航空工业的可靠性工程全面进入工程实践和系统发展阶段。

2 机械产品可靠性研究的必要性

作为国民经济的基础部门之一, 机械工业的发展水平在很大程度上制约了其它部门技术水平的高低、发展速度的快慢和经济效益的大小, 直接关系着我国现代化建设的进程。可靠性研究在机械产品设计中的必要性主要体现在以下几点。

(1) 现代产品结构的日趋复杂化增加了不可靠的因素, 从而对可靠性提出了更高的要求;

(2) 提高产品可靠性可以减少停机时间、降低生产成本、提高产品可用率, 因而是提高经济效益、增强竞争力的重要手段;

(3) 空间科学和宇航技术的发展, 使机械系统面临的使用条件更加严酷, 从而使机械产品可靠性问题的日益突出;

(4) 通过可靠性设计获得体积更小、重量更轻的产品, 可以缓解能源和资源供应紧张的矛盾, 符合可持续发展的需要。

3 可靠性概念的特点和理论基础

3.1 可靠性概念的特点

一般所说的“可靠性”指的是“可信赖的”或“可信任的”。在非技术的范围内, 可靠性指的是确实能完成某项工作, 不可靠性则指不一定能完成某项工作。但就其实质来说, 可以将可靠性理解为:一台仪器设备, 在给定时间内, 在预期应用中能正常工作的能力。

根据国家标准 (GB3187-82) , 产品可靠性的定义是:产品在规定条件下和规定时间内, 完成规定功能的能力。由此可见, 产品可靠性具有定性和定量两层含义:一方面定性地表达了能否完成某项功能;另一方面, 产品可靠性的高低, 必须定量地在三个“规定”中来衡量, 否则就失去了评判的前提。

3.2 可靠性设计的理论基础

由可靠性概念的特点看出, 可靠性设计与常规设计的主要区别在于考虑了载荷、零件尺寸和材料性能等数据的分散性。定量研究可靠性时需要各种数量指标, 比如概率分布、密度函数等等。这些函数及参数的获得, 是通过概率和数理统计推导得到的。所以说, 可靠性研究的定量刻划是建立在概率论和数理统计的基础上的。

4 机械工程中的模糊性现象和模糊可靠性理论的提出

4.1 机械工程中的模糊性现象

机械工程中普遍存在着各种模糊性现象。如机械设计的目的是使机器性能好、效率高、加工容易、安装方便等。这里的“好”、“高”、“容易”、“方便”等因素的度量并没有明确的数量边界, 因而是模糊的概念。

同时, 机械设计过程是应用有关学科的知识和理论进行综合的分析和决策的过程。随着社会和经济的因素日益渗入决策过程, 机械设计不再仅是单一的技术设计, 而是纳入了人-机-环境的系统工程概念之中, 从而导致了形形色色的模糊问题。比如许用应力、许用挠度、尺寸界限等设计判据, 在考虑中间过渡过程时, 也成了模糊的概念。

再者, 由于机械工程研究领域的扩大和研究对象复杂性的增加, 许多原来确定的概念, 也变得难以描述起来, 数量上的精确表达和现实中的微妙变化存在着巨大差异。这些都证明在机械工程领域, 模糊性和模糊性现象是不容忽视的。

4.2 模糊性的客观性和普遍性

模糊性是客观存在的。它的根源在于事物始终是发展变化的。事物的变化符合从质变到量变规律, 无论是全部质变, 还是部分质变, 都存在着“亦此亦彼”的模糊现象。由于运动规律和质量互变规律的普遍性, 因而模糊性也是普遍的、客观存在的。

4.3 常规可靠性理论的局限性

常规可靠性是建立在概率论和数理统计基础上的, 而概率论和数理统计所依据的测度理论又是基于经典集合论和二值逻辑的, 因此可以说, 常规可靠性包含两个基本假设:离散有限状态假设和二值状态假设。根据前述, 考虑机械工程中各种中间过渡过程的模糊性时, 这两点假设脱离了工程实际、不尽合理。

此外, 应用概率方法处理实际问题时必须满足四个基本前提, 但现实问题却制约了这四个条件同时满足。比如对石油化工、冶金等行业使用的大型成套机械设备, 由于数量少、系统复杂、昼夜连续运行等原因, 其可靠性试验难以在试验室进行;又如航天领域或自然界的一些灾难性事故, 既不存在大样本, 又不具备概率重复性;况且, 用常规方法考察可靠性的度量时, 要求事件的发生不受人为因素的影响几乎是不可能的。因此, 对复杂机械系统进行可靠性分析是一件十分困难的工作。常规可靠性理论已暴露了它对这些问题的不适用性, 这迫使人们不得不对常规可靠性的理论基础进行反思。

4.4 模糊可靠性理论的提出

对于具有模糊性的各种系统和问题, 为了建立起新的可靠性观念和方法, 模糊数学不可避免地进入研究领域, 模糊可靠性方法应运而生。

模糊可靠性设计理论是基于常规可靠性设计理论, 将模糊数学与随机方法结合起来, 研究具有模糊现象和 (或) 随机现象的零部件和系统的设计方法。由于它突破了常规可靠性设计理论基本假设的局限性, 所以是常规可靠性设计理论的发展和延伸, 也是目前占主流的处理模糊不确定性问题的方法。

模糊学理论与可靠性研究的结合最早始于A.Kaufmann。其后, 国内外的许多学者从事这方面的研究, 初步建立了模糊可靠性的理论框架。

5 几组重要概念的相互比较

5.1 可靠性和不确定性

前已述及, 在一般意义上, 可靠性指的是“可信赖的”或“可信任的”, 即指能完成某项工作的确定性。而在现实空间里, 逐渐庞大的系统使得人们所需要的确定性和问题的复杂性之间形成了尖锐的矛盾。一方面信息资料不完善, 另一方面人对客观事物的认识不清晰, 这两方面归结到一起导致了人们主观认识的不确定性。

所以, 对“可靠性”的研究其实是和对“不确定性”的剖析交织在一起的。工程设计人员越来越清楚地认识到, 在产品的安全分析与设计中, 必须考虑不确定性的可靠性模型。这样不仅可促进结构可靠性理论的发展和完善, 而且有助于结构设计规范的合理制定和修订。

5.2 随机性和模糊性

近20几年, 人们逐渐认识到存在于结构中的不确定性不仅有随机性, 而且还有模糊性。从以下方面来认识这对概念。

(1) 定义:严格说来, 随机性是指事件发生的条件不充分, 导致因果关系不明确而形成的结果出现与否的不确定性;模糊性是由于概念本身没有明确的外延, 从而不可能给事物提供明确的定义和评定标准所产生的一种不确定性。

(2) 相同点:都是对不确定性的具体阐述, 并从不同侧面反映了客观事物的本质, 也都属于事物的基本属性。

(3) 不同点:两者在可靠性研究中的定量表达不同:随机性是对因果律的破缺造成的, 其事件本身有明确的定义;模糊性是排中律的一种破缺, 事件是已知的, 但归属不明确。概率论和数理统计是研究必然现象和随机现象间转化的工具, 从随机性中把握了广义的因果律——概率规律, 而模糊数学则研究清晰现象和模糊现象间转化的工具, 从模糊性中确立了广义的排中律——隶属规律。

区别两者最简便有效的方法, 就是考察试验结果:试验完成后即具有确定性的, 是随机性的事物;而仍然具有不确定性的, 是模糊性的事物。

5.3 模糊性和多义性

模糊性在表示客观事物差异的“不分明性”时, 又和多义性的概念不同。从语义上讲, Klir和Yuan把不确定性分为模糊性 (Fuzzy) 和多义性 (Ambiguity) , 而多义性又可以分为非特异性 (Nonspecificity) 和冲突 (Conflict) 。另外一些学者把多义性分成另两种类型:非特异性和随机性 (Randomness) , 多义性表示对一个明确定义的现象或观察的集合, 采用了几个互相矛盾的描述, 它与模糊性的根本区别在于多义性是统计意义上的不确定性。明确这一点对理解模糊可靠性的公理和假设的创立是非常重要的。

5.4 似然性和可能性

将以概率论和数理统计为基础的常规可靠性理论拓展到模糊可靠性理论时, 需要模糊数学的引入。似然性和可能性这对在中文含义中区别不大的概念, 其数学表述却截然不同。类似的概念还有可靠度和置信度等等。

6 模糊可靠性理论发展前景展望

模糊可靠性理论和近30年来其它许多新兴的、重大学科 (如系统科学、信息科学、决策科学、智能科学和不确定数学等) 的发展, 说明一方面, 科学体系结构趋于系统化和专门化;另一方面, 科学领域正从以“决定论”为基础的“硬科学”时代, 逐步过渡到以“选择论”为基础的“软科学”和硬科学并存的时代。 随着软、硬科学的迅速发展, 工程设计理论也产生了一系列重大的开拓型课题, 比如:创新设计、智能设计、并行设计、虚拟设计、绿色设计、优势设计、反求设计、模糊设计等。在上述课题中, 正确处理模糊性及多因素信息, 可以突破常规可靠性理论和方法难以解决的问题, 使设计更为合理, 带来良好的经济效益和社会效益。在这方面, 无论是理论研究还是工程应用, 无论是系统的模型建立还是算法实现, 都具有良好的应用前景。

由此可以推断学科发展的新方向, 一方面是交叉学科, 跨领域研究的学科的产生 (如生物信息学) ;另一方面就是常规科学纵深突进 (如模糊可靠性研究) 。

我们既要充分估量新的科技革命带来的严峻挑战, 更要珍惜它带来的难得机遇, 正确驾驭新科技革命的趋势, 全面实施科技兴国战略, 大力推动科技进步, 在更高的水平上实现科技发展的跨越。

摘要:讨论了机械产品可靠性研究的必要性和常规可靠性理论的局限性, 分析了模糊可靠性理论产生的背景, 揭示出模糊可靠性研究的特点和意义。

关键词:可靠性,模糊可靠性,特点,意义

参考文献

[1]孙志礼, 陈良玉.实用机械可靠性设计理论与方法[M].北京:科学出版社, 2003.

[2]齐良.机械可靠性设计基础[M].大连:大连理工大学出版社, 1990.

[3]牟致忠, 朱文予.机械可靠性设计[M].北京:机械工业出版社, 1993.

[4]黄洪钟.模糊设计[M].北京:机械工业出版社, 1999.

网络可靠性的算法研究 篇7

现阶段,对于计算机网络可靠性的研究,已经越来越受到专家和学者的重视,毕竟衡量网络综合水平的关键点就在于其网络的可靠性。在这种背景之下,应该从网络的可靠性出发,提出符合当下网络环境的整改原则,相关部门也应该对网络可靠性问题重视起来,争取早日建立一个完善的网络系统。

1计算机网络可靠性的概念以及设计原则

1.1计算机网络可靠性的概念

计算机网络可靠性指的是在一定的环境之下,通过计算机网络这一平台,来实现网络业务,这种能力就是计算机网络可靠性, 主要由时间、环境以及完成能力作为主要的决定依据。这种可靠性不但能够反映出真实的网络运行能力,还能够作为网络设计过程中的重要依据。就现阶段而言,网络发展的关键纽带就是可靠性对其的影响,现阶段,网络与人们的生活已经连接的更加紧密, 如果出现网络故障,就会严重影响人们的正常工作、学习以及娱乐,同时还会对经济、政治领域造成一定的影响,所以说,加强对网络可靠性的研究工作是十分有必要的。

1.2计算机网络可靠性的设计原则

计算机网络在可靠性的设计上应该遵循相应的原则,因为他们对可靠性的构建都有重要意义。计算机网络的设计首先要遵循国际标准,与此同时还应该遵循行业内的可靠性原则。国际标准的设计原则在于对网络结构设计的开放方式,它能够起到支持系统的功能,让计算机与其他设备建立连接关系,还能够为计算机系统提供升级的条件,由于网络所具有非常强的联网能力,所以说在现实应用中,可以支持更多的通信协议。就计算机网络而言, 可靠性的要求往往比较高,不仅要有冗余和容错的超强能力,还要有对数据的保护能力。因此,在对系统设计的时候,要尽量的选择冗余和容错能力强的服务器进行连接。

2提高计算机网络可靠性的具体方法

2.1对于冗余和容错能力的设计

当计算机在进行容错设计的时候,会加入冗余这项网络形式, 把两个网络中心与与之对应的终端和服务器进行连接,从而保证网络能够在安全可靠的条件下运行,防止出现由于容错所造成的损失, 即使发生了不可避免的故障,也要让两个网络中心通过协调的方式得以解决。在网络设备中,由于广域网和路由器互联,如果其中一个设备出现损坏情况时,不会妨碍网络的整体运营。在首次应用新技术时,尽量选择那些性价比高的服务器,以质量作为主要衡量标准,尽可能的防止出现由于质量事故而导致网络问题的现象发生。

2.2使用多层网络结构

计算机的多层网络结构主要靠第三层功能来实现业务量和负载的分段。一定程度上能够起到隔离故障的作用,也能够让网络的运行更加简单化。计算机多层的网络结构主要是由接入、分布以及核心三个层次组成的。接入层一般都是指网络中直接面向用户连接或访问的部分。接入层目的是允许终端用户连接到网络,因此接入层交换机具有低成本和高端口密度特性。分布层指的是接入层与核心层之间的连接界点,在实际的应用中可以对边界进行定义,还能够及时的处理潜在的数据包操作。核心层是计算机的重要组成部分,通过它不但能够实现信息数据的转换,还能够按照逻辑水平划分计算机的网络。

2.3计算机网络可靠度的算法

2.3.1传统精确算法

计算机网络可靠度算法应用广泛的是传统方式,本质上主要是通过图论方式对计算机网络模型进行简化,然后在数值分析和概率统计的方式支持下对数据进行计算,最后求出结果。传统精确算法主要包括:状态枚举法、容斥原理法、因子分解算法、特殊网络法以及不交和算法等。

完全状态枚举法由于在方式上过于简单,在计算机网络可靠度中能够得到广泛应用,在完全列举法下完成的计算机网络链路以及节点的状态,对所有网络数据状态进行核对,最终得到需求要素,保证计算机网络正常运行;而不交和算法在进行前需要一个前提,即对已知能够满足计算机网络正常运行的部件的集合、 和网络组成部件可靠度,在满足以上两个条件之后就能进行计算机网络可靠度计算。以下是网络可靠度计算方法介绍:

(1)状态枚举法

状态枚举法求解网络可靠度的主要思想就是通过枚举的方式,在网络规定的条件下,将正常运行的互斥事件Bi,i=1,2, 3,4,...m来计算网络可靠度。网络可靠度Re可由以下公式求出:

(2)容斥原理

容斥原理法计算机网络可靠度的基本原理是:将网络可靠度表示为最小路集的并集,然后采用容斥原理去除网络中相容事件交集,从而求出网络可靠度。其中最小的路集就是一些链路的集合体,如果集合中任意一条链路从集合中移除,那么剩下的集合不能称之为最小路集。

(3)不交积和法

不交积和法是一种运用不交积和的定理,对计算机网络可靠度进行计算的方式,其中主要计算的思想就是将网络可靠度表示为最小路集的并集,然后将这个并集转化为不相交的项,从而能够计算出计算机网络可靠度。

2.3.2现代智能算法

随着计算机网络不断发展,其应用范围逐渐增大,计算机计算本身日益进步与完善,并伴随着其网络链路和网络节点数目越来越多。传统的算法不能满足目前大规模的网络需求,因此,计算机网络的可靠度需要在现代智能技术的支持下发展,智能算法因运而生。现代计算机网络智能算法有:遗传算法、蚁群算法、 模拟退火算法、神经网络算法以及模糊遗传算法等。

3计算机网络可靠性的实例分析

随着我国经济的不断发展,计算机的应用也变得更加广泛, 为人们的生活带来了一定的方便,但是在计算机的使用过程中, 难免会因为这样那样的情况而出现网络问题,所以就应该对网络安全性能进行完善和提高。通常状况下,实现网络主机子系统的可靠性,需要依靠备份、冗余、容错以及集群等条件来达成,通过对数字地震观测网的研究能够发现,主机子系统的可靠性在其中扮演了重要角色,通过它能够深刻的影响网络系统,所以为了能够对数字地震观测网进行可靠性的保护,需要采取以下两种措施:

首先,应该在主机房中建设两台服务器当做主机进行工作, 对于计算机网络的支持,就由这两台服务器来实现,并且要通过数据监测的方式来监视对方的运作模式。如果其中一台机器出现问题导致不工作时,另一台机器就会把不工作的部分承担下来继续工作,以保证正常工作不会被延误,达到地震系统实时监测的可靠性。不过如果让一台机器长时间进行超负荷工作,必然会对计算机造成一定的损害,所以说相关人员还是应尽快对损伤机器进行修理,以达到正常运行的目的,这个时候再把被接管的工作转入到修理好的机器上,以减轻机器的工作负担。

其次,应该在地震局的机房内对主机进行分工,留出一台机器作为主机,另一台机器作为备份,进行工作的过程中,主机进行工作,备份机器可以用来监视主机工作,以防止主机出现异常情况,如果当主机已经发生异常的情况时,备份机器立刻把主机的工作接管过来,在不耽误设备运行的情况下继续工作,保证了计算机网络的可靠性。当主机恢复到正常状态之后,管理员可以把备份机器的数据切换过来让主机进行操作,也可以把主机和备份机器的角色进行互换,直接把现在的备份机器转为主机。

4结论

软件可靠性模型研究综述 篇8

软件已经成为影响国民经济、军事、政治乃至社会生活的重要因素。自20世纪60年代“软件危机”出现之后, 越来越多的学者开始关注软件可靠性的定量评估和预测。软件可靠性覆盖整个软件开发过程, 与软件工程密切相关, 它源于工程, 又服务于工程。在新技术、新应用 (如web软件、移动APP等等) 不断涌现的当前, 重新审视软件开发和应用环境, 开展软件可靠性预测研究, 有助于推动软件工程项目的实践, 降低软件错误率, 提升软件质量, 从而保障软件所支撑的工程项目的高效完成, 推动我国软件产业的持续发展。

本文对软件可靠性模型研究的相关文献进行了梳理, 对前人的研究成果进行了归纳, 构建了新计算范式下软件可靠性综合预测框架, 提出了软件可靠性综合预测的研究方向。

2 经典软件可靠性模型 (Classical software reliability model)

软件可靠性建模的基本方法是:以历史失效数据为基础, 对软件失效规律进行趋势拟合, 进而预测未来的失效可能。早期软件可靠性的研究是基于概率统计的思想, 将软件失效过程看作一个随机过程, 从Hudson的工作开始, 到1971年J-M模型的发表, 再到今天, 已公开发表了几百种模型[1] (此类模型称之为“经典模型”) 。

经典模型存在两个明显的缺陷:第一, 在对软件可靠性进行评估预测时都有些固定不变的假设, 而这些假设无从证明;第二, 模型只考虑输入的随机性, 而软件在实际运行时却可能受到各种随机因素影响, 使得软件失效出现的情况比较复杂多变。而用某一个固定的失效模式去解释复杂多变的情况, 显然是不合适的。实践证明, 经典模型的应用存在不一致性的问题, 对一个软件有很好的适用性而对其他的软件则效果很差[2,3], 此外预测精度也不够理想。

针对经典模型的不一致性问题, 研究者们从两个方面开展了进一步的研究:一是设计一套行之有效的模型选择方法, 能够让工程人员从众多的软件可靠性经典模型中选择出最适合实施项目的模型, 二是建立一个普适模型。

3 模型选择的研究 (Research on model selection)

模型选择策略基本可以归纳为两类:一类是基于模型假设与软件环境的相似性, 一类是基于对历史失效数据预测性能的评价。

(1) 基于模型假设与软件环境的相似性的模型选择。Andersson、Goel、Sharma等人分别提出了模型假设相似性来选择合适模型的方法[4], 基于假设矩阵的模型选择技术实践结果也并不理想[5]。

(2) 基于对历史失效数据预测性能的评价。该类策略的模型选择技术依赖于对模型预测性能的评价, 1983年, Musa等人提出了“预测有效性、模型能力、假设质量、模型适用性、简单性”等五个软件可靠性模型评价准则, 在学术界获得了较大范围的认可。之后的研究人员不断拓展软件可靠性的影响变量范围, 提出了模型拟合性、模型偏差、模型偏差趋势、覆盖度、预测数量、模型噪声等等众多的评价准则, 力图从多个角度对软件可靠性模型进行评价。

关于采用何种评价方法来选择模型, 一是基于数据挖掘、机器学习的方法[6], 汪浩等人提出了基于聚类思想的软件可靠性模型选择, 吴勤、吴晨、朱磊等人采用Kohonen网络、BP神经网络、决策树等方法对汪浩等人的研究成果进行了改进, 在一定程度上提高了分类系统的准确性, 李克文等人提出了基于时间序列的模型选择方法[6];二是基于多属性决策理论的方法[4], 张永强等人根据可测空间中未确知集合理论来综合评价准则, Asad等人提出基于软件开发的生命周期, 不同的阶段采用不同的评价准则进行模型选择, 还需要考虑各个评价准则的相对重要程度;田涛等人采用模糊综合评判法来综合主观权重集和客观因素集, 马飒飒等人则采用熵权法对评价准则客观值和专家主观偏好权重进行综合。

模型选择的研究能够针对某一项目选择合适的预测模型, 一定程度上解决了经典模型的不一致性问题。然而, 依靠模型选择来进行软件可靠性预测有较大局限, 即其预测能局限于候选模型的预测性能, 而且, Littlewood Bev通过研究提出了“变点”的思想, 认为 (在一个失效数据集中) 从失效1至失效20大致可以用一个模型来描述, 从失效21至失效60大致可以用另一个模型来描述。这表明不能期望用某一个或两个经典模型来描述软件的整个失效过程。

4 普适模型的研究 (Research on universal model)

进入21世纪, 越来越多的学者将最新的理论研究成果, 如:神经网络、支持向量机、灰色理论、混沌理论、粒子群等, 应用于软件可靠性的建模和优化, 产生了许多新的预测方法。尤其是基于神经网络和支持向量机的方法, 取得较好的成果和预测效果[7,8,9,10,11,12]。该类方法模型多聚焦于短期预测 (next-step) , 对于长期预测 (long-term) 仍需更进一步的研究。

香港中文大学的Michael Lyu在大量数据实验的基础上得出:将多个经典模型进行综合预测一般比单个经典模型的预测效果更好, 且抗数据“噪声”能力强, 不但对短期预测有效, 长期预测效果尤为明显。所以多模型综合精度更高, 稳健性更好。研究者先后提出用贝叶斯方法、聚类方法、神经网络、时间序列、模糊数学、泛函网络等用于软件可靠性综合预测, 取得良好的效果[13,14,15,16]。

5 综合预测框架及进一步研究方向 (Comprehensive prediction framework and further research direction)

综合多个经典模型的预测性能是解决经典模型不一致性问题的一个很好的思路。但存在如下问题: (1) 待综合的单个经典模型多数是根据主观经验确定或直接指定, 对于选择哪些经典模型进行综合缺乏深入的研究。 (2) 在对多个经典模型进行综合预测过程中赋权是一次性, 导致仍然存在“变点”影响预测精度, 缺乏对动态赋权策略的研究。 (3) 对多个经典模型进行综合预测的策略多数是线性的, 对于非线性综合有待进一步的研究。

可以将软件故障过程看作一个不确定系统, 利用不确定理论、技术和方法对此不确定系统进行分析, 构建软件可靠性综合预测框架:包括经典模型的评价准则及方法、待综合的经典模型选择的方法、经典模型综合的方法、综合模型的验证与应用, 如图1所示。

经典模型评价:通过对已有软件可靠性模型评价准则的梳理, 建立准则库, 分析不同准则之间的相关程度, 并根据实际需要建立准则集, 不同准则集保持相对独立。

模型选择策略:主要采取数据驱动式模型选择。将经典模型划分成乐观预测模型集和悲观预测模型集, 根据一定的评价准则, 采用决策树、集团序等方法分别从乐观预测模型集和悲观预测模型集中选择排序最靠前的模型参与综合预测。

综合策略与方法:根据预测时间要求, 分为短期预测 (next-step) 和长期预测 (long-term) 两种综合策略;根据算法性质, 分为线性综合和非线性综合两种策略。这两种策略基本可以满足不同软件不同环境的要求。线性综合涉及不同方法下的赋权问题, 静态权重适合长期预测, 动态权重通过不断感知软件环境的变化更新权重信息, 能够很好解决“变点”问题, 提高短期预测的精度。非线性综合可采用神经网络、遗传算法、泛函网络等基于知识的方法在软件可靠性预测中的应用, 但这些方法存在“过度学习”的风险, 不适合长期预测。

6 结论 (Conclusion)

结合不确定理论、技术和方法, 为软件可靠性预测研究提供了新的思路。本文对经典随机过程模型进行了梳理, 对解决经典模型不一致性问题的模型选择和普适模型研究进行了述评, 指出了综合预测仍存在的问题, 提出了综合预测研究框架和进一步的研究方向, 为软件可靠性研究提供新的路径。

摘要:本文对软件可靠性经典模型、模型选择、普适模型的研究进行了归纳和述评, 提出了软件可靠性综合预测框架, 给出了软件可靠性综合预测进一步的研究方向。

配电系统的可靠性研究 篇9

1 配电系统的可靠性指标

1.1 配电系统可靠性指标的特点

首先, 配电系统可靠性指标对整个配电系统的监控具有重要意义。所以它必须能够体现系统设备的一些基本状况和对用户影响。其次, 配电系统的运行都会计算相关的数据, 配电系统可靠性指标是可以从这些实际性的资料中计算出来的。再次, 供配电系统可靠性指标的计算与配电系统的计算十分相似, 我们可以利用这些计算方法, 从实际数据中计算出配电系统地可靠性指标。

1.2 配电网可靠性的衡量标准

(1) 系统平均停电时间的长短。系统平均停电的长短是指在由一个系统统一供电的系所有用户, 经受停电时间的总长度。它是用一年内用户停电时间的总长度, 除以用户总数来计算的。 (2) 用户平均停电时间的长短。用户平均停电持续时间的长短是说一年内被停电的用户平均经受停电时间的长短。它是用一年内受停电影响的用户, 停电时间的总长度, 除以停电用户的总数来计算的。 (3) 供电可利用率。供电可用率同样取的是平均值它指是指在一年时间内用户实际需要用电时间的总长度与实际供电的总时间之比。

2 影响配电系统可靠性的因素

(1) 配电设备故障:配电系统故障降低, 这将大大提高配电系统的稳定性。一般情况下, 配电设备的质量是否过关, 配电设备的设计是否合理等都是影响配电设备发生故障的原因。也就是影响配电系统可靠的重要因素。 (2) 配电网是否实行自动化:自动化水平低在配电过程中就不得不使用人工。人工不但在处理事故时需要花费更多的时间而且更容易出现失误。因此, 自动化水平的高低也成为了影响配电系统可靠性的因素之一。 (3) 配电网络布置:配电网的结构布局一定要合理, 不合理的配电网布局为了扩大供电面积使用网状结构布局, 无形中扩大可停电的范围。 (4) 运行维护和管理:部分业务管理人员, 业务水平低。处理故障的能力不强, 在供电系统出现故障时, 不能及时采取有效措施而给供电系统可靠性造成不小影响。 (5) 地理条件以及环境情况也会影响到供电系统的可靠性。社会宣传工作做得到位与否, 也能够影响到系统稳定性。

3 提高配电网可靠性的方法

(1) 配电系统的老化是影响配电网可靠的重要因素之一。运用人工随时对设备进行检测, 排除隐含故障。随时间变化分为三个时期, 早期、偶然期、损耗期。 (1) 配电系统刚开始运行的时期发生故障的频率较高, 主要是设备在制作过程中难免会出现小失误, 或设计不合理等问题在刚开始运行时问题就会显现。所以想要提高供电网的可靠性, 就要采用新设备, 新技术来减少故障率。 (2) 偶然期设备运行比较稳定, 发生故障的频率比较低, 在维护的过程中, 尽量延长这段时期时间。 (3) 随着时间的推移, 设备逐渐老化, 这时候发生故障的频率也将逐步增加。在这段时间内, 引起故障的原因, 主要是电器磨损以及绝缘老化, 此时要及时对老化元件进行更换。 (2) 改变供电网的架构方式, 减小一条线的供电范围。就目前请况来看, 我国的供电方式, 多采用架空线的方式。直接供电的电压, 一般是在35k V或以下。这种老式的供电方式, 是造成供电网技术低以及可靠性低的主要原因。随着城市绿化要求的不断提高, 以及人们对环境要求的不断提高, 老式的蜘蛛网式的供电结构系统, 越来越不能满足人们的需求, 它会给环境和安全带来许多问题。为了提高供电网的可靠性, 我们应该适当的增加一些备用元件, 及时更替坏损元件, 保证电力随时供应。同时, 从安全和环境方面考虑出发, 我们还要改变陈旧的供电模式, 采用环网供电。这种新型供电模式, 有利于改善电网环境。最好最重要用户实行双源供电或者三源供电的供电模式, 保证其不会出现停电情况。同时线路配电范围要适中。 (3) 使用先进的自动化设备。尽可能使用自动化的供电设备, 随时随地对供电网系统进行检测, 在故障发生前将故障排除。在发生故障时, 自动隔离故障段, 保证其他部分的电力正常供应。同时要因地制宜采用与本地环境相符的自动化设备。 (4) 应用供配电管理系统。计算机系统具有精确自动控制能力, 使用计算机对供电系统进行控制可以有效提高系统的可靠性。现代社会, 技术越来越发达, 计算机技术也在不断的发展进步着, 与此同时计算机技术也有了突破性的发展信息管理技术也不断完善。配电系统结构复杂, 包含范围广泛。目前为止, 在不同的供电网领域, 存在着不同的自动化程度。但是总体趋势都是想着, 越来越高端越来越自动化的方向发展着。在一个配电系统中, 如果想要保障配电系统的可靠性就必须监控到每一个设备的稳定与否。充分利用计算机技术, 对其进行监控统计资料。 (5) 我国对10k V电压的应用还不够广泛, 为扩大其使用率, 要增设十千伏电压的开闭场所, 缩短其供电半径。 (6) 运用中心点接地的技术。随着科技的发展, 具有明显优势的光缆得到了越来越广泛的应用, 同时也对电流提出了更高的要求。如果系统的电压过高瞬间电压产生大量热量, 很有可能破坏系统设备, 而采用中心接地的技术将电压引入地下, 这就可以在很大程度上减小电压过大对设备的危害。减小设备发生事故的情况, 保证用电的稳定。

摘要:现代社会, 电力已经成为我们日常生活必不可少的物质能量, 没有它人们的正常生活根本无法进行, 然而停电总是会给群众带来或大或小的影响, 因此群众也越来越关心配电系统的停电问题。而停电大多是由配电系统的故障引起的。在很多情况下, 配电系统的可靠性, 已经成为估计供电系统供电稳定性的重要指标, 配电系统的可靠性在一定程度上决定了供电系统的稳定性。

关键词:配电系统,可靠性指标,主要因素,措施

参考文献

[1]管霖, 冯垚, 刘莎, 石东.大规模配电网可靠性指标的近似估测算法[J].中国电机工程学报, 2006 (10) .

[2]王峻峰, 周家启, 谢开贵.中压配电网可靠性的模糊评估[J].重庆大学学报 (自然科学版) , 2006 (02) .

[3]马淑华, 陈平, 吴琨.城市10k V配电系统供电可靠性分析[J].华北电力技术, 2005 (S1) .

公允价值会计的可靠性研究 篇10

摘 要 可靠性是会计信息质量的基本特征。对于公允价值会计信息而言,其可靠性不仅要依靠具体的执行准则和操作指南作为约束,更需要有效的制度规范、完善的外部市场环境作为重要基础,只有这样才能切实遏制企业对公允价值的蓄意操纵,确保公允价值会计信息能够真实反映企业资产或负债价值的变动情况。本文对公允价值会计可靠性的内涵、影响因素以及对策建议进行探讨。

关键词 公允价值 可靠性 会计信息 真实性

一、公允价值会计可靠性的内涵

(一)公允价值的定义

美国对公允价值的研究一直位于世界前列,在不同时期,美国对公允价值的定义也有所不同。1970年,美国APB在《企业财务报表的基础概念和会计原则》中提出,公允价值是指包含货币价格的交易中收到资产时所支付的货币金额,或不包括货币或货币要求权的转让中交换价格的近似值;1980年,FASB发布的SFAS 33中提出,公允价值是指在非关联交易中自愿的买方与卖方对交换价格的合理预期;2006年,FASB发布的SFAS 157中提出,公允价值是指在计量日市场参与者之间的有序交易中,出售资产收到的或转让负债支付的价格。由此可见,随着公允价值的应用日益广泛,公允价值的定义也随之日趋完善。

2006年,我国在颁布的新会计准则中明确了公允价值的概念,即指在公平交易中,熟悉情况的交易双方自愿进行资产交换或债务清偿的金额。

(二)公允价值会计信息可靠性的内涵

1980年,FASB颁布的SFAC2《会计信息的质量特征》中指出,可靠性是会计信息质量的内在特征,能够真实地反映会计对象的情况。而会计信息可靠性主要体现在可验证性、中立性和真实性三个方面,具体情况如下:

1.可验证性。对于历史成本而言,其可根据原始凭证以及交易双方的实际活动进行确定,具备较强的可验证性;对于公允价值而言,初始计量和后续计量中的第一级次与历史成本计量结果是一致的,表明其具备一定的可验证性。但是,随着公允价值计量级次不断降低,其主观判断因素会随之不断增加,如利用现值法判断未来现金流量金额、折现率等,从而降低了公允价值信息的可验证性。

2.中立性。中立性是指公允价值信息要忠实地、不偏不倚地反映企业损益变动情况。公允价值是在公平交易的市场环境下,由市场认可的资产或负债定价,这需要利用市场信息并采取估值技术对公允价值进行确定。在市场认可的资产或负债定价出现变动时,应确认为损失或收益,而历史成本计量只确认减值损失、不确认收益增加,这使得公允价值计量与历史成本计量相比更具有中立性的特征。

3.真实性。真实反映会计核算对象的情况是会计信息可靠性的前提和基础。对于公允价值而言,其遵循的是实质重于形式的原则,要求能够如实反映资产或负债在市场环境中的价值。然而,随着市场环境的不断变化,公允价值计量不可能每一次都可以找到与活跃市场中相同或相似资产、负债的定价,所以这时需要运用估值技术、估值模型确定公允价值,使得公允价值真实性受评估人员的专业水平、职业判断能力等因素的影响较大。

二、公允价值会计可靠性的影响因素

(一)缺乏具体的公允价值准则

我国新会计准则中虽然将公允价值界定为会计计量属性,但是却没有对公允价值的计量方法和计量模型作出详细、统一的规定,使得公允价值计量方法分散在不同的其他具体准则中。由于公允价值计量本身具有复杂性、技术性的特点,所以在没有具体的公允价值准则和操作指南的指导下,势必会影响公允价值估值模型选择的准确性,使公允价值计量受制于会计人员主观因素的作用,从而导致公允价值会计可靠性不足。

(二)缺乏完善的公允价值实施环境

公允价值会计的可靠性必须要有成熟、透明、开放的市场环境作为必要条件,为公允价值计量提供公平、客观的市场信息。但是,我国市场经济尚处于初级发展阶段,没有建立起完善的交易环境,易导致交易信息不客观、不全面。同时,我国会计法律法规的约束性和惩治性不强,对企业会计行为的监管力度不到位,加之企业自身在内部控制方面又存在缺陷,从而使得公允价值成为了一些不法企业操作利润的一种手段,严重影响公允价值会计的可靠性。

(三)社会审计监督力度不足

在确定复杂、专业性较强的资产公允价值时,企业需要委托外部专业评估机构提供评估服务,充分发挥专业评估人员的业务处理能力和职业判断能力,这就使得专业评估机构的评估能力和专业评估人员的综合素质成为了影响公允价值会计信息可靠性的重要因素之一。然而,当前我国专业评估机构的运行规范性较差,在实际操作中易出现与企业相互串通的问题,严重影响会计信息质量。

三、提高公允价值会计可靠性的对策建议

(一)健全公允价值准则体系

新会计准则虽然在整体框架上明确了公允价值运用的相关原则,但是却没有对其计量做出详细的规定,使得会计人员缺乏必要的判断依据,增加了公允价值计量难度。所以,应当制定详细的公允价值准则,确保会计信息质量,主要内容包括以下方面:公允价值准则要对其他准则中涉及的公允价值问题进行统一规范,明确具体执行步骤和方法;公允价值准则要根据不同行业市场的实际情况细化相关规定,使企业减少运用公允价值的主观选择和判断;要求企业分别披露因生产经营与公允价值带来的不同损益变动信息,遏制企业调整会计信息、操作会计利润的行为;制定公允价值计量的估值应用指南,明确公允价值的计量方法和估值模型,特别要对估值模型应满足的限制条件作出具体规定,有效避免估值模型选择的随意性。

(二)完善公允价值会计可靠性的执行环境

我国应当不断完善公允价值会计的配套制度体系,从制度层面确保公允价值会计的可靠性,杜绝存在人为操作会计信息的行为。配套制度体系包括以下方面:健全市场经济体制,确保市场经济有序运行,构建竞争、开放的市场,为公允价值计量的可靠性提供成熟的市场条件;落实严厉的惩罚机制,由财政部、银监会、证监会等监管部门联合起来监管和打击内部交易行为;深化税收体制改革,健全纳税制度,对因公允价值变动而引起的缴税问题要明确作出规定;科学选取考核指标,将企业生产经营带来的损益与公允价值变动带来的损益进行分开考核;完善企业会计内部控制制度,尤其要建立公允价值会计的控制制度,严格执行公允价值计量的披露程序;加快发展市场信息平台,为公允价值计量提供完善、全面、及时的公共信息,避免市场信息不对称对公允价值计量的可靠性造成影响。

(三)大力发展专业评估机构

我国应大力发展专业评估机构,协调好会计行业与资产评估行业之间的关系,保证专业评估机构的独立性,使其能够为公允价值计量提供专业意见和评估服务,提高公允价值会计信息的可靠性。首先,完善资产评估准则,明确公允价值评估方法和评估程序,根据公允价值评估的难易程度划分专业评估机构,监管部门要定期严格审核专业评估机构的资质,并对外公布审核结果,促进专业评估机构能够公允估值。其次,国家要重视发展资产评估机构,规范评估市场的运行机制,提高评估机构的管理水平和工作质量,确保评估机构与会计行业在公允价值计量上实现相互配合。再次,加强对注册会计师的监管,严厉打击企业内外串通造假会计信息的行为,为确保公允价值评估结果的可靠性创建良好的运行环境。与此同时,还应当不断提高外部评估人员的职业判断能力、专业水平以及职业道德素质,使其能够以客观、公正、独立的立场为企业提供公允价值的评估服务。

结论:

总而言之,公允价值计量属性的引入符合市场经济发展规律,对如实反映企业损益情况有着重要意义。为此,我国必须要完善公允价值会计准则,健全相关制度体系,大力发展专业评估机构,不断提高会计人员和专业评估人员对公允价值的判断能力,充分发挥公允价值的效用,确保公允价值会计信息的可靠性。

参考文献:

[1]刘婷婷.公允价值会计、可靠性与金融经济.会计之友.2011(9).

[2]徐焱军.公允价值会计的理论优势与实施难题.学术论坛.2012(5).

[3]杨万森.浅谈公允价值会计的优劣.中国证券期货.2011(11).

[4]程福德.轮公允价值定义的内涵及公允价值会计的优缺点.中国总会计师.2012(5).

桥梁结构可靠性研究综述 篇11

1 结构可靠性理论研究历史

长期以来, 人们就广泛采用“可靠性”这一概念来定性评价产品的质量。这种靠人们经验评定其产品可靠、比较可靠还是不可靠, 没有一个量的标准来衡量。1939年, 英国航空委员会出版的《适航性统计学注释》一书中, 首次提出飞机故障率不应超过10-5次3h, 这可以认为是最早的飞机安全性和可靠性定量指标[1];二战后期, 德国的火箭专家R.Lusser首次对产品的可靠性作出了定量表达。他提出用概率乘积法则, 将系统的可靠度看成是各个子系统可靠度的乘积, 从而算得V-Ⅱ型火箭诱导装置的可靠度为75%[2];1942年, 美国麻省理工学院一个研究室开始对真空管的可靠性进行深入的调查研究工作。二战期间, 军用电子设备的大量失效使美国付出了相当惨重的代价。于是引起了美国军方对可靠性问题的高度重视, 同时率先对可靠性问题进行了系统地研究, 并于1952年成立了“电子设备可靠性咨询组”, 简称AGREE (Advisory Groupon Reliability of Electronic Equipment) 。该组织于1957年发表了著名的《电子设备可靠性报告》。报告中提出了一套完整的评估产品可靠性的理论和方法。该报告被公认为是可靠性研究的奠基性文献。1965年, 国际电子技术委员会 (IEC) 设立了可靠性技术委员会TC-56, 协调了各国间可靠性术语和定义、可靠性的数据测定方法、数据表示方法等。20世纪60年代以来, 可靠性的研究已经从电子、航空、宇航、核能等尖端工业部门扩展到电机与电力系统、机械设备、动力、土木建筑、冶金、化工等部门[3]。

从20世纪40年代初期到60年代末期, 是结构可靠性理论发展的主要时期。现在所说的经典结构可靠性理论概念大致就是这一时期出现的。随着结构可靠性理论研究工作的深入, 经典的结构可靠性理论得到了全面的发展。基于概率论的结构设计方法逐渐被工程界所接受。但在这一时期, 结构可靠性理论还未能马上被工程界广泛应用, 其原因如下[5]: (1) 传统的确定性结构设计方法当时在人们头脑中根深蒂固, 认为没必要改变已用的结构设计方法, 而且, 结构的失效很少发生, 即使发生结构失效, 绝大多数是由于人为差错造成的, 并非结构设计方法问题。 (2) 基于概率理论的结构设计方法似乎比传统的确定性结构设计方法麻烦, 涉及到当时比较难处理的统计数学问题。 (3) 当时有用的统计数据极少, 不足以定义重要的荷载、强度的尾部分布。

除上述妨碍结构可靠性理论应用的原因外, 当时结构可靠性理论本身也面临两大难题: (1) 结构可靠性理论所采用的数学模型不足以完全准确地反映应用情况, 即模型误差是未知的。 (2) 即使是对一个简单的结构, 其失效模式可能多到难以计数, 更不用说进行可靠度分析。

2 国内外工程结构可靠性理论研究现状

20世纪70年代至80年代, 是结构可靠性理论完善并被各国规范、标准相继采用时期, 自从康奈尔 (C.A.Cornell) 提出了一次二阶矩法之后, 林德 (N.C.Lind) 根据康奈尔 (C.A.Cornell) 的可靠指标, 推证出一整套荷载和抗力安全系数, 这次研究使可靠度分析与实际可接受的设计方法联系起来。随后, 德国的拉克维茨 (R.Rackwitz) 和菲斯勒 (B.Fiessler) , 对基本变量为非正态分布情况提出了一种等价正态变量求法, 这种方法经过系统改进之后, 作为结构安全度联合委员会 (JCSS) 的文件附录推荐给土模工程界。该方法也被许多国家规范所采纳, 我国的《建筑结构设计统一标准》 (GBJ 68-84) [6]也是以该方法作为可靠性校准的基础[7]。

3 桥梁结构可靠性理论研究现状

桥梁可靠性设计要解决的问题是[8]:在结构承受外荷载和结构抗力的统计特征已知的条件下, 根据规定的目标可靠指标, 选择结构 (构件) 截面几何参数, 使结构在规定的时间内, 在规定的条件下, 保证其可靠度不低于预先给定的值。可靠性的数量描述一般用可靠度。我国对结构可靠度的研究只限于理论方面, 且侧重于可靠度设计方面, 对结构耐久性方面的研究, 特别是对耐久性评估理论的研究还很落后。实际上对现有桥梁结构做出正确的可靠性评估, 准确预测出其剩余寿命, 才能保证结构在寿命延续期内的安全性, 节省大量的维修加固资金。

我国在桥梁设计过程中, 存在着考虑强度多而考虑耐久性少;重视强度极限状态不重视使用极限状态;重视桥梁结构的建造而忽视其检测和维护, 使结构安全性存在不同程度的隐患和缺陷。为了保证桥梁安全运营、延长其使用寿命以及提高桥梁的安全性和耐久性, 减少早期桥梁病害, 从而节约后期桥梁的维修费用, 因而对桥梁结构可靠性研究非常必要和迫切[9]。

4 工程结构可靠性理论研究发展趋势

进入20世纪80年代后, 如下几方面是结构可靠度理论研究的热点:

4.1 结构系统的可靠度分析。

对于结构系统可靠度分析的非常复杂的研究课题, 许多学者对此从不同角度进行了研究, 提出了一些概念和方法。同时, 一些学者还研究了系统可靠度界限的问题。总之, 系统可靠度分析研究内容丰富, 难度较大。

4.2 对结构极限状态分析的改进, 除考虑强度

极限状态外, 还应考虑结构的正常使用极限状态、破坏安全极限状态, 以及地震和其他特殊情况下考虑能量耗损极限状态等。

4.3 目标可靠度的量化问题。

虽然校准法已经部分解决了这个问题, 但与实际情况相比, 这方面的问题还远远没有解决。

4.4 人为差错的分析。

许多结构的失效并非由荷载、强度的不确定性造成, 而往往是设计、施工、使用等环节中人为差错造成的, 这方面事例很多, 已成为目前研究热点之一。

4.5 在役结构的可靠性评估与维修决策问题。

对在役建筑结构的可靠性评估与维修决策正成为建筑结构学的边缘学科, 它不仅涉及结构力学、断裂力学、建筑材料科学、工程地质学等基础理论, 而且, 与施工技术、检验手段、建筑物的维修使用状况等有密切的关系。同时, 经典的结构可靠性理论, 在在役结构的可靠性评估中也必将得到相应的发展。

4.6 模糊随机可靠度的研究[10]。

模糊随机可靠度理论研究是工程结构广义可靠度理论研究的重要内容, 随着模糊数学理论与方法的完善, 模糊随机可靠度理论也必将进一步完善和发展。

结语:桥梁工程问题的解决总是理论与工程经验的结合, 掌握的知识越多, 主观经验越少, 桥梁结构的设计越合理, 这也正是桥梁工程技术研究追求的目标。桥梁结构可靠度理论研究是内容极其丰富且复杂的重大研究课题, 不仅仅在理论上有许多重大问题需要解决, 而且, 将其应用到桥梁结构设计、评估及维修决策之中尚有许多细致的工作要做。

参考文献

[1]王超, 王金等.机械可靠性工程[M].北京:冶金工业出版社, 2002.[1]王超, 王金等.机械可靠性工程[M].北京:冶金工业出版社, 2002.

[2]刘惟信.机械可靠性设计[M].北京:清华大学出版社, 2005.[2]刘惟信.机械可靠性设计[M].北京:清华大学出版社, 2005.

[3]拓耀飞, 李少宏.论结构可靠性的发展[J].榆林学院学报, 2006, 16 (4) :32-35.[3]拓耀飞, 李少宏.论结构可靠性的发展[J].榆林学院学报, 2006, 16 (4) :32-35.

[4]A.M.Freudenthal, Safety of structures, Trans.AS-CE, 1947:112.[4]A.M.Freudenthal, Safety of structures, Trans.AS-CE, 1947:112.

[5]刘玉彬.工程结构可靠度理论研究综述[J].吉林建筑工程学院学报, 2002, 19 (2) :41-43.[5]刘玉彬.工程结构可靠度理论研究综述[J].吉林建筑工程学院学报, 2002, 19 (2) :41-43.

[6]中华人民共和国国家标准.建筑结构设计统一标准[S].2005.[6]中华人民共和国国家标准.建筑结构设计统一标准[S].2005.

[7]贡金鑫, 赵国藩.国外结构可靠度理论的应用与发展[J].土木工程学院, 2005, 38 (2) :1-7.[7]贡金鑫, 赵国藩.国外结构可靠度理论的应用与发展[J].土木工程学院, 2005, 38 (2) :1-7.

[8]张建仁, 刘扬.结构可靠度理论及其在桥梁工程中的应用[M].北京:人民交通出版社, 2003.[8]张建仁, 刘扬.结构可靠度理论及其在桥梁工程中的应用[M].北京:人民交通出版社, 2003.

[9]武芳飞, 赵雷.桥梁结构可靠性研究的现状和发展[J].工程结构, 2004, 24 (5) :60-61.[9]武芳飞, 赵雷.桥梁结构可靠性研究的现状和发展[J].工程结构, 2004, 24 (5) :60-61.

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