系统可靠性理论:模型、统计方法及应用:models, statistical methods, and applications9787302621249
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作者(挪)马文·拉桑德 (Marvin Rausand)，(法)安·巴罗斯 (Anne Barros)，(挪)阿尤·霍兰(Arnljot Hoyland)著
出版社清华大学出版社
ISBN9787302621249
出版时间2023-06
装帧平装
开本其他
定价118元
货号13086682
上书时间2025-01-02
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作者简介
Marvin Rausand,拉桑德教授国籍为挪威，研究方向包括系统可靠性、风险评估。主要成果包括专著8部，国际期刊和会议论文超过100篇，总引用次数9000次。他现在是挪威皇家社会科学院和挪威科学与工程院的双院士。
目录
目 录 第1章 概述 1 1.1 可靠性的含义 1 1.1.1 服务可靠性 2 1.1.2 过去和未来的可靠性 2 1.2 可靠性的意义 3 1.3 基本可靠性概念 5 1.3.1 可靠性 5 1.3.2 可维修性和维修 6 1.3.3 可用性 6 1.3.4 质量 6 1.3.5 可信性 7 1.3.6 安全性和防护性 7 1.3.7 RAM和RAMS 7 1.4 可靠性量度 8 1.4.1 技术元件的可靠性量度 8 1.4.2 服务的可靠性量度 9 1.5 可靠性分析方法 9 1.5.1 物理可靠性方法 9 1.5.2 系统可靠性方法 10 1.6 可靠性工程 11 1.6.1 可靠性工程师的角色 12 1.6.2 可靠性研究的时效性 13 1.7 本书的目标和范围 13 1.8 趋势和挑战 14 1.9 标准和指南 15 1.10 系统可靠性的历史 15 1.11 课后习题 19 第2章 研究对象及其功能 21 2.1 概述 21 2.2 系统和系统元素 21 2.2.1 元件 22 2.2.2 嵌入式元件 22 2.3 边界条件 22 2.4 运行环境 24 2.5 功能和绩效要求 24 2.5.1 功能 24 2.5.2 绩效要求 25 2.5.3 功能分类 25 2.5.4 功能建模和分析 26 2.5.5 功能树 26 2.5.6 SADT和IDEF 0 27 2.6 系统分析 28 2.7 简单、烦琐和复杂系统 29 2.8 系统结构建模 30 2.8.1 可靠性框图 30 2.8.2 串联结构 32 2.8.3 并联结构 32 2.8.4 冗余 32 2.8.5 表决结构 33 2.8.6 备用结构 33 2.8.7 更为烦琐的结构 34 2.8.8 两个不同的系统功能 34 2.8.9 构建可靠性框图 35 2.9 课后习题 36 第3章 失效和故障 38 3.1 概述 38 3.1.1 状态和转移 38 3.1.2 运行模式 39 3.2 失效 39 3.2.1 状态中失效 40 3.2.2 转移期间失效 41 3.3 故障 42 3.4 失效模式 42 3.5 失效原因和影响 43 3.5.1 失效原因 43 3.5.2 近因和本因 44 3.5.3 原因的层级 45 3.6 失效和失效模式分类 45 3.6.1 根据局部影响分类 45 3.6.2 根据原因分类 46 3.6.3 失效机理 50 3.6.4 软件故障 50 3.6.5 失效影响 50 3.7 失效/故障分析 51 3.7.1 因果分析 51 3.7.2 根本原因分析 52 3.8 课后习题 54 第4章 系统可靠性的定性分析 55 4.1 概述 55 4.2 FMEA / FMECA 56 4.2.1 FMECA的类型 57 4.2.2 FMECA的目标 58 4.2.3 FMECA的步骤 58 4.2.4 FMECA的应用 61 4.3 故障树分析 62 4.3.1 故障树的符号和元素 62 4.3.2 定义问题和边界条件 64 4.3.3 构建故障树 65 4.3.4 识别最小割集和路集 68 4.3.5 MOCUS 68 4.3.6 故障树的定性评价 70 4.3.7 动态故障树 73 4.4 事件树分析 73 4.4.1 初始事件 74 4.4.2 安全功能 75 4.4.3 构建事件树 75 4.4.4 描述结果事件序列 76 4.5 故障树和可靠性框图 78 4.6 结构函数 80 4.6.1 串联结构 80 4.6.2 并联结构 81 4.6.3 koon:G结构 82 4.6.4 真值表 83 4.7 系统结构分析 83 4.7.1 单点失效 83 4.7.2 内聚结构 83 4.7.3 内聚结构的基本属性 84 4.7.4 用割集和路集表征结构 86 4.7.5 中枢分解 90 4.7.6 内聚结构中的模块 91 4.8 贝叶斯网络 94 4.9 课后习题 97 第5章 可靠性分析中的概率分布 103 5.1 概述 103 5.1.1 状态变量 104 5.1.2 失效时间 104 5.2 数据集 104 5.2.1 相对频率分布 105 5.2.2 经验均值和存续度函数 106 5.3 失效时间分布的一般特性 106 5.3.1 存续度函数 108 5.3.2 失效率函数 109 5.3.3 条件存续度函数 113 5.3.4 平均失效时间 114 5.3.5 其他概率量度 115 5.3.6 平均剩余寿命 117 5.3.7 混合失效时间分布 119 5.4 一些失效时间分布 120 5.4.1 指数分布 120 5.4.2 伽马分布 126 5.4.3 威布尔分布 130 5.4.4 正态分布 136 5.4.5 对数正态分布 138 5.4.6 其他的失效时间分布 142 5.5 极值分布 143 5.5.1 极小值的甘贝尔分布 144 5.5.2 极大值的甘贝尔分布 146 5.5.3 极小值的威布尔分布 146 5.6 带有协变量的失效时间模型 147 5.6.1 加速失效时间模型 148 5.6.2 阿伦纽斯模型 149 5.6.3 比例风险模型 151 5.7 其他连续分布 151 5.7.1 均匀分布 152 5.7.2 贝塔分布 152 5.8 离散分布 153 5.8.1 二项式情况 153 5.8.2 二项分布 154 5.8.3 几何分布 154 5.8.4 负二项分布 155 5.8.5 齐次泊松过程 156 5.9 失效时间分布的分类 158 5.9.1 IFR分布和DFR分布 158 5.9.2 IFRA分布和DFRA分布 160 5.9.3 NBU分布和NWU分布 161 5.9.4 NBUE分布和NWUE分布 161 5.9.5 从属关系 162 5.10 失效时间分布一览 162 5.11 课后习题 162 第6章 系统可靠性分析 169 6.1 概述 169 6.2 系统可靠性 170 6.2.1 串联结构的可靠性 170 6.2.2 并联结构的可靠性 171 6.2.3 n中取k结构的可靠性 172 6.2.4 中枢分解 174 6.2.5 关键零件 175 6.3 不可修系统 175 6.3.1 不可修串联结构 175 6.3.2 不可修并联结构 177 6.3.3 不可修2oo3结构 181 6.3.4 一组简单对比 182 6.3.5 不可修n中取k结构 182 6.4 被动冗余 183 6.4.1 被动冗余，完美切换，没有修理 184 6.4.2 冷备份，不完美切换，没有修理 185 6.4.3 部分载荷冗余，不完美切换，没有修理 187 6.5 单一可修元件 188 6.5.1 可用性 188 6.5.2 完美维修时的平均可用性 189 6.5.3 失效率和修复率都恒定的单一元件的可用性 191 6.5.4 运行可用性 192 6.5.5 生产可用性 192 6.5.6 准时率/准点率 193 6.5.7 可维修系统的失效率 193 6.6 可修系统的可用性 196 6.6.1 可修系统的MUT和MDT 197 6.6.2 根据最小割集进行计算 201 6.6.3 可修系统的工作时间和故障时间 203 6.7 故障树定量分析 205 6.7.1 术语和符号 205 6.7.2 范围和假设 205 6.7.3 只包含一个与门的故障树 206 6.7.4 只包含一个或门的故障树 207 6.7.5 Q0(t)的上限近似公式 207 6.7.6 包含-排除原则 208 6.7.7 最小割集并联结构的ROCOF 212 6.7.8 顶事件频率 212 6.7.9 二元决策图 214 6.8 事件树分析 215 6.9 贝叶斯网络 217 6.9.1 影响和原因 218 6.9.2 独立假设 218 6.9.3 条件概率表 218 6.9.4 条件性独立 219 6.9.5 推理和学习 221 6.9.6 贝叶斯网络和故障树 221 6.10 蒙特卡罗仿真 223 6.10.1 生成随机数 224 6.10.2 蒙特卡罗下次事件仿真 225 6.10.3 多零件系统的仿真 227 6.11 课后习题 228 第7章 可靠性重要度 233 7.1 概述 233 7.1.1 衡量可靠性重要度的目标 233 7.1.2 本章考虑的可靠性重要度衡量指标 234 7.1.3 假设和注释 234 7.2 关键性零件 236 7.3 伯恩鲍姆结构重要度 237 7.4 伯恩鲍姆可靠性重要度 238 7.4.1 故障树分析中的伯恩鲍姆量度 239 7.4.2 伯恩鲍姆可靠性重要度的第二个定义 240 7.4.3 伯恩鲍姆可靠性重要度的第三个定义 242 7.4.4 伯恩鲍姆结构重要度的计算 243 7.4.5 伯恩鲍姆可靠性重要度的变体 243 7.5 提升潜力 244 7.5.1 提升潜力与伯恩鲍姆可靠性重要度的联系 245 7.5.2 提升潜力的变体 245 7.6 关键重要度 245 7.7 福赛尔-维塞利量度 247 7.7.1 福赛尔-维塞利量度的公式推导 248 7.7.2 FV量度与其他重要度衡量指标的关系 250 7.8 微分重要度量度 252 7.8.1 选项1 253 7.8.2 选项2 253 7.9 安全特征的重要性量度 255 7.9.1 风险增加值 256 7.9.2 风险降低值 257 7.9.3 RRW与提升潜力之间的关系 258 7.10 巴罗-普罗尚量度 259 7.11 课后习题 261 第8章 依赖性失效 263 8.1 概述 263 8.1.1 关联性事件和变量 263 8.1.2 相关变量 264 8.2 依赖的类型 265 8.3 级联失效 266 8.4 共因失效 268 8.4.1 未构成共因失效的多重失效 268 8.4.2 共因失效的成因 269 8.4.3 共因失效的防止措施 270 8.5 共因失效模型和分析 271 8.5.1 显式建模 271 8.5.2 隐式建模 272 8.5.3 分析过程 272 8.5.4 模型假设 272 8.6 基本参数模型 273 8.6.1 特定重数的概率 273 8.6.2 特定重数的条件概率 275 8.7 因子模型 276 8.7.1 因子模型与BPM的关系 276 8.7.2 系统分析中的因子模型 277 8.7.3 非同质零件的因子模型 281 8.7.4 C因子模型 282 8.8 多因子模型 282 8.8.1 二项失效率模型 283 8.8.2 多希腊字母模型 284 8.8.3 因子模型 286 8.8.4 多因子模型 287 8.9 课后习题 287 第9章 维修与维修策略 290 9.1 概述 290 9.2 可维修性 291 9.3 维修的类别 292 9.3.1 修理工作的完成度 294 9.3.2 状态监控 295 9.4 维修的停机时间 295 9.4.1 由失效引起的停机时间 296 9.4.2 串联结构的停机时间 297 9.4.3 并联结构的停机时间 298 9.4.4 一般结构的停机时间 298 9.5 以可靠性为中心的维修 298 9.5.1 RCM的含义 299 9.5.2 RCM分析的主要步骤 299 9.6 全面生产性维修 309 9.7 课后习题 311 第10章 计数过程 312 10.1 概述 312 10.1.1 计数过程 312 10.1.2 基本概念 315 10.1.3 马丁格尔理论 318 10.1.4 四类计数过程 318 10.2 齐次泊松过程 319 10.2.1 齐次泊松过程的主要特征 320 10.2.2 渐近属性 321 10.2.3 估计和置信区间 321 10.2.4 齐次泊松过程的求和及分解 322 10.2.5 失效时间的条件分布 323 10.2.6 复合齐次泊松过程 323 10.3 更新过程 325 10.3.1 基本概念 325 10.3.2 Sn的分布 326 10.3.3 N(t)的分布 328 10.3.4 更新函数 329 10.3.5 更新密度 331 10.3.6 工龄和剩余寿命 335 10.3.7 更新函数的边界 338 10.3.8 叠加更新过程 340 10.3.9 更新回报过程 341 10.3.10 延迟更新过程 342 10.3.11 交替更新过程 344 10.4 非齐次泊松过程 352 10.4.1 简介和概念 352 10.4.2 一些结果 354 10.4.3 参数化NHPP模型 357 10.4.4 趋势的统计检验 358 10.5 不完美修理过程 359 10.5.1 布朗-普罗尚模型 360 10.5.2 失效率降低模型 361 10.5.3 减龄模型 364 10.5.4 趋势更新过程 365 10.6 模型选择 367 10.7 课后习题 368 第11章 马尔可夫分析 372 11.1 概述 372 11.2 马尔可夫过程 374 11.2.1 构建转移速率矩阵的步骤 377 11.2.2 查普曼-柯尔莫哥洛夫等式 380 11.2.3 柯尔莫哥洛夫微分方程 380 11.2.4 状态方程 382 11.3 渐近解 384 11.4 并联和串联结构 391 11.4.1 包含独立零件的并联结构 391 11.4.2 包含独立零件的串联结构 393 11.4.3 串联结构中一个零件失效会防止另一个零件失效 394 11.5 到第一次系统失效的平均时间 397 11.5.1 吸收状态 397 11.5.2 存续度函数 399 11.5.3 到第一次失效的平均时间 400 11.6 零件间存在依赖性的系统 402 11.6.1 共因失效 402 11.6.2 载荷分担系统 404 11.7 备用系统 407 11.7.1 冷备份完美切换并联系统 407 11.7.2 冷备份完美切换并联系统（元件A为主运行元件） 409 11.7.3 冷备份不完美切换并联系统（元件A为主运行元件） 411 11.7.4 部分加载完美切换并联系统（元件A为主运行元件） 412 11.8 故障树中的马尔可夫分析 413 11.8.1 割集信息 414 11.8.2 系统信息 414 11.9 时间相关解 415 11.10 半马尔可夫过程 417 11.11 多状态马尔可夫过程 419 11.11.1 改变转移速率 419 11.11.2 改变初始状态 420 11.12 分段确定性马尔可夫过程 421 11.12.1 PDMP的定义 421 11.12.2 状态概率 422 11.12.3 一个特殊情况 422 11.13 马尔可夫过程仿真 424 11.14 课后习题 427 第12章 预防性维修 433 12.1 概述 433 12.2 术语和成本函数 434 12.3 基于时间的预防性维修 435 12.3.1 按龄更换 436 12.3.2 批量更换 440 12.3.3 P-F间隔 443 12.4 退化模型 448 12.4.1 剩余寿命 449 12.4.2 趋势模型：基于回归的模型 451 12.4.3 增量模型 453 12.4.4 冲击模型 454 12.4.5 具有离散状态的随机过程 456 12.4.6 失效率模型 456 12.5 视情维修 457 12.5.1 视情维修策略 458 12.5.2 持续监控和有限离散状态空间 458 12.5.3 持续监控和连续状态空间 462 12.5.4 基于检测的监控和有限离散状态空间 464 12.5.5 按期检测和连续状态空间 466 12.6 多元件系统的维修 467 12.6.1 系统模型 468 12.6.2 维修模型 469 12.6.3 示例 470 12.7 课后习题 473 第13章 安全系统的可靠性 478 13.1 概述 478 13.2 安全仪表系统 479 13.2.1 安全仪表系统的主要功能 479 13.2.2 SIS功能的测试 480 13.2.3 失效分类 481 13.3 出现需求时的失效概率 483 13.3.1 出现需求时的失效概率计算 483 13.3.2 近似公式 487 13.3.3 一个测试周期内的平均故障时间 488 13.3.4 第一次失效前的测试周期平均数量 489 13.3.5 交错测试 490 13.3.6 不可忽略的修理时间 491 13.4 安全不可用性 492 13.4.1 危急状况概率 492 13.4.2 错误跳闸 493 13.4.3 由诊断性自测试检测到的失效 495 13.5 共因失效 496 13.6 组和子系统之间的共因失效 499 13.6.1 表决组之间的共因失效 499 13.6.2 子系统之间的共因失效 500 13.7 IEC 61508 500 13.7.1 安全生命周期 501 13.7.2 安全完善度等级 501 13.7.3 IEC 61508合规 502 13.8 PDS方法 504 13.9 马尔可夫方法 505 13.9.1 在每次测试之后所有的失效都被修复 509 13.9.2 在每次测试之后所有的危急失效都被修复 509 13.9.3 每次测试之后的维修不完美 509 13.10 课后习题 510 第14章 可靠性数据分析 516 14.1 概述 516 14.2 一些基本概念 517 14.2.1 数据集 518 14.2.2 存续时间 518 14.2.3 截尾数据集的类别 520 14.2.4 现场数据收集实践 522 14.2.5 风险集 522 14.3 探索性数据分析 523 14.3.1 完整数据集 523 14.3.2 样本量度 524 14.3.3 直方图 527 14.3.4 密度图 528 14.3.5 经验存续度函数 528 14.3.6 Q-Q图 530 14.4 参数估计 532 14.4.1 估计与估值 532 14.4.2 估计的属性 532 14.4.3 矩量估计法 534 14.4.4 极大似然估计 536 14.4.5 指数分布寿命 542 14.4.6 威布尔分布寿命 547 14.5 卡普兰-梅尔算子 550 14.5.1 在完整数据集中使用卡普兰-梅尔算子的原因 550 14.5.2 截尾数据集的卡普兰-梅尔算子 551 14.6 累计失效率图 555 14.7 总测试时间图 560 14.7.1 完整数据集的总体测试时间图 560 14.7.2 截尾数据集的总测试时间图 571 14.7.3 简单比较 572 14.8 带有协变量的存续度分析 573 14.8.1 比例危险模型 573 14.8.2 考克斯模型 575 14.8.3 估计考克斯模型的参数 576 14.9 课后习题 578 第15章 贝叶斯可靠性分析 584 15.1 概述 584 15.1.1 概率的三种解释 584 15.1.2 贝叶斯公式 586 15.2 贝叶斯数据分析 587 15.2.1 频率学数据分析 587 15.2.2 贝叶斯方法 587 15.2.3 观测数据的模型 588 15.2.4 先验分布 588 15.2.5 观测到的数据 589 15.2.6 似然函数 589 15.2.7 后验分布 590 15.3 选择先验分布 591 15.3.1 二项模型 591 15.3.2 指数模型——单一观测值 593 15.3.3 指数模型——多次观测 595 15.3.4 齐次泊松过程 597 15.3.5 无信息先验分布 598 15.4 贝叶斯估计 599 15.4.1 贝叶斯点估计 599 15.4.2 可信区间 601 15.5 预测分布 601 15.6 多参数模型 603 15.7 使用R程序进行贝叶斯分析 603 15.8 课后习题 604 第16章 可靠性数据：来源和质量 606 16.1 概述 606 16.1.1 输入数据的类别 606 16.1.2 参数估计 607 16.2 通用可靠性数据库 608 16.2.1 OREDA 608 16.2.2 PDS数据手册 610 16.2.3 PERD 610 16.2.4 SERH 610 16.2.5 NPRD、EPRD和FMD 610 16.2.6 GADS 611 16.2.7 GIDEP 611 16.2.8 FMEDA方法 611 16.2.9 失效事件数据库 612 16.3 可靠性预测 612 16.3.1 MIL-HDBK 217F方法 613 16.3.2 类似方法 613 16.4 共因失效数据 614 16.4.1 ICDE 614 16.4.2 IEC 61508方法 615 16.5 数据分析与数据质量 615 16.5.1 过时的技术 616 16.5.2 库存数据 616 16.5.3 固定失效率 617 16.5.4 多个样本 618 16.5.5 来自制造商的数据 619 16.5.6 质疑数据质量 619 16.6 数据档案 619 附录A 缩写 621 附录B 拉普拉斯变换 625 参考文献 628
内容摘要
本书针对**国际标准进行了重新编写。本书从实际出发，根据业界的反馈情况，采用了很多反映现实世界生产状况的真实案例和数据。介绍了可靠性统计及系统可靠性分析的基础理论、失效分析、系统定性分析和定量分析方法、状态空间模型、关键性分析、关联性分析等等。
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