第1章 绪论 1
1.1可靠性理论及其工程的发展进程 2
1.2可靠性、维修性和保障性工程发展过程的特点 2
1.3建立机电模块整件可靠性设计文档是巩固可靠性工程管理的关键 4
1.4开发计算机辅助可靠性设计分析软件 5
1.5收集、使用现场可靠性数据信息的极端重要性 5
1.6创建装备使用保障的新模型以适应装备的发展更新 6
1.7降低寿命周期费用是可靠性设计的目标 6
第2章 可靠性、维修性、保障性参数指标体系 9
2.1建立可靠性、维修性、保障性参数指标体系的意义 10
2.2可靠性、维修性、备件保障性参数指标的框架体系 10
2.3可靠性、维修性、备件保障性参数指标的统计定义 12
2.4可靠性、维修性、备件保障性主要参数的数学模型 14
2.5可靠性、维修性、保障性顶层参数指标的正确选择 16
第3章 相关的基础数学 27
3.1集合的基本概念 28
3.1.1集合的表示方法 28
3.1.2集合间的关系 28
3.2布尔代数 29
3.3概率论基础 30
3.3.1事件与概率 31
3.3.2事件之间的关系 31
3.3.3事件的频率和概率 32
3.3.4排列与组合 33
3.3.5古典概率模型与概率的性质 33
3.3.6条件概率与事件的独立性 36
3.4随机变量及其分布函数 39
3.4.1随机变量及其分布函数 39
3.4.2离散型随机变量的分布率 40
3.4.3连续型随机变量的分布函数 42
3.4.4二元随机变量及其分布函数 44
3.4.5随机变量函数的分布 46
3.5随机变量的数字特征 50
3.5.1随机变量的数学期望 51
3.5.2随机变量的方差 52
3.5.3切比雪夫不等式 54
3.6卷积和积分变换 54
3.6.1卷积 54
3.6.2拉普拉斯变换和LS变换 55
3.6.3指数函数与幂函数相乘的不定积分 57
3.6.4指数函数与幂函数相乘的定积分 57
3.7回归分析 58
3.7.1一元线性回归 58
3.7.2化曲线为直线回归 60
3.7.3多元线性回归 62
3.8矩阵代数 63
3.8.1矩阵的代数运算 63
3.8.2矩阵特殊形式 65
3.8.3矩阵求逆 66
3.9马尔柯夫随机过程 66
3.9.1状态的随机转移及其转移概率 67
3.9.2马尔柯夫随机过程的转移概率矩阵 69
3.9.3马尔柯夫随机过程的状态概率 70
3.9.4马尔柯夫随机过程稳态概率的求解 73
3.10非马尔柯夫随机过程 74
3.10.1更新过程 75
3.10.2补充变量法 80
3.10.3马氏更新过程 86
3.11排队论 101
3.11.1消失制服务与空闲状态的排列的相互关系 102
3.11.2消失制的服务与空闲状态的概率 103
3.11.3消失制服务系统的效率指标 105
3.11.4有限等待制服务与空闲状态的排列和相互关系 108
3.11.5有限等待制排队系统的稳态解 110
3.11.6队长有限等待制服务系统的主要参数 111
3.11.7等待制服务系统的主要参数 116
3.12可靠性数字仿真 118
3.12.1数字仿真的优点与预防陷阱 118
3.12.2可靠性、维修性和保障性中时间参数的数字仿真 118
3.12.3可靠性、维修性和保障性的数字仿真 119
第4章 可靠性理论模型 129
4.1引言 130
4.1.1可靠性、维修性和备件保障性的相互关系 130
4.1.2可靠性函数 130
4.1.3基本可靠性与任务可靠性 132
4.1.4可靠性框图 133
4.2停机检修的可靠性模型 134
4.2.1可靠性串联结构模型 134
4.2.2可靠性并联结构模型 135
4.2.3可靠性表决结构模型 138
4.2.4可靠性复杂结构模型 139
4.2.5可靠性旁待冗余结构模型 141
4.2.6可靠性非独立冗余结构模型 145
4.2.7多态失效的可靠性模型 148
4.2.8可靠性与电路结构的组合模型 150
4.2.9可靠性权联结构模型 155
4.2.10可靠性特殊结构模型 163
4.3定期检修的可靠性模型 166
4.3.1定期检修的含义 166
4.3.2定期检修的并联结构可靠度模型 167
4.3.3定期检修的表决结构可靠度模型 168
4.3.4定期检修的非独立冗余结构的可靠性模型 169
4.3.5定期检修的旁待冗余结构的可靠性模型 170
4.4联机检修的可靠性模型 171
4.4.1联机检修并联结构的可靠性模型 171
4.4.2联机检修表决结构的可靠度模型 174
4.4.3联机检修旁待冗余结构的可靠度模型 175
4.4.4计及备件保障联机检修冗余结构的可靠度模型 177
第5章 网络结构的可靠性模型 179
5.1最小树集与最小割集分析法 180
5.1.1最小树集模型 180
5.1.2最小割集模型 181
5.1.3变相交和为不交和算法 182
5.2节点分割集 191
5.2.1节点分割集模型 191
5.2.2节点分割集的计算方法 191
5.2.3多次节点分割集模型 196
5.3直接生成割集的新方法 207
第6章 可靠性系统设计 215
6.1系统可靠性方案的权衡和择优 216
6.1.1系统方案可靠性基础设计 216
6.1.2多种方案的权衡和择优 216
6.1.3采用性能与可靠性兼容体制 218
6.2可靠性指标的预计和分配 219
6.2.1可靠性预计 219
6.2.2可靠性分配 220
6.3系统简化设计 229
6.3.1编制软件实现硬件功能 229
6.3.2一种电路实现多种功能 230
6.3.3一种电路多次使用取代同时使用多种电路 230
6.3.4数字逻辑电路的化简 232
6.4故障软化设计 233
6.4.1功能转换设计 233
6.4.2性能退化设计 234
6.4.3规避主要失效模式的设计 234
6.5系统冗余设计 236
6.5.1整体冗余与单元冗余 237
6.5.2工作冗余与旁待冗余 238
6.5.3冗余结构的停机检修与联机检修 238
第7章 可靠性工程设计 239
7.1元器件的正确选型 240
7.1.1元器件型号的环境适应性 240
7.1.2元器件性能的适应性 240
7.1.3元器件用途的适应性 240
7.2热电应力的一体化设计 244
7.3应力负荷降额设计 245
7.4热设计的核查分析 248
7.4.1传导散热模型 248
7.4.2自然冷却的对流散热模型 252
7.4.3强制风冷的对流散热模型 253
7.4.4液冷散热模型 258
7.4.5辐射散热模型 263
7.5核查电磁兼容设计 263
7.5.1电路的接地 263
7.5.2电路的电磁屏蔽 264
7.5.3电路的滤波 264
7.5.4屏蔽电缆的接地 264
7.6参数容差设计 266
7.6.1参数偏差的对消设计 266
7.6.2最坏情况分析设计 267
7.6.3矩法分析设计 270
7.6.4蒙特卡罗试验设计 273
7.7接插可靠性和电路接口匹配性设计 274
7.7.1接插可靠性设计 275
7.7.2电路接口匹配设计 276
7.8失效模式效应分析与故障安全设计 280
7.8.1失效模式效应分析的重点 280
7.8.2失效模式效应分析的主要方法 282
7.8.3故障安全设计的途径 288
7.9抗暂态效应设计 291
7.9.1暂态效应引起的失效现象 291
7.9.2暂态效应的检查方法 291
7.9.3半导体器件瞬态过载的防护 292
7.10潜在通路分析 294
第8章 可靠性试验设计和数据分析 297
8.1失效信息的积累和分析 298
8.1.1可靠性试验的作用和目的 298
8.1.2可靠性实验信息的分析和处理 298
8.1.3根据实验信息确定失效率的方法 299
8.2可靠性增长试验 313
8.2.1可靠性增长的基本概念 313
8.2.2失效性质的鉴别 313
8.2.3增长潜力的判别 314
8.3大型整机可靠性鉴定的分步试验 319
8.3.1整机分步试验的含义和条件 319
8.3.2整机分步、整机整体试验时间与故障计数的关系 320
8.3.3整机分步试验方案的优化组合 320
8.4任务可靠度的鉴定试验方法 321
8.4.1基本可靠性符合要求不能保证任务可靠性达标 322
8.4.2任务可靠度的验证试验方案 323
8.4.3成功率与基本可靠度同时验证的试验规则和失效计数方法 323
8.4.4说明试验方案的示例 325
第9章 维修性理论模型和工程设计 329
9.1引言 330
9.2维修性参数及其相互关系 330
9.2.1修复概率 330
9.2.2维修密度 331
9.2.3修复率 331
9.2.4平均修复时间 332
9.2.5平均维修延误时间因子 333
9.2.6修复率为常数条件下的维修性参数 333
9.3同时检修多个单元的维修性模型 334
9.3.1同时检修多个失效单元的修复概率 334
9.3.2同时检修多个失效单元的维修密度 335
9.3.3同时检修多个失效单元的修复率 335
9.3.4同时检修多个失效单元的平均修复时间 336
9.3.5同时检修多个失效单元的平均维修延误时间因子 336
9.3.6修复率为常数时同时检修多个失效单元的维修性参数 337
9.4多单元等待检修的维修性模型 339
9.4.1引言 340
9.4.2建立反映动态维修过程的状态方程 340
9.4.3多单元等待维修的通用模型 343
9.4.4多个不同单元等待维修模型 344
9.4.5多单元的平均维修延误时间因子的仿真计算 350
9.5维修性系统设计 353
9.5.1引言 353
9.5.2维修性指标优化分配 353
9.5.3机内检测设计 355
9.5.4检测点优化设计 359
9.5.5安装场所和设备外部可达性设计 366
9.5.6预防维修对象的鉴别和预防维修的内容 367
9.6维修性工程设计 377
9.6.1引言 377
9.6.2故障检测定位时间设计 378
9.6.3拆卸更换安装时间设计 383
9.6.4参数调整校核时间设计 383
第10章 备件保障理论模型和工程设计 385
10.1电子和机电功能更换模块备件保障的基础概念 386
10.2初始备件保障理论和配置优化的工程设计 387
10.2.1初始备件保障概率模型 387
10.2.2系统初始备件保障概率模型 390
10.2.3系统初始备件保障的优化设计 391
10.3备件平均保障概率的理论模型 396
10.3.1引言 396
10.3.2单个部件的备件平均保障概率模型 397
10.3.3系统备件平均保障概率模型 398
10.4平均备件延误时间模型 402
10.4.1引言 402
10.4.2部件平均备件延误时间 403
10.4.3系统平均备件延误时间 404
10.4.4现场与备件供应站两站点的平均备件延误时间 407
10.4.5近距离备件库房与备件供应站两站点的平均备件延误时间 408
10.4.6现场、备件库房与备件供应站三站点的平均备件延误时间 410
10.4.7现场、中继站与备件供应站三站点的平均备件延误时间 412
10.4.8检修设施有限的备件维修延误时间 420
10.5消耗性备件的配置方案设计 422
10.5.1引言 422
10.5.2备件定期补充方式的平均备件延误时间 423
10.5.3备件实时补充方式的平均备件延误时间 426
10.5.4备件定数补充方式的平均备件延误时间 432
10.6可修复备件的配置方案设计 438
10.6.1引言 438
10.6.2现行可修复备件保障概率模型的局限性 439
10.6.3可修复备件的平均备件延误时间模型 441
10.6.4可修复备件不同供应体制和不同补充方式下的平均备件延误时间模型 442
10.7寿命周期备件保障的优化设计 448
10.7.1寿命周期备件使用保障优化设计的目标和内容 448
10.7.2寿命周期备件保障费用分析 449
10.7.3系统备件保障方案的优化设计 456
第11章 战备完好率系列理论模型 473
11.1战备完好率的基本概念 474
11.2战备完好率的基本理论模型 474
11.3整机与整机群体的战备完好率模型 477
11.3.1整机就位维修的战备完好率模型 477
11.3.2整机即时维修的战备完好率模型 481
11.3.3任务持续时间或（和）再次出动时间不同的整机战备完好率模型 482
11.3.4多机群体的战备完好率模型 483
11.3.5多机群体系统中存在冗余单机的战备完好率模型 484
11.4串联结构的系统战备完好率模型 488
11.4.1串联结构的系统与组成单元的平均延误时间之间的相互关系 488
11.4.2现场、备件供应站两站点体制的串联结构的系统战备完好率模型 488
11.4.3近距离备件库、备件供应点两站点的串联系统战备完好率模型 489
11.4.4现场、备件库房与备件供应站三站点体制的串联结构的系统战备完好率模型 496
11.4.5现场、中继站、备件供应站三站点体制的串联结构的系统战备完好率模型 498
11.5冗余结构的系统战备完好率模型 502
11.5.1冗余结构中单元失效状态的分析 502
11.5.2冗余结构的平均备件延误时间 503
11.5.3冗余结构的平均维修延误时间 504
11.5.4冗余结构的战备完好率模型 505
11.6单元由串并联合成的串联系统战备完好率模型 507
11.6.1最简串并联结构的失效状态模型 507
11.6.2最简串并联结构各失效状态下的平均维修和备件延误时间模型 512
11.6.3包含冗余结构作为等效串联单元的系统战备完好率近似模型 515
11.7由复杂单元组成的系统战备完好率模型 518
11.7.1功能层次之间战备完好率的综合 518
11.7.2由复杂单元组成的串联结构的系统战备完好率模型 518
11.7.3由复杂单元组成的冗余结构的系统战备完好率模型 539
第12章 战备完好率的工程设计 543
12.1引言 544
12.2同步进行任务可靠度和战备完好率设计 544
12.3战备完好率和再次出动时间指标的论证 545
12.4平均延误时间的分配 545
12.5平均维修与备件延误时间的分配 550
12.6更换模块划分与更换模块分级的权衡设计 550
12.6.1基础更换模块划分与分级权衡设计的基本概念 550
12.6.2不同基础更换模块的平均数量设计 551
12.6.3维修能力和基础更换模块维修性设计 555
12.7现场备件的优化配置 560
12.8 LRU转化SRU设计 566
12.9战备完好率的设计步骤 572
第13章 能执行任务率和任务成功率模型 579
13.1引言 580
13.2任务成功率模型 580
13.2.1任务成功率定义 580
13.2.2任务成功率模型 581
13.2.3停机检修的复杂系统任务成功率模型 584
13.2.4联机检修的复杂系统任务成功率模型 585
13.3能执行任务率的基础模型 590
13.3.1能执行任务率的定义和它的适用性 590
13.3.2能执行任务率的基础模型 591
13.4能执行任务率的单一结构模型 596
13.4.1单一串联结构的能执行任务率模型 597
13.4.2单一并联结构的能执行任务率模型 599
13.4.3单一表决结构的能执行任务率模型 601
13.5能执行任务率的复杂结构模型 604
13.5.1串联复杂结构的能执行任务率模型 604
13.5.2并联复杂结构的能执行任务率模型 607
13.5.3表决复杂结构的能执行任务率模型 613
13.5.4旁待冷备表决复杂结构的能执行任务率模型 617
13.5.5高层复杂结构能执行任务率模型 623
第14章 使用可用度的理论模型和设计技术 629
14.1使用可用度的基本概念 630
14.1.1引言 630
14.1.2瞬态可用度和稳态可用度 630
14.1.3停机检修使用可用度和联机检修使用可用度 632
14.2使用可用度的基本参数 633
14.2.1引言 633
14.2.2平均预防维修时间 634
14.2.3平均备件延误时间和平均修复时间 634
14.2.4联机检修冗余结构的平均致命故障间隔时间参数 635
14.3单一串联和单一冗余结构的使用可用度模型 638
14.3.1单一串联和单一冗余结构的使用可用度的含义 638
14.3.2单一串联结构的使用可用度模型 638
14.3.3单一并联冗余结构的使用可用度模型 642
14.3.4单一表决冗余结构的使用可用度模型 643
14.4复杂结构的使用可用度模型 644
14.4.1复杂结构的含义 645
14.4.2复杂结构的稳态固有可用度的精确模型 645
14.4.3复杂结构的稳态固有可用度的近似模型 649
14.4.4复杂结构的使用可用度的近似模型 652
14.5网络结构的使用可用度模型 660
14.5.1网络结构的含义和定义 660
14.5.2网络整体的使用可用度模型 660
14.5.3节点脱网加权网络结构的使用可用度模型 666
14.5.4计及链路容量的网络使用可用度模型 667
14.6无人值守系统的使用可用度 673
14.6.1引言 673
14.6.2整机冗余体制的预防维修使用可用度 673
14.6.3分机冗余体制的预防维修使用可用度 676
参考文献 681