可靠性 (reliability)

系统、设备、元件等在规定的条件下和预定的时间内完成规定功能的性能。它是判断和评价系统、设备、元件性能的重要指标之一。可靠性与安全有着密切的联系。当系统、设备、元件等在运行过程中因性能低下而不能实现预定的功能时，则称发生了故障(或失效)。故障的发生是人们所不希望的，但又难以避免。因此，人们设法使故障发生得晚些，希望系统、设备、元件等尽可能长时间地正常工作。

可靠度   系统、设备、元件等在规定的条件下和预定的时间内完成规定功能的概率，它是可靠性的定量描述，一般用英文字母R表示。随着运行时间的增加，可靠度降低。可靠度随时间变化的规律可用下式表达：

式中t为系统自投入运行时刻起经历的时间；λ(t)为故障率，即单位时间里发生故障的比率，表明系统、设备、元件等发生故障的难易程度。

故障类型   根据故障率随时间变化的情况，把故障分为初期故障、随机故障及磨损故障三种类型。初期故障发生在投入运行的初期，是由于设计、制造、装配不良或使用方法不当等原因造成的。排除初期故障之后，故障率逐渐减小并趋于稳定。随机故障是由一些复杂的、不可控制的，甚至是未知的因素造成的。以随机故障为主的阶段称为有效寿命期，此阶段内故障率近似于常量。超过有效寿命期后，由于磨损、老化等原因，故障率急剧增加，这时的故障称为磨损故障。

系统、设备、元件等的故障主要是随机故障。由于随机故障阶段中故障率为常数，λ(t)=λ，可靠度计算公式变为：

故障率的倒数T=1／λ是自投人运行时刻起到故障发生时刻为止的正常运行时间的平均值。在系统、设备、元件等发生故障后不再修理而报废的情况下，则称作平均故障时间，记为MTTF；对于故障后经修理重复使用的情况，该值表示两次故障之间的时间间隔的平均值，把它称作平均故障间隔时间，记为MTBF。当运行时间等于平均故障时间，即t=T时，按公式算得可靠度为0.368。为增加可靠性，必须减少比值t/T。

系统可靠性   由若干元素组成的复杂系统的可靠性取决于各元素的可靠性。根据元素的可靠度，可以计算系统可靠度。按元素故障与系统故障间的关系，将系统分为串联系统与冗余系统两大类。

串联系统   从实现系统功能的角度，由元素相互串联构成的系统，又称基本系统。只要构成系统的元素中的一个发生了故障，就会导致串联系统的故障。串联系统的可靠度R。等于各元素可靠度Ri(i=1，2，3，…，n)的乘积，R_s=R₁•R₂•R₃…•R_n。串联系统的可靠度低于元素的可靠度。串联系统中元素越多，可靠度降低得越多。

冗余系统   组成系统的元素中的一个或一些发生故障而系统不一定发生故障的系统。是把若干元素附加于构成基本系统的元素之上来提高系统可靠性的。按实现冗余的方式不同，冗余系统又可分为并联系统、备用系统及表决系统。前两种用得较多。

(1)并联系统。冗余元素与原来的元素同时工作，只要有一个元素不发生故障，系统就可以正常运行。并联系统的故障概率等于各元素故障概率的乘积。由于故障概率与可靠度的和等于1，可以根据元素的可靠度计算系统可靠度。显然。并联系统可靠度高于元素的可靠度。

(2)备用系统。其冗余元素通常处于备用状态，当原来的元素故障时才投入运行。为保证备用系统的可靠性，必须有可靠的故障检测机构和使备用元素及时投入运行的转换机构。

(3)表决系统。构成系统的”个元素中有R个不发生故障，系统就能工作的系统，多用于各种监测控制系统。

提高系统可靠度的途径   (1)采用高可靠度元件；(2)利用冗余系统；(3)改善运行条件；(4)预防性维修保养。