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Ξ系统可靠性和可用性分析技术蒋乐天徐国治应忍冬张昊(上海交通大学电子工程系,上海200030)摘要:随着科学技术的发展和社会的进步,系统可靠性和可用性分析成为一个越来越重要的研究领域。本文从可靠性的起源和发展出发进行论述,重点介绍了描述系统可靠性的参数以及两类系统可靠性和可用性的分析技术,对它们的模型、求解和各种分析方法之间的关系作了阐述,最后对存在的问题及解决的方法进行了归纳。关键词:可靠性;可用性;建模方法中图分类号:TB11413文献标识码:ATechniquesofSystemReliabilityandAvailabilityAnalysisJIANGLe-tian,XUGuo-zhi,YINGRen-dong,ZHANGHao(ElectronicEngineeringDepartment,ShanghaiJiaotongUniversity,Shanghai200030,China)Abstract:Withthedevelopmentofscienceandtechnology,systemreliabilityandavailabilityanalysisisbecom2ingmoreandmoreimportant.Inthispaper,theoriginofthereliabilityanditsdevelopmentisdiscussed,andsomeparametersfordescribingthesystemreliabilityareintroduced.Twokindsofmodelingmethodsandtheircomparisonaregiven.Finally,theexistingproblemsandpossiblesolutionsaresummarized.Keywords:Reliability;Availability;Modelingmethod起,人们开始把它作为一个问题开始进行系统地研究。到20世纪60年代,可靠性已经发展成为一门一、引言1独立的工程基础研究。在其后几十年的时间里,可靠性工程取得了很大的发展,其研究成果被广泛应用于航天、军事、通信、交通等各个领域。在可靠性发展的过程中,人们提出了各种各样的可靠性分析技术,其中模型分析方法因为其优越性而得到广泛应用。本文主要对系统可靠性和可用性的各种建模方法和分析方法作一综述。随着科学技术的发展,特别是近十几年来,各种技术取得了突破性的进展,使得如今的系统越来越复杂,功能也越来越强大。然而正是由于系统功能的强大和复杂程度的提高,才使系统可靠性问题日益突出。并且如今的系统承载着大量的信息,一旦发生崩溃所带来的损失是无法估量的。因此如何设计具有高可靠性和高可用性系统的研究已成为国际上的一个研究热点。可靠性问题涉及到了社会的方方面面,其概念的历史几乎和人类社会一样漫长1。但是真正意义上的可靠性概念出现于第二次世界大战期间,当时由于军事系统中电子管的失效而导致武器的崩溃,引起了人们对可靠性研究的极大重视。从那时候二、可靠性参数关于系统可靠性的定义和参数,目前还没有一个统一的定论。但大家普遍公认的定义是1952年RobertLusser在SanDiego的一次论坛上首次提出的。1953年RichardR.Carhart对它作了概括,指出Ξ收稿日期:2002-02-27·121·专题述评电讯技术2002年第4期SUMMARIZATION系统可靠性是在一定的条件下,系统在一定的时间区间内完成一定功能的能力5。在不同的发展阶段以及人们对系统可靠性的关注的角度不同产生了不同的描述系统可靠性的参数,主要有:可靠度(Relia2bility)、可维度(Maintainability)、可用度(Availability)和保能度(Performability)等1,2,3,5,8,14。1.可靠度可靠度参数(R(t))主要从一个系统能够正常工作的时间长短来描述系统的可靠性。它定义为:系保持在L级或L级以上水平的概率。它是把性能与可靠性结合起来的一项指标,其中引入了一个部分失效的概念。系统发生一定的故障,但并不影响系统的运行,只不过系统性能降了一定的等级。特别是电信工业中提出QoS(QualityofService)以来,保能度的研究越来越受到重视。1978年首次出现了保能度分析的一个通用的框架,到1980年出现了更精3确的描述。保能度和可靠性的一个重要区别是:可靠性是衡量系统能够正确执行全部功能的可能性的一种指标,而保能度则是衡量系统能正确执行最低限度部分功能的可能性的一种指标。5.MTTF、MTTR、MTBF8,14MTTF、MTTR、MTBF是3个简化的可靠性参数。MTTF(MeanTimeToFailure)即平均故障前时间,MT2