GB／Z 42023.2-2022标准规范下载简介和预览

GB／Z 42023.2-2022／IEC TR 63164-2：2020 工业自动化设备和系统可靠性 第2部分：系统可靠性.pdf简介：

GB／Z 42023.2-2022／IEC TR 63164-2：2020 工业自动化设备和系统可靠性 第2部分：系统可靠性.pdf部分内容预览：

本文件基于单个设备和/或子系统的可靠性数据以及数据的表示形式，提供了可以简化为串联、并 联或混联的自动化系统的可靠性数据计算指南。 注：本过程仅针对自动化系统的可靠性，而非嵌人了自动化系统的系统，如流程工厂。 可靠性包含在可信性中，本文件主要研究影响可靠性的随机硬件失效。可信性是一个与时间有关 的质量特性的总称，除可靠性外还包括可用性、可恢复性、可维修性、维修支持性能，以及在某些情况下 的其他特性，如耐久性、功能安全和网络安全，但这些不在本文件的范围内

本文件没有规范性引用文件。

【冀】12J3-4：轻质内隔墙失效率failurerate

系统性失效systemicfe

原因确定的失效，只有对设计或制造过程、操作规程、文档或其他相关因素进行修改后，才有可能 种失效。

使用寿命useful lifetime

下列缩略语适用于本文件。 FIT：以时间表示的失效（Failuresintime) FMEA：故障模式及影响分析(Faultmodesandeffectsanalysis) FTA：故障树分析(Faulttreeanalysis) METBF：平均失效间隔经过时间（Meanelapsedtimebetweenfailures） MTBF：平均失效间隔工作时间（Meanoperatingtimebetweenfailures） MTTF：平均失效前工作时间（Meantimetofailure) PoF失效物理学(Physicsoffailure) RBD：可靠性框图(Reliabilityblockdiagrams) TM：任务时间（Missiontime)

通常自动化系统由几种不同类型的子系统、自动化设备和配件组成，并且要求自动化系统和自动化 设备的可靠性数据具有一致性。 系统的可靠性需要考虑硬件的可靠性，包括接口、通信等。除硬件可靠性外，还可以考虑其他因素， 如软件、人为因素、网络安全（见附录A）。 注：本文件中的通信是指用于通信的硬件，如线缆、路由器

在一定的条件下，可靠性数据可通过如下方式获得，见IEC61703。 示例： MTTF=1/α(对于恒定失效率） 入=0.1XC/Br。（假设失效率恒定），其中C等于每小时的操作数，Bl以周期数形式表示，见IEC62061。 在自动化系统中，除了随机硬件失效外，系统性失效也很常见。本文件主要的计算方法侧重于随机 失效，避免或减少系统性失效也能提高系统的可靠性（见附录B)。

5.2可靠性数据的格式

在本条中，给出了一些与可靠性有关的基本公式，这些公式也可以在IEC61703中找到。 对于不可修复的对象或系统，常用的可靠性函数R(t)=R（O，t)，其中R（0)=1。R(t)可由式（）

其中入（u）是对象或系统的失效率。换言之，可靠性函数表示系统无失效运行到时间t的概率。 定失效率入（即指数分布的失效时间），上述公式简化为式（2）：

MTTF = R(t)dd

+000000000006

虽然MTTF的值可以针对几乎任何具有相应恒定或非恒定失效率的失效时间分布进行计算，但对 于从MTTF反向计算恒定失效率，宜确保失效率确实是恒定的。特别是，对于由不可修复部件组成的 元余系统，情况并非如此，因为允余系统的失效率不是恒定的。然而，有时为了简化分析，可以计算在一 定时间段内的平均恒定失效率，并以合理的精度进一步使用。 对于可修复对象或系统，宜使用MTBF，而不是MTTF。但是，如果修复后的对象或系统“完好如 新”，这两种表述基本相同。 注1：对于恢复时间可忽略不计的可修复对象或系统，MTBF约等于METBF。 注2.计算MTTE时.假定非工作状态下的失效率为0.

图1串联系统可靠性框图

Rs(t) =e; As=a^+A +ac +"+a

M TBFA MTBFE ..(9) MTBFS M TBF

如果一个系统的多个元件需要以穴余方式实现系统的整体功能，则这些元件被认为是并联的 图2所示。

图2并联系统可靠性框图

Rs(t)— 系统的可靠性函数； R;(t) 不同元件的可靠性函数； MTFSys 系统的MTTF； 入； 不同部件的失效率； A,B,C,",Z 注1：如果失效率入：用FIT表示，则MrTFS的结果用小时(h)表示。 注2：对于含有不可修复元件的上述并联系统，系统失效率非恒定。 如果系统修复后可以认为和新的一样，那么系统的MTTF等于MTBF。 对于具有可修复元件的系统，如果相比于MTBF修复时间可忽略，那么使用以下近似公式（13)：

通常，一个系统不能仅用简单的串联或并联系统来组成。通常情况可能是一个混联结构，如图

混联结构可以简化为串并联结构，如图4所示，

图3常见串并联（穴余）可靠性框图

「靠性相关的常见公式见

表1系统可靠性相关常见公式总结

自动化系统可利用控制系统和信息技术减少工业生产中的人工劳动和服务。例如，发电、交通管 理、水管理、捣浆和纸张处理、印刷、金属处理、炼油厂、化工过程、医药制造或运输船使用的自动化系统。 A.2给出了一个简化的过程自动化系统串联结构的示例，A.3给出了一个简化的过程自动化子系 统混联结构的示例。

A.2过程自动化系统串联结构示例

过程自动化或自动化系 核过程常见于冶金、化工、炼油、造纸 等行业。PAS通常使用网络将传感器 行器互连，如图A.1所示，

JC∕T 2360-2016 格构式自保温混凝土砌块图A.1典型的过程自动化系统（铝冶治炼）

2铝冶炼自动化系统框

铝冶炼系统框图为串联结构。A1，A2，，A7是铝冶炼自动化系统的子系统，A1，A2，，A7是独 立的，是铝冶炼系统整体功能所必需的。 铝冶炼自动化系统的MTBF值表示为MTBF,A（i=1,2，"，7)。 铝冶炼自动化系统的系统失效率入采用RBD计算： 入s =入 A1 + 入A2 + 入A3+入 A4 + 入A5 + 入A6+入 A7

或者： 19 1 1 1 1 1 1 1 MTBFSys M TBF,A1 + M TBF,A2 + M TBF,A3 M TF,A4 M TBF,A5 MTBF,A6 + M TBF,A7 ...(A.2) 式中： Λs 系统的失效率； 入Ai 不同子系统的失效率（A1至A7）； M TBFSys 系统的MTBF； 不同子系统的MTBE（A1至A7)

或者： 1 1 1 1 MTBFSys M TBF,A1 M TBF,A2 + M TBF,A3 式中： 系统的失效率； 入Ai 一不同子系统的失效率（A1至A7）； M TBFSys 系统的MTBF； MTRE.Ai 不同子系统的MTBF（A1至A7)

A.3过程自动化子系统混联结构示例

图A.3可用图A.4的框图表示，

图A.3铝冶炼自动化系统的沉降洗涤过程

东莞水印长堤别墅住宅区完整全套设计图A.4沉淀洗涤过程框图