可靠性设计范文10篇

可靠性设计范文篇1

1可靠性设计及其发展

为了了解可靠性设计技术，我们必须首先了解什么是产品的可靠性。可靠性的经典定义是：“产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。”定义中的“产品”是作为单位研究和分别试验对象的任何元件、器件、设备或系统，甚至可以把人的作用也包括进去。在产品设计中，应用可靠性的理论和技术、根据需要和可能、优先考虑可靠性要求。在满足性能、费用、时间等条件下，使设计的产品具有满意的可靠性要求，这就是产品的可靠性设计。可靠性设计不仅涉及传统设计技术，而且还与系统工程、价值工程、环境工程、工程心理学、质量控制技术和计算机技术等密切相关。因此，它是一个多学科、多技术相融合的新兴技术。它不但应用于产品的设计过程，而且还广泛应用于产品的制造生产、试验、使用、维护、管理等各个环节。因此，这项新兴技术在军工、航空、航天、电子、机械等工业领域得到广泛的应用。

1．1可靠性的发展史

人类从开始研究可靠性技术至今，大约经历了60余年的历史。研究其发展过程，可归纳为初期研究、形成发展和进一步国际化三个阶段。

(1)初期研究阶段(20世纪30～4O年代)：二次世界大战爆发后，美国参战的飞机、军舰等重要军事装备常因故障贻误战机，为此军事装备的可靠性问题逐渐引起了人们的关注，开始着手研究如何避免和减少这些“意外”事故的发生并最早提出了产品的定量可靠性问题。接着美国、德国的专家针对飞机、V一Ⅱ火箭诱导装置的可靠性又提出了相应的指标。1942年美国麻省理工学院的一个研究室对真空管的可靠性进行了相当深入的研究。所有这些都表明可靠性研究已进入了定量研究的初期阶段。

(2)形成发展阶段(2o世纪50—60年代)：在这一时期，世界上一些工业发达的国家，如美国、前苏联、原西德、日本等对可靠性开始了有组织的研究工作，并取得了许多重要成果，基本上确定了可靠性研究的理论基础和研究方向，使可靠性研究进入了一个新的发展阶段。这一时期，研究范围不断扩大，从电子产品扩展到机械产品，从军工产品扩展到民用产品，可靠性技术进一步完善，理论研究不断深入，为可靠性设计技术的进一步国际化奠定了基础。(3)国际化阶段(20世纪70年代后)：随着可靠性技术的不断发展和广泛应用，其优越性越来越受到世界各国的高度重视，并相继投入了大量的人力物力开展这项研究工作。各种国际学术会议的召开、国际可靠性和可维护性技术委员会的成立，标志着可靠性设计技术已经进入了国际化时代。

1．2我国可靠性研究现状

我国对可靠性的研究起步较晚，直到20世纪80年代才得到了较快发展，个别行业还成立了可靠性学术组织，开展了对可靠性技术人才的培养，制定了一系列的可靠性标准。但从总体来看，理论研究较多，实际应用较少，与工业发达国家相比还有较大差距。

2可靠性设计在机械中的应用

产品的可靠性贯穿于其整个寿命周期，目前机械工程设计中的可靠性设计主要应用在产品的设计、制造、使用和维修等方面。

2．1机械产品的设计

机械产品设计包括整机产品设计及其零部件设计。对整机产品可将其作为一个系统进行设计，设计的方式主要有以下两种：第一种方式是根据零部件的可靠性预测结果，计算产品系统的可靠性指标，这就是系统的可靠性预测，其结果只要满足指标要求即可，如果不能满足要求就要按第二种方式进行设计；第二种方式是对零部件进行可靠性分配，即把系统指标分配到各个零部件上，可靠性分配方法主要有等分配法、再分配法、比例分配法和综合评分分配法四种。零部件设计时，应尽量采用标准件或质量成熟的零件，一般零部件可按类比法设计，重要的零件按概率法设计，对一些关键零部件还应进行可靠性试验。对产品的可靠性应进行评审、修改、再评审、再修改，直到满足指标要求为止。另外，还要进行人机系统的设计，这方面主要包括操作性和适应性设计。

2．2制造过程可靠性设计

制造过程的可靠性设计是保证产品质量的关键，除了要选用可靠性好的先进加工设备和工艺装备外，重点是对工艺方案和工艺流程的设计。产品的工艺流程相当于一个系统，每一个工艺方案或工序相当于一个子系统。每一个子系统的可靠度设计都要综合考虑设备、工艺装备、工艺材料及操作人员的素质等因素，确定出合理的子系统可靠度指标，然后按子系统之间的关系(串联、并联或混联)得出系统的预测可靠度(如自动线、流水线等的设计)。

2．3使用维修的可靠性设计

产品以可靠性为中心维修应采用逻辑分析决断法，科学地制定维修内容和优选维修方式，合理确定使用期，以控制机械设备使用的可靠性。机械产品的可维修性与可靠性一样，其是机械设备本身的一个可靠性指标。在对产品进行可靠性设计时就要考虑其维修性，使设计的产品在使用过程中做到故障易发现、易检查、易修复，力求防患于未然。对产品进行维修性设计时要以最低的费用来维护和提高设备的可靠性水平，尽量减少排除故障所用的维修时间。因此，要在可靠性理论的基础上制定合理、经济的维修规则，采用先进的故障诊断技术和合理的维修方式(如视情维修方法、监控事后维修方法)，使用标准的维修工具及设备，提高维修人员的技术水平，使机械维修工作进一步走向科学化和现代化。

可靠性设计范文篇2

1计算机通信网可靠性简介

计算机通信网可靠性是指计算机通信网在实际连续运行工作中完成用户的正常通信需求的能力。计算机通信网的可靠性是计算机通信网规定功能的实现基础和前提。但在计算机通信网的实际运行过程中，意外情况屡见不鲜，故障和拥塞等问题频繁出现。在网络承载的信息量超过了计算机通信网的“荷载”能力时即会发生网络拥塞现象。故障是计算机通信网运行性能的出现问题，根据发生频率的高低可以分为偶然故障和异常故障。偶然故障是在计算机通信网运行过程中发生的随机性网络性能下降的情况，发生频率较低，影响力较小；异常故障特指因人为因素或自然因素的影响导致计算机通信网的异常现象，异常故障影响面较大。需要对计算机通信网的可靠性进行深入研究，确保为用户提供各种计算机通信网的规定功能服务，满足经济和社会的发展。计算机通信网的可靠性设计在对网络工程经验的总结概括的基础上，对可靠性设计体系进行条理化、系统化、科学化的归纳，形成了计算机通信网设计的基本准则，主要有：（1）充分利用采用冗余技术，通过设置冗余设备的方式防备某台设备出现故障，保证备份设备无缝接替故障机的任务；（2）采用适应主干网络技术的发展的一些超前设备，防止由于技术的落后性导致网络故障，同时又要保证网络平滑升级；（3）统筹计算机通信网的寿命周期费用，达到最佳的使用性价比；（4）设计中选择质量优秀、有良好声誉的网络产品。

2计算机通信网可靠性的影响因素

计算机通信网是开放式的网络系统，其组成部分个体特征差异较大，整个系统十分复杂，从而导致影响计算机通信网可靠性的影响因素不胜枚举。从计算机通信网自身角度出发，网络可靠性的影响因素可以分为外部因素和内部因素。外部因素主要包括温度、湿度、灰尘、人为因素、地震、冰雪等，其中温度、湿度、灰尘属于可控因素，人为因素、地震、冰雪属于不可控因素。内部因素包括通信设备自身的可靠性、网络工程设计的合理性、网络的后期维护管理等。网络的后期维护管理的有效性是计算机通信网可靠性的直接影响因素。在具体实施环节中，网络设计中网络拓扑结构的设置、“容错”和“避错”措施的运用、网络维修管理的频率和水平等均对提高计算机通信网的可靠性有直接影响作用。另外，新技术的应用对计算机通信网的可靠性的影响也不可忽略。新技术的应用是把双刃剑，一方面提高了计算机通信网设备和系统的可靠度，例如，智能化技术在计算机通信网领域的应用实现了对网络系统的实时监控，便于及时发现故障，排除故障，大大提高了计算机通信网的可靠性；另一方面，新技术的应用汇导致设备和系统复杂度的提高，通信网络规模不断扩大，故障出现的位置增多，给网络的运行管理、故障排查等均带来了较大的困难。影响计算机通信网可靠性的因素纷繁复杂，各影响因素之间关系错综复杂，提高计算机通信网可靠性是一项涉及面很广、难度较大的系统工程。

3计算机通信网可靠性设计方案

计算机通信网可靠性设计方案主要采用层次化网络设计思想，网络设计模型包括接入层、分布层和核心层3个层次，3个层次的功能相对独立的。层次化网络设计模型网络结构更加清晰明了，降低了网络设计建设和运营成本。层次化网络设计形成网络拓扑结构，将网络分解为子网，限制计算机通信网的复杂性随着网络用户的增加而增加。接入层是主要是将用户接入计算机通信网，分布层连接核心层和接入层之间，并且是接入层工作组之间相互连接的通道，核心层是计算机通信网的主干，保证网络的高速运行。用户根据实际的应用条件，通过接入层不同集线器和交换机接通计算机通信网；分布层通过过滤、优先级和业务排队 等方式实现网络服务资源的分配；核心层主要以路由器或者三层交换机为主要设备，为用户提供高速度、低时延的网络通道服务，核心层性能的高低直接影响计算机通信网速率的高低，同时也是计算机通信高可靠性的保证，因此核心层的设计需要定位准确，保持较高水平的同时要求便于升级，方便后期计算机通信网的管理与控制。

4结语

计算机通信网的可靠性直接影响着人们的实际生活，需要综合分析计算机通信网运行过程中内外部因素对其可靠性的影响，从而优化计算机通信网可靠性的设计方案，为计算机通信网的稳定性奠定基础。

作者:于英元 单位:丹东边防支队

参考文献:

[1]罗俊星.计算机通信网可靠性设计研究[J].安徽师范大学,2012.

[2]韩晓峰.计算机通信网可靠性设计研究[J].煤炭技术,2013,21(20):15-16.

可靠性设计范文篇3

PLC通信系统架构并没有精确的定义，工程师往往会从直觉上去理解。但是从一般的意义上来讲，它指的是指导PLC通信系统系统的设计和实现的高层次意义上的蓝图，以及形成这个蓝图的过程。从广义上来讲，PLC通信系统架构属于PLC通信系统设计的范畴，但是，设计和架构的概念往往会混淆在一起。基本上，PLC通信系统架构是为了形成PLC通信系统设计与开发过程中的目标，原则等基础性的框架，用以指导PLC通信系统开发的过程。PLC通信系统架构的过程就是在一定的设计原则的基础上，确定系统的各个组成部分，从各个不同的角度对组成部分进行全局性的安排和搭配，形成系统的组织结构和控制结构，最终形成整个系统的结构。PLC通信系统架构的内容包括总体组织结构和全局控制结构；通信、同步和数据访问的协议；设计元素的功能分配；物理分布；设计元素的组成；定标与性能；备选设计的选择等等。

二、PLC系统可靠性管理

企业PLC通信系统的架构要受到多方面的制约，硬件成本，技术的可靠性，人力成本，学习周期，可维护性等等。因而，企业级PLC通信系统的架构往往要遵循相较于普通PLC通信系统更加严格的原则。虽然各个企业对于PLC通信系统架构的原则并不统一，但是现在已经形成了一些比较一致的原则：1.企业PLC通信系统系统架构需要具有战略性，尤其需要注重灵活性和重用企业PLC通信系统需要在全局性的范围内考虑最适合的架构，为了节约成本(包括人力成本和时间成本)，不仅需要将已有的可复用资源进行重用，而且在创建新的资源的时候要尽可能的考虑重用的方式。同时，架构需要具有相当的灵活性，可以在较少的成本之下拓展或者修改已有的结构和功能。2.架构需要经得起时间的考验，具有比较高的可靠性和安全性。企业PLC通信系统系统需要尽可能长时间稳定的运行，并且需要具有较长的生命周期，架构应该尽可能的考虑今后可能遇到的情况，包含人员更迭，功能拓展，与其他系统结合的可能性等等，尽可能采取能够兼容未来变化的方式。企业PLC通信系统需要在企业中长期稳定运行的特点，决定了它需要尽量具有可靠性，不仅需要尽可能少的出现运行中的问题，而且还需要有能从当机等致命状况中尽快复原的能力。企业PLC通信系统同时需要极高的安全性，需要将资源以权限来决定是否能够访问。

三、PLC系统架构可靠性处理

企业PLC通信系统架构的最终目标，是架构出“符合标准”的PLC通信系统系统。这里所说的“符合标准”，是PLC通信系统在可用性的前提下，必须或者尽可能达到的目标。一般而言，PLC通信系统架构设计需要达到如下的全部或者部分目标：

1.可靠性(Reliable)。企业PLC通信系统系统往往负载着使用者(企业或者用户)的商业经营和企业管理，对于使用者来说，系统的稳定运行极为重要，因此PLC通信系统系统必须非常可靠。

2.安全性(Secure)。企业PLC通信系统系统里往往存储和管理着商业价值极高的信息，这些信息往往有着高度的保密性，不小心引起的泄露可能会引起极为严重的后果，因此，系统的安全性非常重要。

3.可扩展性(Scalableandextensible)。这里的扩展具有两层含义，一层含义是企业PLC通信系统必须能够在用户的使用率、用户的数目很快地增加的情况下，通过各种方式，最终能够使性能保持在合理的范围内。另一方面，在技术和需求都不断发展的情况下，架构允许系统对新技术和新的功能进行扩展。

可靠性设计范文篇4

【关键词】计算机联锁系统安全可靠性硬件软件

1概述

计算机联锁系统的安全可靠性是研究、开发、生产计算机联锁设备必须遵循的永恒的主题，也是验证计算机联锁系统性能的主要依据。计算机联锁设备是一种连续工作的实时系统，它必须具有极高的安全性和可靠性才能适应铁路运输和城市轨道交通高效和安全的运营要求。

其实汁算机联锁系统的安全性是指联锁设备在运行过程中无论发生什么故障都不能产生有可能危及列车安全运行的危险因素，一般着重于在不正常的情况下使系统导向安全，防止产生危险后果；而可靠性是指联锁设备在规定的时间和规定的条件下完成规定功能的能力，一般侧重于防止或减少系统发生故障。显然，安全性的实现是以可靠性为基础，并在提高可靠性的前提下完成的。为了系统地分析问题，我们将把计算机联锁系统的安全性和可靠性结合在一起考虑，并着重从系统的硬件设计、软件设计和数据传输及处理等几个方面采取各种综合技术措施，使计算机联锁系统符合故障—一安全的原则。

2硬件部分的安全可靠性分析

根据计算机联锁系统的结构组成和功能特点，硬件部分的安全可靠性技术从计算机联锁系统的上位机、联锁机和接口电路三个部分进行分析。

2．1上位机安全可靠性分析

上位机主要功能是向联锁机构输入操作信息，接受联锁机构输出的反映设备工作状态和行车作业情况的表示信息。为此上位机可采用经国际安全机构认证的高可靠工业控制计算机，摒弃原商用机所采用的大母板结构，把原来的大底版(系统板)功能集中在一块ALL--IN--ONE插卡上，底板变成无源总线母板，增加了插槽数，便于系统的升级扩展。

采用的机箱结构具有良好的散热、隔热、防潮、防尘性能，驱动器架采取避震措施，使整个机箱具有可靠的机械强度和很好的抗电磁干扰的能力；采用不问断供电及净化的专用开关电源，抗共模干扰，具有浪涌保护、过载保护、漏电保护的功能，单机设备的平均无故障工作时间可达到100000h。

计算机联锁系统的维修机和上位机的配置是一致的，平常可作为上位机的热备机，在系统故障时能够进行自动无扰切换，切换过程不影响现场设备状态，提高设备可靠性。

上位机的人机接口界面的设计使用先进的工业控制软件，使得系统的监控不仅具有友好的人机交互界面，而且具有丰富的图形画面显示及图形操作功能，调图方式灵活，修改参数方便。在设计中，根据铁路交通和城市轨道交通信号计算机联锁的特点，可以灵活运用登录口令、操作员权限、安全设定点、设定点口令、安全审计跟踪记录等安全特性，确保联锁系统执行操作的安全可靠。

2．2联锁机安全可靠性分析

联锁机是信号控制系统的核心。在设计中，可选用国际安全机构认证的硬件三重冗余计算机联锁系统，用于实现联锁数据处理过程的故障—安全。所谓三重化冗余系统是指系统共有A、B、c三个相同的主机，每个主机可以把它看成系统中的一个模块。三个模块同时执行一致的操作，其输出送到“表决器”的输入端，然后把表决器的输出作为系统的输出。结果经输出设备三取二表决后进行输出，可以保证输出的安全性。当其中一个联锁处理单元联锁逻辑单元故障时，系统能够转换为二取二工作方式，在不降低安全陛的前提下，使整体系统的可靠性得到提高。

采用三取二表决系统原本是为了提高系统的可靠性而采取的一种冗余系统。然而从安全性角度来看，若有两个主机发生了同样的故障，即共模故障，系统将输出错误信息，经接口驱动后，有可能危及行车的安全。因此，必须消除软硬件的设计错误，当主机的设计完全正确无误时，仅由硬件失效和干扰而产生的共模故障的发生概率就很小。为了进—步降低未检出故障的组合而产生共模故障的可能性，可利用单机自检技术、主机间互检技术和双套不同的软件，扩大故障检测范围，消除因干扰而引起的影响。

为了保证三重化冗余系统能够通过多数一致表决得到正确的结果和发现出错的模块，这就要求三台微机必须同步工作。否则，整个系统便会出现紊乱状态，多数一致表决无法进行，系统无法保证正常可靠的工作。

计算机联锁系统为保证安全可靠而采取的主要措施是：全面的在线自诊断和专门的安全检查程序。这就要求系统在规定的周期内对计算机的运算器、存储器、接口等元器件用一系列自诊断程序进行全面自诊，而安全检查程序则对联锁程序任务模块的运行状态进行监视，对关键信息代码的合法性进行检查。在自诊断和专门的安全检查中一旦发现故障，立即切断计算机的输出(同时报警)。在设计中必须采取有效的措施来确保：

(1)检测过程本身应具有安全性，或采用相应硬件及软件措施来实现安全性；

(2)检测要要有足够的频率，使类似或等同故障在二次检测之间不会发生；

(3)检测要足够灵敏，能够测出每个安全单元之中的重要故障；

(4)检测失败时应及时产生安全保护动作；

(5)冗余装置要足够独立，使之不受其他故障的影响。

例如在具体实施中，使输出控制单元经过表决后输出，所有输出进行反馈检查闭环控制；在输出执行环节采用条件电源供电方法，当用实时检测或实时比较技术发现联锁微机内部故障时，即使产生危险侧的错误控制命令，通过强制切断执行环节的条件电源，减少错误的控制命令输出。

采用光电隔离技术，接点输入电路要经过光电耦合后力节目接至接口电路输入输出模块，有效的抑制接点输入电路的电磁干扰；采用静态输入或动态输入方式，以便有效的实现故障—安全原则。

在输出接口的设计中，采用代码—动静态和动静态—电平两级变换电路；采用不间断供电及净化的专用电源，电源模块内部设有双重化电压调整器及自诊断电路，可检测电压的输出范围与是否超温并给出相应报警。

2．3接口电路安全可靠性分析

由于一般继电电路采用的重力式安全继电器具有很高的安全性，在我国铁路中运用了几十年，为此计算机联锁系统的接口电路仍然以安全继电器作为计算机联锁机构与室外设备控制电路的接口。我们知道安全继电器通过以下技术实现故障—一安全：电气接点采用特殊材料制作，使接点粘连的可能极小；采用吹弧技术，消除接点拉弧造成熔接；采用重力式设计原理，在继电器故障时，利用其重力使衔铁复位，从而保证实现系统的故障——安全的目的。

为此在计算机联锁系统中，信号、道岔、轨道电路等监控对象的状态信息依然是用安全型继电器的接点状态来反映的，输人接口的任务就是将这种电平形式的二值逻辑数据安全地采集到联锁机中来。

2．4其他方面的安全可靠性分析

考虑计算机联锁系统硬件设备的其他方面的安全可靠性，对包括电源、计算机、数据通讯线路、输人输出接口、机架结构及地线设置等方面采取了电磁兼容设计和防雷设计，以保证在规定等级的运用环境中，设备必须正常工作，不产生任何指标下降和功能上非期望值的偏差。

3软件系统的安全可靠性分析

在计算机联锁控制系统里，各种复杂的功能主要依靠软件来实现。嵌入在安全控制系统中的软件，不仅要能完整地实现系统的控制功能，还要能保证实现系统在发生意外时的安全防护即故障—一安全功能。

一般在汁算机联锁控制系统中，普遍采用以下软件技术来提高系统的安全可靠性：

(1)采用信息编码技术，以便出错时能被及时识别。例如，对于涉及行车安全的逻辑变量，用多元代码来表示安全变量的两个值—一安全侧值和危险侧值。这样，当代码在存储或传输过程中，由于存储器硬件故障或者外界干扰而发生畸变，一旦错成非法码时，就可由软件自动检出并导向安全侧。

(2)采用软件冗余技术，保证软件运行的安全性。

(3)采用软件检测技术及时发现故障，以进一步采取措施防止危险侧信息的发生和输出。

图1计算机联锁系统数据处理模型框图

图1是一个从安全角度去考虑的计算机联锁系统的框图，实际上也是计算机联锁系统的一个安全性模型，只是仅从保障安全的角度把计算机联锁系统描述成为一个典型的数据处理系统。对于计算机联锁系统来说，保障安全就是保障框图中的数据流和控制流这两种信息处理的安全；退一步讲，即便信息处理发生错误也不会导致危险的后果。

联锁机和外部设备的输入/输出信息具有两种特性，—是开关性；二是安全性。外部设备向联锁机提供的输入信息具有开关性。同样，联锁机的输出信息也具有开关性，这种开关性可由表示两个状态的器件如继电器来反映。输入/输出信息的安全性是根据信息与行车安全的关系来界定的。一类是与安全无关的信息，称作非安全信息；另一类是与安全有关的信息，称作安全信息。

联锁机和监控对象之间交换的信息属于安全信息，因此必须考虑当输凡输出通道发生故障时，一定要确保传送信息的安全。为此，在通道设计上必须采用安全输凡输出接口。在CPU与输入和输出模块间采用专用总线以保证传送的正确性，对输入电路采用光电隔离电路读取。输入值，以检测“粘连”状态，对各个输出信号在提供给继电器前进行表决，不致因输出模块本身的故障而影响信息安全。一般在具体的系统设计中，可采取如下措施：

(1)安全信息的输入：在计算机输出每种信号设备状态码的第一位后，待输出电平稳定(如20ms)，再将每种信号设备状态码的第一位读入储存，并立即输出第二位代码；读入全部代码后，经计算机整理后再传给每个对象的存储模块。

(2)安全信息的存储与更新：计算机联锁中监视现场设备状态的存储单元，在宏观上必须与被监视的对象建立不断的联系，当联系中断时，系统必须立即倒向安全。

(3)安全信息的运算：联锁条件满足时，程序的走向和运算结果都是预知的。为了提高安全性和防止漏检查联锁条件，在每次判断条件成立后，将该条代码进行按位累加，联锁关系全部检查正确时，其累加值应与预期结果相符。

(4)安全信息的输出：计算机的开关量的输出是非故障安全的。为了保证安全，可对输出环节进行连续的监视，如出现不应有的危险侧输出，应快速地在现场设备未动作前予以切断。

(5)安全信息在计算机间的传递：为了符合信号系统的传统做法，遵循故障安全的要求，在计算机联锁的设计时，应采用点对点的循环传送方法，而不采用变化检出、一次传送的方法。

计算机联锁的串行数据在传输过程中，由于干扰而引起误码是难免的，在检查数据位和冗余位之间的关系是否正确时，应着重防止在传输中错误地出现危险侧代码。为了确保信息传输的安全可靠，一方面可以采用冗余度小、检错能力高的循环码(CRC)作为检错码；另一方面就是在软件编程时对传输的信息进行特殊编码，并以反馈重发方式纠错。

根据编码理论，利用n位二值码元可生成一个具有2”种伏态的码字或代码的集合。在这2”种状态的代码组合当中，仅取一种状态代表危险侧码字(例如用危险侧码字10101010代表对应继电器吸起)，再取另一种状态代表安全侧码字(例如用安全侧码字01010101代表对应继电器落下)，其余的均认为是非法码字，则这种代码便具有典型的故障—一安全特性。由于非法码字在正常的联锁运算时也被认做安全侧码字，故而该编码组合仅有1种码字对应危险侧，其余2“—1种状态均对应安全侧。但在实际的运行中要真正能做到故障导向安全，还需对软件编程的安全编码进行科学的分析和认真的考虑。

我们认为编码中各个码元发生差错的概率是相同的且不同码元发生差错的事件是独立的。假定每一码元发生差错的概率是"，则无差错的概率即为1—p，此时整个代码均无差错的概率为(1—p)“。当选用编码组合中码距最大的一对代码，即码距等于n的—对代码分别作为代表危险侧和安全侧的有效码时，安全侧代码因故畸变成危险侧代码的条件是n个码元同时出错，其出错概率为旷；而安全侧代码出错变为另外一个代码的概率则为1—(1—p)，显然这两个概率有着明显的数量的不同，这就造成了编码在故障或受到干扰情况下逻辑出错的不对称性，假定2“种编码中任一个发生畸变、出错变为另外任一个代码的概率相同，均为P(c)；此时，因危险侧代码只有—个，某一代码错为该代码的概率即为户(c)以上数值与目前国内外广泛使用的信号安全型继电器的不对称指数相比显然是可以认可的；同时n取为16，恰好是计算机内存字节的整数，便于进行软件编程。根据铁道部《计算机联锁技术条件》标准，与行车安全有关的信息在计算机内必须以空间冗余的方式存储，在自由状态下其非法码字和合法码字出现的比率或非安全侧码字和安全侧码字出现的比率必须大于255：1，上述规定中所谓空间冗余即意味着必须用多余的信息位表示单一比特的信息，采用不对称码元的方法表示涉安信息即为空间冗余方法之一。此外，自由状态即指任一代码发生畸变而成另一代码相同概率P(c)的假设。该条件给出的具体数值则意味着如采用不对称码元，则所选代码位至少为n：8。基于这些原因，计算机联锁中选用16位代码来表示联锁数据是可取的。经过正确的合理编码，完全可以保证编码的汉明距大于4。

4结论

计算机联锁系统的安全可靠性是计算机联锁系统的关键，我们必须从系统的硬件设计、软件设计和数据传输及处理等几个方面采取各种综合技术措施，才可使计算机联锁系统符合故障—一安全的原则。

综合以上分析和考虑，并通过可估算和推导的数学方法进行可靠性和安全性计算机联锁系统的安全可靠性指标：平均故障间隔时间MTBF为1x10h，平均危险侧故障间隔时间MTBFAS为1x10h，符合国家标准。

参考文献

[1]吴汶麟城市轨道交通信号与通信系统.北京：中国铁道出版社，

[2]吴芳美，铁路安全软件测试评估，北京：中国铁道出版杜，2001

[3]赵志熙.计算机联锁系统技术北京：中国铁道出版社，1999

[4]TB／T3027--2002．计算机联锁技术条件

[5]TB／t2307--1992．电气集中各种结合电路技术条件

可靠性设计范文篇5

1.1可靠性优化设计的基本理论

20世纪60年代，机械优化设计获得了最广阔的发展。在这一时期，计算机技术和数学规划有机地结合起来，推动了机械优化设计向更高的层次发展。优化设计的方法被广泛应用于工程设计领域，并伴随着计算机技术的飞速发展和数学规划理念的不断成熟，发挥着越来越重要的作用，取得了令人瞩目的成果。具体来讲，所谓可靠性优化设计主要包含三个方面，即产品的质量、成本和可靠度。可靠性优化设计从系统的、整体的角度对产品的可靠度进行分析，并对其性能进行约束与优化，在确保产品性能和质量的前提下，将产品的合理性和安全性有机结合，从而使得产品的可靠度实现最大化。通过可靠性优化设计，在满足产品可靠性的同时，还使得能源以及资源获得充分的利用，避免了能源和资源的不合理使用及浪费现象。采用可靠性优化设计所生产出来的产品，具有体积小、质量轻的特点，并使用节能材料，顺应当前可持续发展和保护环境的趋势。对机械产品进行优化设计的根本宗旨，即为了满足安全的需要或者为了实现特定的预期点，通过最优化的方式，对产品进行处理。在进行优化设计时，需要考虑多种因素给产品性能带来的影响，其中需要注意的两点即结构参数以及各种载荷的随机性。

1.2近年来可靠性优化设计发展

近年来，高新科技不断融入机械设计领域，许多现代化的设计方法和设计理念应运而生，可靠性设计和优化设计也获得了飞速的发展。然而从设计的角度来看，可靠性设计和优化设计是设计的两个不同方面，而对于机械产品的设计来说，如果单纯地考虑其中的一方面是无法达到设计要求的。这就需要在实际的设计工作中，将两者相结合，从而发挥其潜在的巨大作用。可靠性设计不同于优化设计，可靠性设计是以产品的可靠性为设计宗旨的，因此设计的结果并非其工作性能或参数的最佳点。此外，优化设计有别于可靠性设计，优化设计并不考虑产品的可靠性，因此有可能导致事故，造成经济损失。另外，单纯的优化设计也无法保证产品在特定的时间和条件下达到预期的功能或目的。机械产品的结构通常都比较复杂，所涉及到的设计参数也非常多，而单纯的可靠性设计并不十分适用于多个设计参数的系统设计。因此，在进行可靠性优化设计时，要分清设计的重点以及明确设计的步骤，在保证机械产品可靠性的前提下，实现产品工作性能和设计参数的最优化。只有这样，才能设计出既满足可靠性又符合最优化性能的机械产品，实现产品性能与成本的统一。

2机械设计不同时期的可靠行设计

2.1计划期的可靠性设计

计划期的工作依据是新型科研成果、市场需要程度与客户订货实际情况。设计工作人员要利用准确翔实的市场情报与技术指标，制定出可行性技术方案，对多种方案进行利弊比较，综合考虑到可靠性、适用性与经济性指标，完成合理的设计任务目标制定工作。在这一时期，可靠性工作实际上就是产品可靠性展望。此工作目的有两个，一是找出产品可能存在的薄弱环节，给接下来的技术设计时期提出纠正指导。二是寻找到值得改进的方向，使产品再度开发成为可能。可靠性展望若想完成指标的分配确定，需要根据产品自身的功能及客户的实际要求，完成相对应的指标数据值建立，比如说寿命、可靠程度、失效率等等。再按照特定的方法原则，逐步分配可靠指标。

2.2方案期的可靠性设计

在这一时期，需要正确处理创新同借鉴的关系。第一要分析机械的功能，第二是由设计人员提出各种可行性方案，第三是把不同的方案进行技术分解，寻找到最佳的组合形式。在方案设计期，是对机械整体进行初始设计，在此阶段，机械设计工作人员一定要对准备解决的方案进行正确评价。可靠性评价及可靠性设计指的是同一体系内，根据工作原理图、拟定方案，进行抽象简化而得出来的设计体系。如果从可靠性指标来看，越复杂的机械系统，其可靠程度就会越低。若想保证系统可靠，就一定要增加并联系统，而这样做，当然会使产品成本上升。所以在这一阶段，可靠性方法的确定需要拟定系统初步的验算分析，继而确定系统整体事件，及整体同部分之间的关联。

2.3技术期的可靠性设计

机械设计的技术期发展目标是形成总装配图以及各个部件的装配图，用草图的设计来确定各个零件的基本尺寸与外形，还包括每一部件间的相连方式，部件外形与尺寸等等。最后，需要确定零件的总装配图、分部件装配图、工作流程图。这一时期首先需要对机械设备进行动力与运动设计，在此基础上完成零部件的设计，并对重点部位及零部件进行工作性能校验，接下来设计分部装配草图以及总装配草图。所有草图完成之后，需要进行精确性核验。正因为技术期是整个机械设计中最为重要的时期，所以，这个时期的可靠性工作就相对比较多。对于单个零件设计来说，这个阶段已经确定了其荷载，同时根据刚度、强度、稳定性的实际情况，来确定出零部件的设计尺寸范围，这样才能够保证零件的质量。

2.4编制期的可靠性设计

上面的工作基本就是通过相关的数据和经验来进行机械设计，而这个阶段主要任务就是对机械产品采取一些方法进行实验，通过对实验结果的仔细分析，得出产品的性能。把机械设计的可靠性理论研究运用到实际的可靠性实践当中，能够更好地提高机械设计的可靠性，提高产品质量。但是在实际工作的过程中，我们需要对具体的实践操作进行指标确认，并把得出的数据编制到生产的技术文件当中，进而给可靠性生产提供支持。

2.5保养期的可靠性设计

保养期是机械设计的最后一个阶段，做好机械的维护和保养能够延长机械的使用寿命。但这一阶段总容易所被忽略，一些大型的制造企业在生产过程中，这个阶段的费用往往会很高且十分复杂，这就需要我们了解机械设计可靠性在这个阶段的重点内容。例如，制定机械设计保养计划、维修计划以及确定机械产品的实际适应情况。机械设备在使用的过程中随着年限的增长会导致使用性逐渐下降，甚至会影响到正常工作。为了延长机械设备使用的年限，我们必须重视机械设计的保养期工作，为企业赢得更多的经济效益。

3机械设计可靠性的发展方向

3.1可靠性灵敏度设计

可靠性灵敏度设计建立在可靠性之上，有效映射不同设计参数对机械零件的实际影响程度，进而确定对机械零件灵敏度影响程度最大的随机变量，并重新分析和设计此参数。预估设计变量变差以及约束变差对产品效能指标的影响程度，调整对产品设计参数影响程度相对较大的设计参数，进而使产品失去对因素变差的灵敏性。这种设计以极限状态方程为基础，然后求解出设计参数相应的偏导数，获得灵敏度计算公式，从而明确每个设计参数的灵敏度，并以此为依据，不断修整设计，调整参数。

3.2可靠性优化设计

可靠性优化设计也是建立在可靠性之上，这种设计模式不仅能够更好地满足产品投入使用过程中的可靠性，还能优化产品外观尺寸、加工成本以及安全性等参数，进而使产品预估效能更加接近实际效能。此种方法有效融合可靠性分析理论和规划方法，以可靠度为基础构建优化目标函数，调整机械零件的外形尺寸、成本等参数，实现最小化，然后以刚度、强度等设计要求充当约束条件，构建数学模式，参照数学模型合理选择具体的优化方法，最终求解最理想的设计变量。

3.3可靠性试验

现阶段，可靠性理论趋于成熟，然而可靠性试验尚不健全。可靠性试验是一种考察、分析和评判产品可靠性的手段，旨在通过可靠性试验及时发现产品设计、原材料以及加工工艺存在的缺陷，进而进一步完善产品，提升成功率，降低维修养护成本，判断其是否满足可靠性定量要求。然而一旦具体的设计方案出现变更，则应重新开展试验分析，造成了不必要的资源浪费，因此，我们应充分利用高性能软件，缩减试验次数，节省成本。

4结语

可靠性设计范文篇6

关键词：一次性机械；设计方法；对比

1一次性机械设计方法的主导思想

机械零件的失效方式主要有表面损伤失效、断裂失效、破坏正常工作条件失效和变形失效等。所以，机械零件的失效除了非正常的原因外，大多是由于工作时间较长引起的。常规机械零件的设计都会留有余量来延缓疲劳和磨损等失效形式的发生，但一次性机械的使用寿命较短，一些失效形式不会发生在一次性机械中。在一次性机械零件的设计中，不用预防疲劳，只要保证其在使用中不会受力破坏即可。一次性机械的设计一般只考虑静力破坏，即一次最大载荷作用下的破坏。另外，一次性机械的设计还应考虑将体积和重量最小化，去掉余量，保证静应力小于强度极限或者屈服极限即可。一次性机械是一类特殊机械，其设计方法的相关研究也是一个新的方向。就一次性机械设计的现代化方法而言，和优化设计、可靠性设计和有限寿命设计等方法有所不同，下文是具体的分析。

2一次性机械设计方法和可靠性设计方法与有限寿命设计方法的对比

可靠性工程的起步较早，距今已有半个多世纪的历史。但是其相关的发展是以电子产品为主导的，在机械产品的相关发展起步较晚。再者，因为机械产品在应用中的情况比较复杂，其载荷分布和强度分布的数据不能细致的分析，所以，在机械产品方面的可靠性应用不够广泛。可靠性工程是一种研究设计参数和其影响因素的随机性特性的专门学科，机械产品却在实际工程应用中受环境的影响，机械所受的力和其应有的强度是离散的随机变量。所以，一次性机械的设计方法是在传统的可靠性设计上再引入数理统计和概率论的相关知识。也可以说，一次性机械的设计方法是升华后的可靠性设计，两者有一定的相关性，却有着设计内容上的差异。机械结构有限寿命设计方法是用寿命指标和产品可靠工作时间代替了经验设计中的保险系数，以此来增加机械结构的可靠性。随着机械使用时间的增加，其性能会因疲劳磨损而劣化或者丧失。有限寿命设计要求机械在其使用寿命期间，不会因为疲劳磨损而产生失效的现象。传统的有限寿命设计法是考虑机械在最大载荷和最危险的情况下不会失效，现代的有限寿命设计方法融合了材料力学、计算力学。实验力学和断裂力学等多种学科，通过测试工程机械的实际受力状态，利用计算机进行受力分析，最终得出科学的寿命设计。一次性机械的使用寿命较短，一些失效形式不会发生在一次性机械中。所以，一次性机械和有限寿命设计方法与可靠性设计方法的区别主要有以下两点：（1）设计对象不同。一次性机械设计方法针对的是使用寿命较短，且在工作中不承受交变载荷或者短时间承受交变载荷的机械，这要求机械在寿命内完成任务即可。有限寿命设计方法和可靠性设计方法针对的都是长期使用的机械，这些机械的失效都是由疲劳磨损引起的。（2）主导思想不同。一次性机械在达到疲劳点之前就会达到使用寿命，所以在设计中不用留下磨损余量，只需要根据静应力强度设计体积最小和质量最轻的结构就可以。可靠性设计却需要根据应力计算概率分布，使设计的零件有可预测的寿命和失效率。有限寿命设计需要根据各种理论估算零件的寿命，最大化估计失效时间。

3一次性机械设计方法和与其他现代化方法的对比

机械设计的方法除了上述的有限寿命设计方法和可靠性设计方法外还有优化设计，这种方法是在一系列的限制条件满足后，求最优的设计参数。这种设计方法的计算量相当大，需要分析多种参数对设计的影响。但是在计算机广泛的应用在机械设计领域后，该方法有了长足的发展。依托计算机的发展而兴起的设计方法除了优化设计外，还有有限单元设计方法等。与现代化的设计方法相比，一次性机械设计的对象、设计思想和设计目的都有不同。不同的设计方法完善了机械设计的整个领域。

4结语

一次性机械的设计是较新的设计方法，它的设计思想、设计内容和设计目的与其他几种方法有一定的差异。而且一次性机械的适用范围也较广，在很多领域都是必不可少的。所以，关于一次性机械设计方法的研究还需要更进一步，使之逐步完善，更好的应用在实际的机械工程中。

作者:康杰 单位:西华大学

参考文献：

[1]李跃峰.典型一次性机械零件设计及其应用研究[D].哈尔滨工业大学，2013.

[2]薛红彦.一次性机械的设计方法的研究[D].哈尔滨工业大学，2006.

可靠性设计范文篇7

【关键词】医疗设备；可靠性；管理保障；挑战和建议

近年来我国在医学影像、监护设备等高端医学领域实现诸多技术突破[1]，自主研发的3.0TMRI、PET/MR等高端医疗设备相继问世，打破了国外技术垄断[2-3]。但国产设备的可靠性与国际水平有较大差距，可靠性不足已经成为国产医疗设备最受垢病的首要问题，严重制约着国产高端医疗设备竞争力[4-5]。产品不可靠不仅导致市场占有率低，还会增加企业售后维修成本，进一步抑制我国医疗企业的发展。因此提高国产高端医疗设备可靠性，对于增强国产设备市场竞争力、保障高端医疗产业的健康发展十分重要。医疗设备企业的可靠性工作包括设备可靠性目标值确定、可靠性分配、可靠性预计、潜在故障分析、可靠性设计（如热设计、降额设计）与可靠性试验等内容。虽然多种可靠性技术可应用于医疗设备[6-7]，但是可靠性技术的落实需要有效的管理做保障，而可靠性管理保障环节在我国医疗设备企业中存在很大缺陷，导致可靠性理念和技术在实际运行中不能落实，这是目前国产设备可靠性不足的重要原因。目前国内关于医疗设备可靠性的研究多集中在医院使用维护阶段[8-12]，企业可靠性保障管理工作还未被重视。本文以MRI为例，研究国产高端医疗设备企业可靠性保障管理存在的问题，然后给出提高可靠性的保障管理对策，完善可靠性工作的薄弱环节。

1国产高端医疗设备可靠性不足的原因分析

MRI工作原理复杂、部件众多，是高端医疗设备的代表之一。作为高端的影像学诊断设备，它对心脏、大血管和其他实质器官有很好的诊断功能。它主要由主磁体、梯度系统、射频发射、接收系统、计算机及辅助系统组成[13]。本部分以MRI为例，分析出了目前可靠性保障管理方面存在的问题，包括以下四项：可靠性重视不足。国内企业发展早期以造出设备为优先目标，先解决有无问题，对可靠性考虑很少。现在国产MRI已经上市，但因为可靠性不足导致市场开拓困难，成为制约企业发展的重要因素。企业没有正确认识这种情势的改变，对可靠性工作仍然不够重视，甚至把开展可靠性工作当做影响设备研发进度的因素。在这种情况下，所有可靠性工作都很难展开，这是目前国产医疗设备可靠性问题最根本的原因。（2）可靠性投入低。MRI可靠性的落实需要足够的资金和时间，国内企业在这两方面的投入远远不够。我国医疗企业资金规模远不及GPS等跨国大企业，国内企业分配资源时，可靠性工作投入比例非常低。可靠性设计、失效辨识和改进经常需要多轮分析，贯穿产品设计的整个过程，需要足够的时间完成这项工作。另外，MRI产品可靠性试验不仅需要支付高昂的试验费用[14]，试验中用到的样件也是一项不小的花费。国内企业投入不足造成很多必要的可靠性工作缺失，如为节约成本取消关键部件的可靠性试验验证等。可靠性投入不足使得国产MRI可靠性水平低、市场开拓难，企业利润大大受限，反过来进一步限制未来产品可靠性的投入。因此，如果可靠性投入不足的问题得不到解决，不止已有产品，未来的产品也很难和跨国大企业竞争。（3）专业人才缺乏。可靠性在医疗设备行业起步晚[7]，国内医疗企业一直没有足够重视，可靠性专业背景的工程技术人员严重匮乏，人员配备较难满足MRI等设备高可靠性的要求。此外，由于企业对可靠性工作不够重视，常常出于成本考虑否决可靠性专业人员的方案，使得专业人员能力发挥不出，这种氛围下可靠性人才很难留住。（4）组织结构不合理。MRI由多个关键部件构成，包括主磁体、梯度线圈、梯度功率放大器、射频体线圈和射频功率放大器等。有些企业以MRI关键部件划分部门，比如MRI主磁体和射频功率放大器属于不同的研发部门。MRI可靠性部门独立于研发部门，与各研发部门之间的信息难以共享，可靠性工程师无法掌握各研发部门的产品信息，无法将可靠性理论融入研发过程；而研发人员因缺少可靠性基本知识，很难开展有效的可靠性分析。这种组织结构使可靠性工作效果受到极大制约。

2可靠性保障管理工作建议

针对上文所述问题，可以采取以下保障管理措施提高以MRI为代表的国产医疗设备可靠性。（1）重视可靠性、增加相关投入。企业各层级特别是最高领导层要真正认识到产品可靠性对企业发展的重要性，详细评估可靠性不足给企业带来的损失，努力探索提高可靠性的途径。国内MRI企业都是大企业，不能只满足生产低价格、低质量的MRI，要有长远的战略眼光，尽早将可靠性的短板补齐，抢占更多高端市场份额。重视可靠性工作最直接的体现就是增加可靠性工作的投入。只有正确认识了可靠性的重要性才能真正下决心加大投入，保障可靠性工作的落实，才能实现可靠性的提高。（2）重视专业人才。可靠性工作的有效实施离不开可靠性专业人才。企业可以用良好的待遇和发展空间吸引可靠性人才加入；在工作中尊重专业人员的建议，应认真考虑专业人员的可靠性设计和试验方案，不应为节约成本随意否决。例如：可靠性高加速寿命试验需要加严试验条件激发故障，从而在较短时间内暴露产品设计和工艺缺陷，为可靠性设计改进提供依据。专业人员按照标准设计了MRI部件高加速寿命试验方案，高层管理人员不应因担心样件损坏而降低试验条件。因为样件不损坏就无法达到暴露产品缺陷的目的，可靠性工作也将流于形式。所以，管理人员应充分尊重可靠性专业意见。（3）完善组织结构。除了原有可靠性部门外，应在各研发部门设立可靠性专岗，负责本部门的可靠性工作，此岗位由可靠性专业人员担任；同时，将原可靠性部门层级提升，层级和权限在研发部门之上，负责指导、审核各研发部门的可靠性设计工作，可靠性部门的领导层级要高于研发部门领导，以便有效调动各部门的相关资源。在研发部门增加可靠性专岗有以下好处：首先，研发部门内部设专岗解决了由于部门间信息不共享造成的可靠性专业人员不掌握设计资料的问题，使专岗可靠性人员的理论知识和部门研发实践最大程度的结合，从而提高可靠性分析工作的质量。其次，因为不同部门研发的部件各有特色，遇到的可靠性问题差别较大，有的主要解决电磁干扰、有的需要处理部件振动，各研发部门设可靠性专岗可以针对本部门部件特点更好的进行可靠性设计工作。此外，可靠性专岗人员和可靠性部门工程师直接对接，由于他们具有相同的专业背景，可以实现高效的协作。（4）制定可靠性工作规程。企业需制定并严格执行可靠性工作规程，将可靠性工作纳入研发部门的绩效考核体系，提高研发部门对可靠性工作的重视。此外，做任务计划时，给研发人员的可靠性工作留出相应时间和考核要求。可靠性工作需要研发人员的配合，如果安排的研发工作已经占据了研发人员所有时间，对可靠性工作的参与会成为应付，影响可靠性设计效果。另外，可靠性评估的文档需要规范保存，作为后面新产品研发的参考材料。如MRI的部件可靠性信息可以在设计PET/MR时做参考。此外，要求零部件供应商提供产品可靠性信息，并记录归档。这些规范保存的文档可以提高可靠性设计效率、节约设计成本。（5）加强可靠性培训。针对不同工作岗位，设计相应的课程与考核要求，邀请讲师开展可靠性工程技术培训。如邀请成功企业的可靠性管理人员以及研究所、高校可靠性研究人员对各岗位做可靠性培训。选择的成功企业可以是同行业也可以不同行业，企业人员主要做经验分享，从这些分享中获得一些可以借鉴的内容。但是不同的企业有不同的特点，可靠性管理模式不能完全套用，针对本企业情况的可靠性培训主要依靠研究所和大学的研究人员完成。

3结语

可靠性设计范文篇8

关键词：电气设备；柜体结构；可靠性；设计

1概述

在全球化趋势不断加剧的今天，人们对电力设备提出了较高的要求，电力的需求量也呈现出不断上升的趋势，为了能够更好的实现电力资源的合理配比，基层工作人员以及技术操作者必须要加强对电气设备具体结构可靠性设计和分析。

2电气设备具体结构的可靠性设计的基本思路

作为电气设备中的主要组成部分，柜体结构的可靠性会直接影响设备作用的有效发挥，在对可靠性设计进行分析以及研究时，首先需要注重逻辑思维的应用，保证实际的设计要求和设计模式能够为电气的安全运营提供良好的外部环境，保障设计符合一定的逻辑性规律，只有这样才能够更好的满足人类生产和生活实践的具体要求。需要注意的是，电气设备具体结构特性的设计所涉及的内容以及环节非常的复杂，要想从整体上促进设计质量和水平的提升，设计工作者除了需要注重前期设计要素的充分考量之外，还需要立足于电气制造设备的制造和使用要求，明确前期的设计标准，积极的加强对电气设备具体结构的工艺设计和选择，只有这样才能够更好的突破传统设计结构所存在的各类不足。

3电气设备具体结构设计的总体配置

从上文的相关分析可以看出，电气设备柜体结构可靠性设计是一个复杂性的系统工程，在了解该结构设计的总体配置时，首先需要通过对原有电气工作原理和相关要求的深入分析和研究，积极的将不同的电气设备具体结构总体配置划分为几个不同的组成部分，加强不同部门之间的联系以及配合，保障生产以及设计资源的合理配置，更好的推动综合设计质量和水平的提升。设计工作者需要以电气设备具体结构设计的复杂程度为切入点，将不同的部件进行重新的划分，组成若干个模块，然后立足于原有电气设备的原理图分析各部分的相互连接方式。对于电气设备具体结构设计的总体配置来说，在实践运作时必须要以电气系统的总装配图为切入点，了解不同模块之间的连接关系，采取图形设计的形式来更好的呈现出来。其中图形可以更好的表现不同零部件的具体位置以及相互连接的关系，分析各个部分的走线方式，为技术操作者提供更多的依据和指导。在对电气设备具体结构设计进行总体配置分析时，必须要对接线图和总装配图进行了解，因为这两者是整个设计分部之中的重要组成部分，直接影响着各个部分的协调和配合。在电气设备柜体结构可靠性总体设计的过程之中，尤其需要了解整个电气系统的相对集中性，大部分的电气系统模块之间的联系比较紧密，具有较为明显的紧凑性特点，可以在原有空间条件的基础之上充分的将发热元件以及噪音比较大的部件相联系。另外，对于这一类极易出现故障的部件来说，需要将其与其他的部件相隔离，或者搬到比较远的地方。对于电气大型设备来说，首先需要了解操作的可持续性和方便性，只有真正的提高操作效率和质量，更好的便利不同的操作环节，才能够充分的实现不同元器件应有的作用和功能，保证各类元器件在较为紧急的情况之下还能够找到电源开关，及时的进行制动和管理，尽量的避免对其他电气运行工作的影响，保障各个工作环节的可操作性。如果站在微观的角度对电气设备的具体结构进行分析，那么在实践安装的过程之中，不同电气的元件位置有所差异和区别，要想积极的组成完整度比较高的电气设备具体结构，首先需要对该结构进行组件的有效划分，整个结构的分组依据必须要以具体的操作要求为前提，严格按照以下的原则来一一落实：首先需要积极的将电气设备具体几个功能比较相似的元件组合在一起，形成一个完整的模块，不断的加强各个模块之间的联系和配合。其次，在了解各类电气设备具体结构组件之间的相关性时，需要将连线的数量控制在有效的范围之内，通过优化组合的形式来更好的促进不同模块之间的紧密互动。再次，工作人员需要尽量的避免对电气设备存在干扰的结构模块，将这些模块的数量控制在最低的水平。最后，工作人员需要立足于电气设备具体结构美观性的实质要求，在控制尺寸大小的前提之上，积极的选择一些重量和尺寸相差不大的组件来进行组合。当然为了能够为后期的电气设备维修提供更多的便利和依据，设计工作者还需要将一些极易出现故障的组件进行组合，主动地为技术操作者提供更多的操作便利。

4加强对电气设备具体结构的设计

在设计电气设备柜体结构的过程之中，工作人员必须要严格按照不同的操作原则，了解各个模块组合设计的实质要求，在布置同一组的电气元件时尤其需要注重在电气板下面的元件组合。对一些体积比较大或者是比较重的元件来说，在实践运作时极易产生大量的热量，发热速度加快，因此为了能够保障其他元器件不受影响，工作人员需要将这些比较容易发热的元件直接安装在整个设备的上部或者是后部，以此来更好的促进热量的散失。另外工作人员还需要注重对电气设备具体结构设计的不断加强，尽量避免其他外部因素的干扰和影响。元器件的维修频率和维修要求比较高，同时还需要结合具体的运作要求进行及时的调整，工作人员需要将这些元件放置在非常容易检修的地方，严格按照前期的人体工程学原理进行分析。在布置电气设备具体元件时，需要具体的考虑不同设备的安全运作要求，保障外观的整体性和美观性，在完成前期援建的大体布置环节之后，可以直接绘制电气的布置图。需要注意的是，图纸的绘制与实际的安装之间还存在一定的偏差，其中电气设备具体结构元件配置的偏差十分的正常，但是如果偏差超出了一定的范围，那么就不利于整个结构的稳定运作，对此，工作人员需要积极的将这些误差控制在一定的范围之内。在对电气设备具体结构设计的内部部件接线进行分析和研究时，首先需要根据电气设备具体结构涉及的电气原理，积极的了解电气元件的具体位置，通过合理绘制的形式来更好的掌握不同电气设备之间的联系缩略图。其中大部分的绘制方法必须要以我国现有的法律法规为前提，明确各元器件之间的相互联系要求。其次，电气元件以及影像都必须要以统一的符号来进行标明，不能够随意的改动。除此之外，在连接图绘制时，大部分的图纸绘制与之前的电气原理图存在不相一致的地方，每一个部分的连线必须要画在一起，通过这种形式来更好的保障整体设计的独立性和连贯性。最后，不同部件之间的安装形式和连接形式有所差异，因此工作人员需要采取不同的颜色来进行区分，以此来为其他工作人员提供一定的操作便利，保障其能够准确的辨认出来。在了解电气设备柜体结构可靠性以及其他零部件的设计要求时首先需要根据对该结构设计尺寸的深入分析，保证在一般情况之下大小尺寸的合理配比，严格的按照前期的设计要求和标准，尽量避免较大的出入和差异。其次，在对整体的结构进行支架安装和设计时需要以前期的电气设备柜体结构的大小尺寸为切入点，标明不同的使用材料，保障标注的准确性和可靠性。最后，在对不同的电气设备进行分析时必须要符合当地的应用需求，保证设计的完整性，充分的考虑通风散热等具体问题。当然，如果需要直接运输电气设备具体结构，那么就需要在前期设计时安装不同的活动轮，保障后期运输的便利性和高效性，更好的实现运输资源的合理配比。

5结束语

电气设备具体结构可靠性设计是一个系统性的工程，需要投入更多的人力、物力和精力，管理工作人员以及设计工作者，必须要站在宏观的角度，了解电气设备具体结构，了解可靠性设计的实质要求积极的加强各个环节之间的联系，通过对高新技术的深入分析和研究来更好的促进综合质量水平的提升。

参考文献：

[1]易应宽.电气设备柜体结构可靠性设计的探讨[J].山东工业技术，2016（3）：152-152.

[2]周博.某SRV电气可靠性试验的夹具结构设计及试验研究[D].合肥工业大学，2010.

[3]周超.平面钢框架结构整体极限承载的系统可靠性设计理论研究[D].东南大学，2008.

[4]曹松山，鲜亚伟，田改侠.电气设备柜体结构可靠性设计的探讨[J].科技展望，2015（14）.

[5]李西安.逆变器柜体静强度、模态和疲劳强度的研究[D].大连交通大学，2013.

可靠性设计范文篇9

【关键词】：单片机;抗干扰;控制状态;冗余技术

随着电子技术和微型计算机的迅速发展，促进了微型计算机控制技术的迅速发展和广泛应用。中小规模的单片机控制系统在工业生产及日常生活中的智能机电一体化产品得到了广泛的应用。在单片机控制系统的设计开发过程中，我们不单要突出设备的自动化程度及智能性，另一方面也要重视控制系统的工作稳定性，否则就无法体现控制系统的优越性。

1.系统受到干扰的主要原因和现象

由于单片机控制系统应用系统的工作环境往往是比较恶劣和复杂的，其应用的可靠性、安全性就成为一个非常突出的问题。单片机控制系统应用必须长期稳定、可靠地运行，否则将导致控制误差加大，严重时会使系统失灵，甚至造成巨大的损失。

影响单片机控制系统应用的可靠、安全运行的主要因素是来自系统内部和外部的各种电气干扰，以及系统结果设计、元器件选择、安装、制造工艺和外部环境条件等。这些因素对控制系统造成的干扰后果主要表现在下述几个方面。

（1）数据采集误差加大。干扰侵入单片机控制系统测量单元模拟信号的输入通道，叠加在有用信号之上，会使数据采集误差加大，特别是当传感器输出弱信号时干扰更加严重。

（2）控制状态失灵。微机输出的控制信号常依赖某些条件的状态输入信号和这些信号的逻辑处理结果。若这些输入的状态信号受到干扰，引入虚假状态信号，将导致输出控制误差加大，甚至控制失常。

（3）数据受干扰发生变化。单片机控制系统中，由于RAM存储器是可以读/写的，故在干扰的侵害下，RAM中的数据有可能被窜改。在单片微机系统中，程序及表格、常数存于程序存储器中，避免了这些数据受到干扰破坏，但对于内RAM、外扩RAM中的数据都有可能受到外界干扰而变化。根据干扰窜入的途径、受干扰数据的性质不同，系统受损坏的情况也不同．有的造成数据误差．有的使控制失灵，有的改变程序状态，有的改变某些部件（如定时器/计数器，串行口等）的工作状态等。

（4）程序运行失常。单片机控制系统中程序计数器的正常工作，是系统维持程序正常运行的关键所在。如果外界干扰导致计数器的值改变，破坏了程序的正常运行。由于受到干扰后计数器的值是随机的，因而导致程序混乱。通常的情况是程序将执行一系列毫无意义的指令，最后进入"死循环"，这将使输出严重混乱或系统失灵。

2.系统可靠性设计的分析和方法

单片机控制系统应用的可靠性技术涉及到生产过程的方方面面，不仅与设计、制造、检验、安装、维护有关，还与生产管理、质量监控体系、使用人员的专业水平与素质有关。这里主要是从技术角度分析提高系统可靠性的最常用方法。

导致系统运行不稳定的内部因素主要有以下三点：

（1）元器件本身的性能与可靠性。元器件是组成系统的基本单元，其特性好坏与稳定性直接影响整系统性能与可靠性。因此，在可靠性设计当中，首要的工作是精选元器件，使其在长期稳定性、精度等级方面满足要求。随着微电子技术的发展，电子元器件的可靠性不断提高，现在小功率晶体管及中小规模IC芯片的实际故障大约为10×10-9/h。这为提高系统性能与可靠性提供了很好的基础。

（2）系统结构设计。包括硬件电路结构和运行软件设计。电路设计中要求元器件或线路布局合理以消除元器件之间的电磁耦合相互干扰，优化的电路设计也可以消除或削弱外部干扰对整个系统的影响，如去耦电路、平衡电路等。同时也可以采用冗余结构，也称容错技术或故障掩盖技术，它是通过增加完成同一功能的并联或备用单元〔包括硬件单元或软件单元〕数目来提高系统可靠性的一种设计方法。当某些元器件发生故障时也不影响整个系统的运行。对于消减外部电磁干扰，可采用电磁兼容设计，目的是提高单片机系统在电磁环境中的适应性，即能保持完成规定功能的能力。常用的抗电磁干扰的硬件措施有滤波技术、去耦电路、屏蔽技术、接地技术等。

软件是微机系统区别于其它通用电子设备的独到之处，通过合理编制软件可以进一步提高系统运行的可靠性。常用的软件措施主要有：一是信息冗余技术，对单片机控制系统应用而言，保持信号信息和重要数据是提高可靠性的主要方面。为防止系统故障等原因而丢失信息，常将重要数据或文件多重化，复制一份或多份"拷贝"，并存于不同空间，一旦某一区间或某一备份被破坏，则自动从其它部分重新复制，使信息得以恢复。二是时间冗余技术，为提高单片机控制系统应用的可靠性，可采用重复执行某一操作或某一程序，并将执行结果与前一次结果进行比较对照来确认系统工作是否正常。只有当两次结果相同时，才被认可，并进行下一步操作。

若两次结果不相同，可再次重复执行一次，当第三次结果与前两次之中的一次相同时，则认为另一结果是偶然故障引起的，应剔除。若三次结果均不相同，则初步判定为硬件永久性故障，需进一步检查。这种办法是用时间为代价来换取可靠性，称为时间冗余技术，也称为重复检测技术。三是故障自动检测与诊断技术，对于复杂系统，为了保证能及时检测出有故障装置或单元模块，以便及时把有用单元替换上去，就需要对系统进行在线测试与诊断。这样做的目的有两个：一是为了判定动作或功能的正常性；二是为了及时指出故障部位，缩短维修时间。四是软件可靠性技术：单片机控制系统运行软件是系统要实行的各项功能的具体反映。软件的可靠性主要标志是软件是否真实而准确地描述了要实现的各种功能。因此对生产工艺过程的了解程度直接关系到软件的编写质量。提高软件可靠性的前提条件是设计人员对生产工艺过程的深入了解，并且使软件易读、易测和易修改。五是失效保险技术：有些重要系统，一但发生故障时希望整个系统应处于安全或保险状态。此外，还有常见的数字滤波、程序运行监视及故障自动恢复技术等。

（3）安装与调试。元器件与整个系统的安装与调试，是保证系统运行与可靠性的重要措施。尽管元器件选择严格，系统整体设计合理，但安装工艺粗糙，调试不严格，仍然达不到预期的效果。

导致系统运行不稳定的外因是指单片机控制系统所处工作环境中的外部设备或空间条件导致系统运行的不可靠因素，主要包括以下几点：一是外部电气条件，如电源电压的稳定性、强电场与磁场等的影响；二是外部空间条件，如温度、湿度，空气清洁度等；三是外部机械条件，如振动、冲击等。

为保证系统可靠工作，必须创造一个良好的外部环境。例如：采取屏蔽措施、远离产生强电场干扰的设备；加强通风以降低环境温度；安装紧固以防振动等。

元器件的选择是根本，合理安装调试是基础，系统设计是手段，外部环境是保证，这是可靠性设计遵循的基本准则，并贯穿于系统设计、安装、调试、运行的全过程。为实现这些准则，必须采取相应的硬件或软件方面的措施，这是可靠性设计的根本任务。

中小规模的单片机控制系统在开发过程中，结合实际应用中的工作环境，采用以上的系统抗干扰优化设计的措施与方法，基本能有效地提高单片机系统的工作稳定性，充分地体现单片机控制系统在不增加控制成本的情况提高机电设备的自动化性能与智能性的优越所在。

参考文献

[1]胡连柱,姜宝山.简析单片机软硬件的抗干扰设计技术,安徽电子信息职业技术学院学报,2005，01.

[2]徐明龙,王赤虎.利用单片机实现的模拟信号和数字信号单线混合传输,电子设计应用,2004,1.

可靠性设计范文篇10

关键词：移动基站；通信电源；电源模块

1移动基站的通信电源系统可靠性设计方案

和其他工程相比，移动基站建设工程具有一定的特殊性，比如，移动基站建设并没有应用传统的施工技术，而是应用通信技术；移动基站的建设目的是为了提供通信服务。这种特殊性使得移动基站对通信电源系统提出更高的要求，需要通信电源系统具备显著的网络化、智能化、信息化以及通信化特征。而通信电源系统特征的呈现及作用的发挥需要通过可靠性设计来实现，可靠性设计可以保障通信电源系统的稳定运行，能够全面体现出通信电源系统的构成，防止系统受到移动基站周围环境的不利影响。具体而言，可靠性设计方案包括以下几方面的内容：第一，冷却模式的设计。在通信电源系统运行的过程中，会产生一定的热量，如果没有对系统设备进行一定的降温冷却处理，很容易引起电力供应不及时或者通信电源系统短路等多种现象，严重时会导致移动基站断电。因此，设计人员需要进行系统的冷却模式设计，定期进行电源模块的降温冷却，提高电源系统运行的效率，延长电源模块的使用寿命。长期实践研究表明，通信电源系统的最佳冷却模式是正面自然冷却方式，这种冷却模式可以降低风机损坏对通信电源系统造成的不利影响，还能够减少风机的使用数量，可以为移动基站节约一定的成本，有助于移动基站的可持续发展。第二，监控单元的设计。随着人们对通信网络服务需求的增加，移动基站的建设工程越来越多，再加上移动基站周围环境的特殊性，使得大部分移动基站都没有工作人员进行值守，一旦移动基站出现了故障，很难及时发现。因此，设计人员在进行通信电源系统的设计时，需要在通信电源系统中安装监控单元，用来监控通信电源系统的运行状况，及时记录并分析通信电源系统的参数，实现通信电源系统的远程监控，保障系统的稳定可靠运行。第三，抗雷击设计。对于通信电源系统而言，其运行状况不仅会受到周围环境以及系统设备运行状况的影响，还会受到自然天气的影响。因此，设计人员在进行通信电源系统的设计时，需要进行抗雷击设计，以此提高通信电源系统的可靠性。一般来说，设计人员需要严格按照有关部门推出的最低防雷标准（5kA），在通信电源系统的设计中，将其抗雷击电流设计为最低防雷标准的三倍，也就是15kA，这样才能够有效提高通信电源系统的可靠性[1]。

2移动基站的通信电源系统实用性设计方案

对于通信电源系统而言，实用性是最重要的特点，这样才能够为移动基站的数据输出提供充足的电力。具体而言，实用性设计方案包括以下几方面的内容：第一，电压范围的设计。对于移动基站而言，其通信电源系统对于输入电压有一定的要求，需要较大的电压输入范围，这样才能确保电源系统可以提供充足的电力。如果移动基站应用常规电压模式的电源，会使得移动基站的供电质量得不到保障，从而影响城市居民的通信服务。因此，设计人员需要合理设计通信电源系统的电压范围。一般来说，系统的电压范围需要超过30%，这样才能够保障通信电源系统在大部分复杂环境下进行稳定运行，以此提高通信电源系统的实用性。第二，维护管理的设计。基于实用性特征，通信电源系统的维护管理设计包括防尘、防潮等方面的设计。因为移动基站和居民聚集区的距离相对较远，所以通信电源系统相关设备的运输路程及时间相对较长，很容易出现灰尘堆积或者潮湿等现象，为了保障移动基站的正常运行，需要采取相应的防尘及防潮措施，保障系统的实用性。另外，通信电源系统的所有设备都需要按照国际标准的防水等级进行设计，即设计人员需要保障设备的防水等级满足IP55标准的要求，并将通信电源系统的运行温度控制在国家军用标准，这一标准数值为-55℃-65℃。

3移动基站的通信电源系统可维护性设计方案

设计人员在进行通信电源系统设计时，可维护性设计方案的目的是为了系统用户可以及时发现系统存在的故障，从而采取相应的措施进行故障的维修。具体而言，可维护性设计方案包括以下两方面的内容：第一，电源模块的插拔设计方案。（1）设计人员需要在系统的电源模块中配置相应的带点式插拔，确保电源模块可以在任意环境下进行插拔；（2）将系统中识别电源模块插拔的电路添加到系统方案设计中，确保电源模块在插入或者拔出的过程中，移动基站的系统可以正常运行。第二，系统故障的诊断功能设计。在可维护性设计方案的要求下，设计人员需要在通信电源系统中添加诊断功能，为系统的维护管理工作提供便利。一般来说，诊断功能是指电源模块内部故障以及输出故障的监控以及定位，并及时将诊断到的故障输送到通信电源系统的控制中心，以此保障通信电源系统的稳定运行[2]。

4结束语

综上所述，移动基站在城市各区域的普及程度相对较高，需要重点提高移动基站的质量，保障其稳定运行。通过本文的分析可知，设计人员需要明确通信电源系统的设计原则，严格按照国家相关标准以及可靠性、实用性、可维护性原则，开展通信电源系统的设计工作，全面考虑移动基站周围环境的影响，从整体上提高通信电源系统的可靠性及安全性，这样才能够为移动基站提供可靠且充足的电力。希望本文的分析可以为相关研究提供参考。

参考文献