系统模型中的可靠性

组件或系统的可靠性是在指定时间周期正常工作的概率. 用寿命分布对其进行建模. 由独立组件构建的系统有根据组件的寿命分布和系统结构计算得到的自己的寿命分布. 可靠性经常被使用在安全因素(核、离岸、航空航天、)以及经济因素(保证、用户满意)中.
本教程中介绍的部分功能只适用于完整的 Wolfram SystemModeler 产品.

行为建模

行为建模尝试分析系统是如何工作的. 例如,在像汽车这样的系统中,可能会模拟发动机内汽油的燃烧,活塞的移动以及向车轮传递的动力.
行为建模对于理解事物是如何运作的,不同的设计变化如何改变整个系统的行为或查找特殊系统设计的问题是非常有用的.

可靠性建模

可靠性建模关注的是系统在满意的情况下将会正常运行多久. 这个通过研究组合什么样的组件才可以使系统正常工作来实现. 一个简单的汽车可靠性模型会考虑轮胎是否正常(没有爆胎等),发动机是否产生足够的动力,变速箱是否可以传递动力到车轮,最后是冗余刹车系统之一是否工作.
对于系统中的每个组件,分布描述了此类型的组件预计能工作多久. 有了组件的可靠性,以及哪个组件需要正常工作的系统级描述,就可以计算整个系统正常工作的分布. 使用同样的信息,还可以计算应该改善哪个组件来提高整个的可靠性,或者在不牺牲系统可靠性的情况下,哪个组件可以有低一些的可靠性.
可靠性信息可以嵌入用于行为仿真的同样模型中,也可用于使用 Wolfram 语言的可靠性分析.

模型中心的可靠性建模

SystemModeler 模型中心允许你编辑组件和系统的可靠性信息. 可以在主窗口的底部 Reliability 视窗中完成. 如果没有显示这个视窗,可以通过选择模型中心中的 View Reliability 启动.
类别中的每个组件可以分配一个描述该组件寿命的分布. 另外,包含组件的类可以分配一个依赖于此类中组件寿命的 ReliabilityDistributionFailureDistribution.

编辑分布

每类都有附加的描述系统或组件预期寿命的寿命分布. 如果要编辑这些分布,打开类,在模型中心的底部 Reliability 视窗中设置分布.

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模型中心的 Reliability 视窗.
当在更大型的系统使用一个类作为一个组件,原始类的寿命分布可以被打开的更大系统覆盖;在 Icon ViewDiagram ViewComponent Browser 中选择组件,在 Reliability 视窗中设置新的分布.
最后,对于更大的系统,你可以通过选择不依赖组件的分布,例如:ExponentialDistribution 或选择系统分布,例如:ReliabilityDistributionFailureDistribution 直接设置寿命分布.
如果选择系统分布,参变量应该是布尔表达式,指明哪个组件需要工作或无法使系统工作或失败. 例如,如果你使用 ReliabilityDistribution,如果组件 "resistor1""resistor2" 工作,系统则工作,那么布尔表达式应该是 "resistor1 and resistor2".
注意,如果你为系统选择一个非结构化的分布,则会忽略此类中的所有组件,不管它们的可靠性信息是什么.
如果你看的类是只读,那么 Reliability 视窗也是只读,显示可靠性信息但是不允许编辑.

Wolfram 语言中的可靠性分析

如果可靠性信息出现在 SystemModel,该信息可以在 Wolfram 语言中使用 SystemModelReliability 执行可靠性计算.
获取并行系统的寿命分布.
绘制生存函数,显示系统工作一定时间后的似然性.
获取完整系统的失败平均时间 (MTTF).
更多范例和文档,请参见 SystemModelReliability.