隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人們不僅需要多功能的產(chǎn)品，而且還需要產(chǎn)品能夠可靠地實(shí)現(xiàn)其所具有的功能。因此，以產(chǎn)品可靠性為目的的可靠性設(shè)計應(yīng)運(yùn)而生，并得到迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。

1可靠性設(shè)計及其發(fā)展

為了了解可靠性設(shè)計技術(shù)，我們必須首先了解什么是產(chǎn)品的可靠性。可靠性的經(jīng)典定義是：“產(chǎn)品在規(guī)定條件下和規(guī)定時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。”定義中的“產(chǎn)品”是作為單位研究和分別試驗(yàn)對象的任何元件、器件、設(shè)備或系統(tǒng)，甚至可以把人的作用也包括進(jìn)去。在產(chǎn)品設(shè)計中，應(yīng)用可靠性的理論和技術(shù)、根據(jù)需要和可能、優(yōu)先考慮可靠性要求。在滿足性能、費(fèi)用、時間等條件下，使設(shè)計的產(chǎn)品具有滿意的可靠性要求，這就是產(chǎn)品的可靠性設(shè)計。可靠性設(shè)計不僅涉及傳統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，而且還與系統(tǒng)工程、價值工程、環(huán)境工程、工程心理學(xué)、質(zhì)量控制技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)等密切相關(guān)。因此，它是一個多學(xué)科、多技術(shù)相融合的新興技術(shù)。它不但應(yīng)用于產(chǎn)品的設(shè)計過程，而且還廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品的制造生產(chǎn)、試驗(yàn)、使用、維護(hù)、管理等各個環(huán)節(jié)。因此，這項新興技術(shù)在軍工、航空、航天、電子、機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。

1．1可靠性的發(fā)展史

人類從開始研究可靠性技術(shù)至今，大約經(jīng)歷了60余年的歷史。研究其發(fā)展過程，可歸納為初期研究、形成發(fā)展和進(jìn)一步國際化三個階段。

(1)初期研究階段(20世紀(jì)30～4O年代)：二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)后，美國參戰(zhàn)的飛機(jī)、軍艦等重要軍事裝備常因故障貽誤戰(zhàn)機(jī)，為此軍事裝備的可靠性問題逐漸引起了人們的關(guān)注，開始著手研究如何避免和減少這些“意外”事故的發(fā)生并最早提出了產(chǎn)品的定量可靠性問題。接著美國、德國的專家針對飛機(jī)、V一Ⅱ火箭誘導(dǎo)裝置的可靠性又提出了相應(yīng)的指標(biāo)。1942年美國麻省理工學(xué)院的一個研究室對真空管的可靠性進(jìn)行了相當(dāng)深入的研究。所有這些都表明可靠性研究已進(jìn)入了定量研究的初期階段。

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，計算機(jī)通信網(wǎng)的可靠性對于人們的生產(chǎn)生活具有重要的影響。保障計算機(jī)通信網(wǎng)的可靠直接決定了人民生活的便捷程度，對社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有直接的促進(jìn)作用。

1計算機(jī)通信網(wǎng)可靠性簡介

計算機(jī)通信網(wǎng)可靠性是指計算機(jī)通信網(wǎng)在實(shí)際連續(xù)運(yùn)行工作中完成用戶的正常通信需求的能力。計算機(jī)通信網(wǎng)的可靠性是計算機(jī)通信網(wǎng)規(guī)定功能的實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)和前提。但在計算機(jī)通信網(wǎng)的實(shí)際運(yùn)行過程中，意外情況屢見不鮮，故障和擁塞等問題頻繁出現(xiàn)。在網(wǎng)絡(luò)承載的信息量超過了計算機(jī)通信網(wǎng)的“荷載”能力時即會發(fā)生網(wǎng)絡(luò)擁塞現(xiàn)象。故障是計算機(jī)通信網(wǎng)運(yùn)行性能的出現(xiàn)問題，根據(jù)發(fā)生頻率的高低可以分為偶然故障和異常故障。偶然故障是在計算機(jī)通信網(wǎng)運(yùn)行過程中發(fā)生的隨機(jī)性網(wǎng)絡(luò)性能下降的情況，發(fā)生頻率較低，影響力較小；異常故障特指因人為因素或自然因素的影響導(dǎo)致計算機(jī)通信網(wǎng)的異常現(xiàn)象，異常故障影響面較大。需要對計算機(jī)通信網(wǎng)的可靠性進(jìn)行深入研究，確保為用戶提供各種計算機(jī)通信網(wǎng)的規(guī)定功能服務(wù)，滿足經(jīng)濟(jì)和社會的發(fā)展。計算機(jī)通信網(wǎng)的可靠性設(shè)計在對網(wǎng)絡(luò)工程經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)概括的基礎(chǔ)上，對可靠性設(shè)計體系進(jìn)行條理化、系統(tǒng)化、科學(xué)化的歸納，形成了計算機(jī)通信網(wǎng)設(shè)計的基本準(zhǔn)則，主要有：（1）充分利用采用冗余技術(shù)，通過設(shè)置冗余設(shè)備的方式防備某臺設(shè)備出現(xiàn)故障，保證備份設(shè)備無縫接替故障機(jī)的任務(wù)；（2）采用適應(yīng)主干網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展的一些超前設(shè)備，防止由于技術(shù)的落后性導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)故障，同時又要保證網(wǎng)絡(luò)平滑升級；（3）統(tǒng)籌計算機(jī)通信網(wǎng)的壽命周期費(fèi)用，達(dá)到最佳的使用性價比；（4）設(shè)計中選擇質(zhì)量優(yōu)秀、有良好聲譽(yù)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。

2計算機(jī)通信網(wǎng)可靠性的影響因素

計算機(jī)通信網(wǎng)是開放式的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，其組成部分個體特征差異較大，整個系統(tǒng)十分復(fù)雜，從而導(dǎo)致影響計算機(jī)通信網(wǎng)可靠性的影響因素不勝枚舉。從計算機(jī)通信網(wǎng)自身角度出發(fā)，網(wǎng)絡(luò)可靠性的影響因素可以分為外部因素和內(nèi)部因素。外部因素主要包括溫度、濕度、灰塵、人為因素、地震、冰雪等，其中溫度、濕度、灰塵屬于可控因素，人為因素、地震、冰雪屬于不可控因素。內(nèi)部因素包括通信設(shè)備自身的可靠性、網(wǎng)絡(luò)工程設(shè)計的合理性、網(wǎng)絡(luò)的后期維護(hù)管理等。網(wǎng)絡(luò)的后期維護(hù)管理的有效性是計算機(jī)通信網(wǎng)可靠性的直接影響因素。在具體實(shí)施環(huán)節(jié)中，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計中網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)置、“容錯”和“避錯”措施的運(yùn)用、網(wǎng)絡(luò)維修管理的頻率和水平等均對提高計算機(jī)通信網(wǎng)的可靠性有直接影響作用。另外，新技術(shù)的應(yīng)用對計算機(jī)通信網(wǎng)的可靠性的影響也不可忽略。新技術(shù)的應(yīng)用是把雙刃劍，一方面提高了計算機(jī)通信網(wǎng)設(shè)備和系統(tǒng)的可靠度，例如，智能化技術(shù)在計算機(jī)通信網(wǎng)領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)控，便于及時發(fā)現(xiàn)故障，排除故障，大大提高了計算機(jī)通信網(wǎng)的可靠性；另一方面，新技術(shù)的應(yīng)用匯導(dǎo)致設(shè)備和系統(tǒng)復(fù)雜度的提高，通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)大，故障出現(xiàn)的位置增多，給網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行管理、故障排查等均帶來了較大的困難。影響計算機(jī)通信網(wǎng)可靠性的因素紛繁復(fù)雜，各影響因素之間關(guān)系錯綜復(fù)雜，提高計算機(jī)通信網(wǎng)可靠性是一項涉及面很廣、難度較大的系統(tǒng)工程。

3計算機(jī)通信網(wǎng)可靠性設(shè)計方案

一、PLC通信系統(tǒng)可靠性控制

PLC通信系統(tǒng)架構(gòu)并沒有精確的定義，工程師往往會從直覺上去理解。但是從一般的意義上來講，它指的是指導(dǎo)PLC通信系統(tǒng)系統(tǒng)的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)的高層次意義上的藍(lán)圖，以及形成這個藍(lán)圖的過程。從廣義上來講，PLC通信系統(tǒng)架構(gòu)屬于PLC通信系統(tǒng)設(shè)計的范疇，但是，設(shè)計和架構(gòu)的概念往往會混淆在一起。基本上，PLC通信系統(tǒng)架構(gòu)是為了形成PLC通信系統(tǒng)設(shè)計與開發(fā)過程中的目標(biāo)，原則等基礎(chǔ)性的框架，用以指導(dǎo)PLC通信系統(tǒng)開發(fā)的過程。PLC通信系統(tǒng)架構(gòu)的過程就是在一定的設(shè)計原則的基礎(chǔ)上，確定系統(tǒng)的各個組成部分，從各個不同的角度對組成部分進(jìn)行全局性的安排和搭配，形成系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)和控制結(jié)構(gòu)，最終形成整個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。PLC通信系統(tǒng)架構(gòu)的內(nèi)容包括總體組織結(jié)構(gòu)和全局控制結(jié)構(gòu)；通信、同步和數(shù)據(jù)訪問的協(xié)議；設(shè)計元素的功能分配；物理分布；設(shè)計元素的組成；定標(biāo)與性能；備選設(shè)計的選擇等等。

二、PLC系統(tǒng)可靠性管理

企業(yè)PLC通信系統(tǒng)的架構(gòu)要受到多方面的制約，硬件成本，技術(shù)的可靠性，人力成本，學(xué)習(xí)周期，可維護(hù)性等等。因而，企業(yè)級PLC通信系統(tǒng)的架構(gòu)往往要遵循相較于普通PLC通信系統(tǒng)更加嚴(yán)格的原則。雖然各個企業(yè)對于PLC通信系統(tǒng)架構(gòu)的原則并不統(tǒng)一，但是現(xiàn)在已經(jīng)形成了一些比較一致的原則：1.企業(yè)PLC通信系統(tǒng)系統(tǒng)架構(gòu)需要具有戰(zhàn)略性，尤其需要注重靈活性和重用企業(yè)PLC通信系統(tǒng)需要在全局性的范圍內(nèi)考慮最適合的架構(gòu)，為了節(jié)約成本(包括人力成本和時間成本)，不僅需要將已有的可復(fù)用資源進(jìn)行重用，而且在創(chuàng)建新的資源的時候要盡可能的考慮重用的方式。同時，架構(gòu)需要具有相當(dāng)?shù)撵`活性，可以在較少的成本之下拓展或者修改已有的結(jié)構(gòu)和功能。2.架構(gòu)需要經(jīng)得起時間的考驗(yàn)，具有比較高的可靠性和安全性。企業(yè)PLC通信系統(tǒng)系統(tǒng)需要盡可能長時間穩(wěn)定的運(yùn)行，并且需要具有較長的生命周期，架構(gòu)應(yīng)該盡可能的考慮今后可能遇到的情況，包含人員更迭，功能拓展，與其他系統(tǒng)結(jié)合的可能性等等，盡可能采取能夠兼容未來變化的方式。企業(yè)PLC通信系統(tǒng)需要在企業(yè)中長期穩(wěn)定運(yùn)行的特點(diǎn)，決定了它需要盡量具有可靠性，不僅需要盡可能少的出現(xiàn)運(yùn)行中的問題，而且還需要有能從當(dāng)機(jī)等致命狀況中盡快復(fù)原的能力。企業(yè)PLC通信系統(tǒng)同時需要極高的安全性，需要將資源以權(quán)限來決定是否能夠訪問。

三、PLC系統(tǒng)架構(gòu)可靠性處理

企業(yè)PLC通信系統(tǒng)架構(gòu)的最終目標(biāo)，是架構(gòu)出“符合標(biāo)準(zhǔn)”的PLC通信系統(tǒng)系統(tǒng)。這里所說的“符合標(biāo)準(zhǔn)”，是PLC通信系統(tǒng)在可用性的前提下，必須或者盡可能達(dá)到的目標(biāo)。一般而言，PLC通信系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計需要達(dá)到如下的全部或者部分目標(biāo)：

【摘要】從計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)在鐵路交通應(yīng)用中的基本組成和基本功能著手，根據(jù)影響計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)安全可靠性的一些關(guān)鍵因素，分析了在研制開發(fā)計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)設(shè)備過程中所采用的改善和提高安全可靠性的幾種方法。

【關(guān)鍵詞】計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)安全可靠性硬件軟件

1概述

計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的安全可靠性是研究、開發(fā)、生產(chǎn)計算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備必須遵循的永恒的主題，也是驗(yàn)證計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)性能的主要依據(jù)。計算機(jī)聯(lián)鎖設(shè)備是一種連續(xù)工作的實(shí)時系統(tǒng)，它必須具有極高的安全性和可靠性才能適應(yīng)鐵路運(yùn)輸和城市軌道交通高效和安全的運(yùn)營要求。

其實(shí)汁算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的安全性是指聯(lián)鎖設(shè)備在運(yùn)行過程中無論發(fā)生什么故障都不能產(chǎn)生有可能危及列車安全運(yùn)行的危險因素，一般著重于在不正常的情況下使系統(tǒng)導(dǎo)向安全，防止產(chǎn)生危險后果；而可靠性是指聯(lián)鎖設(shè)備在規(guī)定的時間和規(guī)定的條件下完成規(guī)定功能的能力，一般側(cè)重于防止或減少系統(tǒng)發(fā)生故障。顯然，安全性的實(shí)現(xiàn)是以可靠性為基礎(chǔ)，并在提高可靠性的前提下完成的。為了系統(tǒng)地分析問題，我們將把計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)的安全性和可靠性結(jié)合在一起考慮，并著重從系統(tǒng)的硬件設(shè)計、軟件設(shè)計和數(shù)據(jù)傳輸及處理等幾個方面采取各種綜合技術(shù)措施，使計算機(jī)聯(lián)鎖系統(tǒng)符合故障—一安全的原則。

2硬件部分的安全可靠性分析

1機(jī)械工程產(chǎn)品的可靠性優(yōu)化設(shè)計現(xiàn)狀分析

1.1可靠性優(yōu)化設(shè)計的基本理論

20世紀(jì)60年代，機(jī)械優(yōu)化設(shè)計獲得了最廣闊的發(fā)展。在這一時期，計算機(jī)技術(shù)和數(shù)學(xué)規(guī)劃有機(jī)地結(jié)合起來，推動了機(jī)械優(yōu)化設(shè)計向更高的層次發(fā)展。優(yōu)化設(shè)計的方法被廣泛應(yīng)用于工程設(shè)計領(lǐng)域，并伴隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展和數(shù)學(xué)規(guī)劃理念的不斷成熟，發(fā)揮著越來越重要的作用，取得了令人矚目的成果。具體來講，所謂可靠性優(yōu)化設(shè)計主要包含三個方面，即產(chǎn)品的質(zhì)量、成本和可靠度。可靠性優(yōu)化設(shè)計從系統(tǒng)的、整體的角度對產(chǎn)品的可靠度進(jìn)行分析，并對其性能進(jìn)行約束與優(yōu)化，在確保產(chǎn)品性能和質(zhì)量的前提下，將產(chǎn)品的合理性和安全性有機(jī)結(jié)合，從而使得產(chǎn)品的可靠度實(shí)現(xiàn)最大化。通過可靠性優(yōu)化設(shè)計，在滿足產(chǎn)品可靠性的同時，還使得能源以及資源獲得充分的利用，避免了能源和資源的不合理使用及浪費(fèi)現(xiàn)象。采用可靠性優(yōu)化設(shè)計所生產(chǎn)出來的產(chǎn)品，具有體積小、質(zhì)量輕的特點(diǎn)，并使用節(jié)能材料，順應(yīng)當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展和保護(hù)環(huán)境的趨勢。對機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計的根本宗旨，即為了滿足安全的需要或者為了實(shí)現(xiàn)特定的預(yù)期點(diǎn)，通過最優(yōu)化的方式，對產(chǎn)品進(jìn)行處理。在進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計時，需要考慮多種因素給產(chǎn)品性能帶來的影響，其中需要注意的兩點(diǎn)即結(jié)構(gòu)參數(shù)以及各種載荷的隨機(jī)性。

1.2近年來可靠性優(yōu)化設(shè)計發(fā)展

近年來，高新科技不斷融入機(jī)械設(shè)計領(lǐng)域，許多現(xiàn)代化的設(shè)計方法和設(shè)計理念應(yīng)運(yùn)而生，可靠性設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計也獲得了飛速的發(fā)展。然而從設(shè)計的角度來看，可靠性設(shè)計和優(yōu)化設(shè)計是設(shè)計的兩個不同方面，而對于機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計來說，如果單純地考慮其中的一方面是無法達(dá)到設(shè)計要求的。這就需要在實(shí)際的設(shè)計工作中，將兩者相結(jié)合，從而發(fā)揮其潛在的巨大作用。可靠性設(shè)計不同于優(yōu)化設(shè)計，可靠性設(shè)計是以產(chǎn)品的可靠性為設(shè)計宗旨的，因此設(shè)計的結(jié)果并非其工作性能或參數(shù)的最佳點(diǎn)。此外，優(yōu)化設(shè)計有別于可靠性設(shè)計，優(yōu)化設(shè)計并不考慮產(chǎn)品的可靠性，因此有可能導(dǎo)致事故，造成經(jīng)濟(jì)損失。另外，單純的優(yōu)化設(shè)計也無法保證產(chǎn)品在特定的時間和條件下達(dá)到預(yù)期的功能或目的。機(jī)械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)通常都比較復(fù)雜，所涉及到的設(shè)計參數(shù)也非常多，而單純的可靠性設(shè)計并不十分適用于多個設(shè)計參數(shù)的系統(tǒng)設(shè)計。因此，在進(jìn)行可靠性優(yōu)化設(shè)計時，要分清設(shè)計的重點(diǎn)以及明確設(shè)計的步驟，在保證機(jī)械產(chǎn)品可靠性的前提下，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品工作性能和設(shè)計參數(shù)的最優(yōu)化。只有這樣，才能設(shè)計出既滿足可靠性又符合最優(yōu)化性能的機(jī)械產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能與成本的統(tǒng)一。

2機(jī)械設(shè)計不同時期的可靠行設(shè)計

摘要：一次性機(jī)械和普通應(yīng)用的機(jī)械構(gòu)件不同，它不承擔(dān)交變載荷或者只承擔(dān)短期的交變載荷，而且其工作壽命較短，有些使用一次后就不再使用。所以，一次性機(jī)械設(shè)計的方法和普通機(jī)械設(shè)計的方法有所不同。本文從一次性機(jī)械設(shè)計方法的主導(dǎo)思想入手，首先分析了一次性機(jī)械設(shè)計方法和可靠性設(shè)計方法與有限壽命設(shè)計方法的對比，然后研究了一次性機(jī)械設(shè)計方法和與其他現(xiàn)代化方法的對比，為一次性機(jī)械設(shè)計方法的研究提供了可參考的意見。

關(guān)鍵詞：一次性機(jī)械；設(shè)計方法；對比

1一次性機(jī)械設(shè)計方法的主導(dǎo)思想

機(jī)械零件的失效方式主要有表面損傷失效、斷裂失效、破壞正常工作條件失效和變形失效等。所以，機(jī)械零件的失效除了非正常的原因外，大多是由于工作時間較長引起的。常規(guī)機(jī)械零件的設(shè)計都會留有余量來延緩疲勞和磨損等失效形式的發(fā)生，但一次性機(jī)械的使用壽命較短，一些失效形式不會發(fā)生在一次性機(jī)械中。在一次性機(jī)械零件的設(shè)計中，不用預(yù)防疲勞，只要保證其在使用中不會受力破壞即可。一次性機(jī)械的設(shè)計一般只考慮靜力破壞，即一次最大載荷作用下的破壞。另外，一次性機(jī)械的設(shè)計還應(yīng)考慮將體積和重量最小化，去掉余量，保證靜應(yīng)力小于強(qiáng)度極限或者屈服極限即可。一次性機(jī)械是一類特殊機(jī)械，其設(shè)計方法的相關(guān)研究也是一個新的方向。就一次性機(jī)械設(shè)計的現(xiàn)代化方法而言，和優(yōu)化設(shè)計、可靠性設(shè)計和有限壽命設(shè)計等方法有所不同，下文是具體的分析。

2一次性機(jī)械設(shè)計方法和可靠性設(shè)計方法與有限壽命設(shè)計方法的對比

可靠性工程的起步較早，距今已有半個多世紀(jì)的歷史。但是其相關(guān)的發(fā)展是以電子產(chǎn)品為主導(dǎo)的，在機(jī)械產(chǎn)品的相關(guān)發(fā)展起步較晚。再者，因?yàn)闄C(jī)械產(chǎn)品在應(yīng)用中的情況比較復(fù)雜，其載荷分布和強(qiáng)度分布的數(shù)據(jù)不能細(xì)致的分析，所以，在機(jī)械產(chǎn)品方面的可靠性應(yīng)用不夠廣泛。可靠性工程是一種研究設(shè)計參數(shù)和其影響因素的隨機(jī)性特性的專門學(xué)科，機(jī)械產(chǎn)品卻在實(shí)際工程應(yīng)用中受環(huán)境的影響，機(jī)械所受的力和其應(yīng)有的強(qiáng)度是離散的隨機(jī)變量。所以，一次性機(jī)械的設(shè)計方法是在傳統(tǒng)的可靠性設(shè)計上再引入數(shù)理統(tǒng)計和概率論的相關(guān)知識。也可以說，一次性機(jī)械的設(shè)計方法是升華后的可靠性設(shè)計，兩者有一定的相關(guān)性，卻有著設(shè)計內(nèi)容上的差異。機(jī)械結(jié)構(gòu)有限壽命設(shè)計方法是用壽命指標(biāo)和產(chǎn)品可靠工作時間代替了經(jīng)驗(yàn)設(shè)計中的保險系數(shù)，以此來增加機(jī)械結(jié)構(gòu)的可靠性。隨著機(jī)械使用時間的增加，其性能會因疲勞磨損而劣化或者喪失。有限壽命設(shè)計要求機(jī)械在其使用壽命期間，不會因?yàn)槠谀p而產(chǎn)生失效的現(xiàn)象。傳統(tǒng)的有限壽命設(shè)計法是考慮機(jī)械在最大載荷和最危險的情況下不會失效，現(xiàn)代的有限壽命設(shè)計方法融合了材料力學(xué)、計算力學(xué)。實(shí)驗(yàn)力學(xué)和斷裂力學(xué)等多種學(xué)科，通過測試工程機(jī)械的實(shí)際受力狀態(tài)，利用計算機(jī)進(jìn)行受力分析，最終得出科學(xué)的壽命設(shè)計。一次性機(jī)械的使用壽命較短，一些失效形式不會發(fā)生在一次性機(jī)械中。所以，一次性機(jī)械和有限壽命設(shè)計方法與可靠性設(shè)計方法的區(qū)別主要有以下兩點(diǎn)：（1）設(shè)計對象不同。一次性機(jī)械設(shè)計方法針對的是使用壽命較短，且在工作中不承受交變載荷或者短時間承受交變載荷的機(jī)械，這要求機(jī)械在壽命內(nèi)完成任務(wù)即可。有限壽命設(shè)計方法和可靠性設(shè)計方法針對的都是長期使用的機(jī)械，這些機(jī)械的失效都是由疲勞磨損引起的。（2）主導(dǎo)思想不同。一次性機(jī)械在達(dá)到疲勞點(diǎn)之前就會達(dá)到使用壽命，所以在設(shè)計中不用留下磨損余量，只需要根據(jù)靜應(yīng)力強(qiáng)度設(shè)計體積最小和質(zhì)量最輕的結(jié)構(gòu)就可以。可靠性設(shè)計卻需要根據(jù)應(yīng)力計算概率分布，使設(shè)計的零件有可預(yù)測的壽命和失效率。有限壽命設(shè)計需要根據(jù)各種理論估算零件的壽命，最大化估計失效時間。

【摘要】我國醫(yī)療設(shè)備以中低端為主，高端設(shè)備市場占有率較低，可靠性不足是影響國產(chǎn)高端醫(yī)療設(shè)備競爭力的主要因素之一。本文以MRI為例，分析導(dǎo)致醫(yī)療設(shè)備可靠性低的原因并給出改進(jìn)建議，以期幫助高端醫(yī)療設(shè)備企業(yè)以良好的管理措施保障可靠性技術(shù)的落實(shí)，從而提高醫(yī)療設(shè)備可靠性，促進(jìn)國產(chǎn)高端醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。

【關(guān)鍵詞】醫(yī)療設(shè)備；可靠性；管理保障；挑戰(zhàn)和建議

近年來我國在醫(yī)學(xué)影像、監(jiān)護(hù)設(shè)備等高端醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)諸多技術(shù)突破[1]，自主研發(fā)的3.0TMRI、PET/MR等高端醫(yī)療設(shè)備相繼問世，打破了國外技術(shù)壟斷[2-3]。但國產(chǎn)設(shè)備的可靠性與國際水平有較大差距，可靠性不足已經(jīng)成為國產(chǎn)醫(yī)療設(shè)備最受垢病的首要問題，嚴(yán)重制約著國產(chǎn)高端醫(yī)療設(shè)備競爭力[4-5]。產(chǎn)品不可靠不僅導(dǎo)致市場占有率低，還會增加企業(yè)售后維修成本，進(jìn)一步抑制我國醫(yī)療企業(yè)的發(fā)展。因此提高國產(chǎn)高端醫(yī)療設(shè)備可靠性，對于增強(qiáng)國產(chǎn)設(shè)備市場競爭力、保障高端醫(yī)療產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展十分重要。醫(yī)療設(shè)備企業(yè)的可靠性工作包括設(shè)備可靠性目標(biāo)值確定、可靠性分配、可靠性預(yù)計、潛在故障分析、可靠性設(shè)計（如熱設(shè)計、降額設(shè)計）與可靠性試驗(yàn)等內(nèi)容。雖然多種可靠性技術(shù)可應(yīng)用于醫(yī)療設(shè)備[6-7]，但是可靠性技術(shù)的落實(shí)需要有效的管理做保障，而可靠性管理保障環(huán)節(jié)在我國醫(yī)療設(shè)備企業(yè)中存在很大缺陷，導(dǎo)致可靠性理念和技術(shù)在實(shí)際運(yùn)行中不能落實(shí)，這是目前國產(chǎn)設(shè)備可靠性不足的重要原因。目前國內(nèi)關(guān)于醫(yī)療設(shè)備可靠性的研究多集中在醫(yī)院使用維護(hù)階段[8-12]，企業(yè)可靠性保障管理工作還未被重視。本文以MRI為例，研究國產(chǎn)高端醫(yī)療設(shè)備企業(yè)可靠性保障管理存在的問題，然后給出提高可靠性的保障管理對策，完善可靠性工作的薄弱環(huán)節(jié)。

1國產(chǎn)高端醫(yī)療設(shè)備可靠性不足的原因分析

MRI工作原理復(fù)雜、部件眾多，是高端醫(yī)療設(shè)備的代表之一。作為高端的影像學(xué)診斷設(shè)備，它對心臟、大血管和其他實(shí)質(zhì)器官有很好的診斷功能。它主要由主磁體、梯度系統(tǒng)、射頻發(fā)射、接收系統(tǒng)、計算機(jī)及輔助系統(tǒng)組成[13]。本部分以MRI為例，分析出了目前可靠性保障管理方面存在的問題，包括以下四項：可靠性重視不足。國內(nèi)企業(yè)發(fā)展早期以造出設(shè)備為優(yōu)先目標(biāo)，先解決有無問題，對可靠性考慮很少。現(xiàn)在國產(chǎn)MRI已經(jīng)上市，但因?yàn)榭煽啃圆蛔銓?dǎo)致市場開拓困難，成為制約企業(yè)發(fā)展的重要因素。企業(yè)沒有正確認(rèn)識這種情勢的改變，對可靠性工作仍然不夠重視，甚至把開展可靠性工作當(dāng)做影響設(shè)備研發(fā)進(jìn)度的因素。在這種情況下，所有可靠性工作都很難展開，這是目前國產(chǎn)醫(yī)療設(shè)備可靠性問題最根本的原因。（2）可靠性投入低。MRI可靠性的落實(shí)需要足夠的資金和時間，國內(nèi)企業(yè)在這兩方面的投入遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。我國醫(yī)療企業(yè)資金規(guī)模遠(yuǎn)不及GPS等跨國大企業(yè)，國內(nèi)企業(yè)分配資源時，可靠性工作投入比例非常低。可靠性設(shè)計、失效辨識和改進(jìn)經(jīng)常需要多輪分析，貫穿產(chǎn)品設(shè)計的整個過程，需要足夠的時間完成這項工作。另外，MRI產(chǎn)品可靠性試驗(yàn)不僅需要支付高昂的試驗(yàn)費(fèi)用[14]，試驗(yàn)中用到的樣件也是一項不小的花費(fèi)。國內(nèi)企業(yè)投入不足造成很多必要的可靠性工作缺失，如為節(jié)約成本取消關(guān)鍵部件的可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證等。可靠性投入不足使得國產(chǎn)MRI可靠性水平低、市場開拓難，企業(yè)利潤大大受限，反過來進(jìn)一步限制未來產(chǎn)品可靠性的投入。因此，如果可靠性投入不足的問題得不到解決，不止已有產(chǎn)品，未來的產(chǎn)品也很難和跨國大企業(yè)競爭。（3）專業(yè)人才缺乏。可靠性在醫(yī)療設(shè)備行業(yè)起步晚[7]，國內(nèi)醫(yī)療企業(yè)一直沒有足夠重視，可靠性專業(yè)背景的工程技術(shù)人員嚴(yán)重匱乏，人員配備較難滿足MRI等設(shè)備高可靠性的要求。此外，由于企業(yè)對可靠性工作不夠重視，常常出于成本考慮否決可靠性專業(yè)人員的方案，使得專業(yè)人員能力發(fā)揮不出，這種氛圍下可靠性人才很難留住。（4）組織結(jié)構(gòu)不合理。MRI由多個關(guān)鍵部件構(gòu)成，包括主磁體、梯度線圈、梯度功率放大器、射頻體線圈和射頻功率放大器等。有些企業(yè)以MRI關(guān)鍵部件劃分部門，比如MRI主磁體和射頻功率放大器屬于不同的研發(fā)部門。MRI可靠性部門獨(dú)立于研發(fā)部門，與各研發(fā)部門之間的信息難以共享，可靠性工程師無法掌握各研發(fā)部門的產(chǎn)品信息，無法將可靠性理論融入研發(fā)過程；而研發(fā)人員因缺少可靠性基本知識，很難開展有效的可靠性分析。這種組織結(jié)構(gòu)使可靠性工作效果受到極大制約。

2可靠性保障管理工作建議

摘要：為了更好的滿足公眾的個性化以及多元化需求，電力企業(yè)開始站在宏觀的角度，不斷的采取創(chuàng)造性的經(jīng)營管理策略，積極的推動電氣工程的大力落實(shí)。電氣工程是一個復(fù)雜的系統(tǒng)，不同系統(tǒng)以及設(shè)備非常的精密，內(nèi)部結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，只有深入的考慮各類影響要素，不斷地加強(qiáng)對電氣設(shè)備具體結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計的分析和研究，才能夠更好的保障電氣系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全運(yùn)作。文章站在宏觀發(fā)展的角度，立足于我國電氣設(shè)備運(yùn)作的實(shí)際情況，對該設(shè)備的具體結(jié)構(gòu)可靠性進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：電氣設(shè)備；柜體結(jié)構(gòu)；可靠性；設(shè)計

1概述

在全球化趨勢不斷加劇的今天，人們對電力設(shè)備提出了較高的要求，電力的需求量也呈現(xiàn)出不斷上升的趨勢，為了能夠更好的實(shí)現(xiàn)電力資源的合理配比，基層工作人員以及技術(shù)操作者必須要加強(qiáng)對電氣設(shè)備具體結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計和分析。

2電氣設(shè)備具體結(jié)構(gòu)的可靠性設(shè)計的基本思路

作為電氣設(shè)備中的主要組成部分，柜體結(jié)構(gòu)的可靠性會直接影響設(shè)備作用的有效發(fā)揮，在對可靠性設(shè)計進(jìn)行分析以及研究時，首先需要注重邏輯思維的應(yīng)用，保證實(shí)際的設(shè)計要求和設(shè)計模式能夠?yàn)殡姎獾陌踩\(yùn)營提供良好的外部環(huán)境，保障設(shè)計符合一定的邏輯性規(guī)律，只有這樣才能夠更好的滿足人類生產(chǎn)和生活實(shí)踐的具體要求。需要注意的是，電氣設(shè)備具體結(jié)構(gòu)特性的設(shè)計所涉及的內(nèi)容以及環(huán)節(jié)非常的復(fù)雜，要想從整體上促進(jìn)設(shè)計質(zhì)量和水平的提升，設(shè)計工作者除了需要注重前期設(shè)計要素的充分考量之外，還需要立足于電氣制造設(shè)備的制造和使用要求，明確前期的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，積極的加強(qiáng)對電氣設(shè)備具體結(jié)構(gòu)的工藝設(shè)計和選擇，只有這樣才能夠更好的突破傳統(tǒng)設(shè)計結(jié)構(gòu)所存在的各類不足。

【摘要】：在單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)過程中，不單要突出設(shè)備的自動化程度及智能性，另一方面也要重視控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性。文章從系統(tǒng)受到干擾的主要原因和現(xiàn)象；系統(tǒng)可靠性設(shè)計的任務(wù)及方法等方面展開了說明及論述。

【關(guān)鍵詞】：單片機(jī);抗干擾;控制狀態(tài);冗余技術(shù)

隨著電子技術(shù)和微型計算機(jī)的迅速發(fā)展，促進(jìn)了微型計算機(jī)控制技術(shù)的迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用。中小規(guī)模的單片機(jī)控制系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中的智能機(jī)電一體化產(chǎn)品得到了廣泛的應(yīng)用。在單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計開發(fā)過程中，我們不單要突出設(shè)備的自動化程度及智能性，另一方面也要重視控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，否則就無法體現(xiàn)控制系統(tǒng)的優(yōu)越性。

1.系統(tǒng)受到干擾的主要原因和現(xiàn)象

由于單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用系統(tǒng)的工作環(huán)境往往是比較惡劣和復(fù)雜的，其應(yīng)用的可靠性、安全性就成為一個非常突出的問題。單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用必須長期穩(wěn)定、可靠地運(yùn)行，否則將導(dǎo)致控制誤差加大，嚴(yán)重時會使系統(tǒng)失靈，甚至造成巨大的損失。

影響單片機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)用的可靠、安全運(yùn)行的主要因素是來自系統(tǒng)內(nèi)部和外部的各種電氣干擾，以及系統(tǒng)結(jié)果設(shè)計、元器件選擇、安裝、制造工藝和外部環(huán)境條件等。這些因素對控制系統(tǒng)造成的干擾后果主要表現(xiàn)在下述幾個方面。

摘要：智能手機(jī)的普及及信息技術(shù)的發(fā)展，提高了人們對于通信網(wǎng)絡(luò)的需求，在一定程度上促進(jìn)了移動通信行業(yè)的良好發(fā)展，移動基站建設(shè)工程隨之增多，而移動基站中最為重要的部分就是通信電源系統(tǒng)，本文主要對通信電源的設(shè)計方案進(jìn)行分析。一般來說，通信電源系統(tǒng)的設(shè)計需要遵循可靠性、實(shí)用性及可維護(hù)性原則，筆者結(jié)合這三種原則，提出了通信電源系統(tǒng)的可靠性設(shè)計方案、實(shí)用性設(shè)計方案以及可維護(hù)性設(shè)計方案，以期為相關(guān)研究提供參考。

關(guān)鍵詞：移動基站；通信電源；電源模塊

1移動基站的通信電源系統(tǒng)可靠性設(shè)計方案

和其他工程相比，移動基站建設(shè)工程具有一定的特殊性，比如，移動基站建設(shè)并沒有應(yīng)用傳統(tǒng)的施工技術(shù)，而是應(yīng)用通信技術(shù)；移動基站的建設(shè)目的是為了提供通信服務(wù)。這種特殊性使得移動基站對通信電源系統(tǒng)提出更高的要求，需要通信電源系統(tǒng)具備顯著的網(wǎng)絡(luò)化、智能化、信息化以及通信化特征。而通信電源系統(tǒng)特征的呈現(xiàn)及作用的發(fā)揮需要通過可靠性設(shè)計來實(shí)現(xiàn)，可靠性設(shè)計可以保障通信電源系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，能夠全面體現(xiàn)出通信電源系統(tǒng)的構(gòu)成，防止系統(tǒng)受到移動基站周圍環(huán)境的不利影響。具體而言，可靠性設(shè)計方案包括以下幾方面的內(nèi)容：第一，冷卻模式的設(shè)計。在通信電源系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，會產(chǎn)生一定的熱量，如果沒有對系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行一定的降溫冷卻處理，很容易引起電力供應(yīng)不及時或者通信電源系統(tǒng)短路等多種現(xiàn)象，嚴(yán)重時會導(dǎo)致移動基站斷電。因此，設(shè)計人員需要進(jìn)行系統(tǒng)的冷卻模式設(shè)計，定期進(jìn)行電源模塊的降溫冷卻，提高電源系統(tǒng)運(yùn)行的效率，延長電源模塊的使用壽命。長期實(shí)踐研究表明，通信電源系統(tǒng)的最佳冷卻模式是正面自然冷卻方式，這種冷卻模式可以降低風(fēng)機(jī)損壞對通信電源系統(tǒng)造成的不利影響，還能夠減少風(fēng)機(jī)的使用數(shù)量，可以為移動基站節(jié)約一定的成本，有助于移動基站的可持續(xù)發(fā)展。第二，監(jiān)控單元的設(shè)計。隨著人們對通信網(wǎng)絡(luò)服務(wù)需求的增加，移動基站的建設(shè)工程越來越多，再加上移動基站周圍環(huán)境的特殊性，使得大部分移動基站都沒有工作人員進(jìn)行值守，一旦移動基站出現(xiàn)了故障，很難及時發(fā)現(xiàn)。因此，設(shè)計人員在進(jìn)行通信電源系統(tǒng)的設(shè)計時，需要在通信電源系統(tǒng)中安裝監(jiān)控單元，用來監(jiān)控通信電源系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，及時記錄并分析通信電源系統(tǒng)的參數(shù)，實(shí)現(xiàn)通信電源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控，保障系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。第三，抗雷擊設(shè)計。對于通信電源系統(tǒng)而言，其運(yùn)行狀況不僅會受到周圍環(huán)境以及系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行狀況的影響，還會受到自然天氣的影響。因此，設(shè)計人員在進(jìn)行通信電源系統(tǒng)的設(shè)計時，需要進(jìn)行抗雷擊設(shè)計，以此提高通信電源系統(tǒng)的可靠性。一般來說，設(shè)計人員需要嚴(yán)格按照有關(guān)部門推出的最低防雷標(biāo)準(zhǔn)（5kA），在通信電源系統(tǒng)的設(shè)計中，將其抗雷擊電流設(shè)計為最低防雷標(biāo)準(zhǔn)的三倍，也就是15kA，這樣才能夠有效提高通信電源系統(tǒng)的可靠性[1]。

2移動基站的通信電源系統(tǒng)實(shí)用性設(shè)計方案

對于通信電源系統(tǒng)而言，實(shí)用性是最重要的特點(diǎn)，這樣才能夠?yàn)橐苿踊镜臄?shù)據(jù)輸出提供充足的電力。具體而言，實(shí)用性設(shè)計方案包括以下幾方面的內(nèi)容：第一，電壓范圍的設(shè)計。對于移動基站而言，其通信電源系統(tǒng)對于輸入電壓有一定的要求，需要較大的電壓輸入范圍，這樣才能確保電源系統(tǒng)可以提供充足的電力。如果移動基站應(yīng)用常規(guī)電壓模式的電源，會使得移動基站的供電質(zhì)量得不到保障，從而影響城市居民的通信服務(wù)。因此，設(shè)計人員需要合理設(shè)計通信電源系統(tǒng)的電壓范圍。一般來說，系統(tǒng)的電壓范圍需要超過30%，這樣才能夠保障通信電源系統(tǒng)在大部分復(fù)雜環(huán)境下進(jìn)行穩(wěn)定運(yùn)行，以此提高通信電源系統(tǒng)的實(shí)用性。第二，維護(hù)管理的設(shè)計。基于實(shí)用性特征，通信電源系統(tǒng)的維護(hù)管理設(shè)計包括防塵、防潮等方面的設(shè)計。因?yàn)橐苿踊竞途用窬奂瘏^(qū)的距離相對較遠(yuǎn)，所以通信電源系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的運(yùn)輸路程及時間相對較長，很容易出現(xiàn)灰塵堆積或者潮濕等現(xiàn)象，為了保障移動基站的正常運(yùn)行，需要采取相應(yīng)的防塵及防潮措施，保障系統(tǒng)的實(shí)用性。另外，通信電源系統(tǒng)的所有設(shè)備都需要按照國際標(biāo)準(zhǔn)的防水等級進(jìn)行設(shè)計，即設(shè)計人員需要保障設(shè)備的防水等級滿足IP55標(biāo)準(zhǔn)的要求，并將通信電源系統(tǒng)的運(yùn)行溫度控制在國家軍用標(biāo)準(zhǔn)，這一標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值為-55℃-65℃。