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可靠性的定义与指标

计算机控制系统的可靠性通常是指计算机控制系统在规定的时间和规定的条件下完成规定功能的能力。

可靠性只是个定性的概念。实际中往往需要以量的形式具体表示可靠性的高低，如可靠度、维护率、失效率、平均故障间隔时间MTBF 、平均维护时间MTTR 、有效度等。具体含义如下：

假定系统投入运行后，工作了一段时间t1后出现了故障，不得不停机维修。经过一段时间的T1的维修后，故障排除，系统又正常运行。这样，在时间坐标轴上，t1，t2，…tn 是系统的正常工作时间T1，T2，…,Tn 是维护时间，则有：

1、故障率λ（失效率）

T n ==总工作时间

失效次数λ 表示单位时间内发生故障的次数。

2、维护率μ

)

(1∑===n i i T n 总维护时间维护次数μ

表示系统单位时间内修改的次数。

3、平均故障间隔时间MTBF

λ1/1

===∑=n t MTBF n i i 失效次数总工作时间表示系统多次发生故障的情况下平均连续工作时间。

4、平均维护时间MTTR

μ1/1

===∑=n T MTTR n i i 失效次数总维护时间 5、有效度A

λ+=+=+=11MTTR MTBF MTBF ）（A 不可工作时间可工作时间可工作时间

6、可靠度R

R ( n )= P { n次运行不发生故障}

可靠度R表明运行n 次不发生故障的概率。如果按限定的时间计算，可靠度为R (t) = P{ 在时间[0，t] 内运行不发生故障}。它表明在限定时间内[0,t]内发生故障的概率。有效度表明在某一特定的瞬间，维持其正常工作的概率。其中λ/μ是系统的重要指标。λ/μ较大，表明系统不能可靠的工作。

由上可知，提高可靠性有两个方面：一是尽量使系统在规定的时间内少发生故障和错误；二是发生了故障能迅速排除。

为了提高计算机控制系统的可靠性，通常可从硬件可靠性及软件可靠性两方面来解决。硬件主要考虑如何提高元器件和设备的可靠性；采用抗干扰措施，提高系统对环境的适应能力和冗余结构设计。软件主要考虑测试技术、故障自诊断技术、自动检错、纠错技术、系统恢复技术方面的设计。

可靠性工程每章基本概念及复习要点知识讲解

复习要点： ?可靠性 ?广义可靠性 ?失效率 ?MTTF（平均寿命） ?MTBF（平均事故间隔） ?维修性 ?有效性 ?修复度 ?最小路集及求解 ?最小割集及求解 ?可靠寿命 ?中位寿命 ?特征寿命 ?研究可靠性的意义 ?可靠性定义中各要素的实际含义 ?浴盆曲线 ?可靠性中常见的分布 ?简述串联系统特性 ?简述并联系统特性 ?简述旁联系统特性 ?简述r/n系统的优势 ?并－串联系统与串－并联系统的可靠性关系 ?马尔可夫过程 ?可靠性设计的重要性 ?建立可靠性模型的一般步骤 ?降额设计的基本原理 ?冗余(余度)设计的基本原理 ?故障树分析优缺点广义可靠性：包括可靠性、维修性、耐久性、安全性。可靠性:产品在规定时期内规定条件规定的时间完成规定功能能力。耐久性：产品在规定的使用和维修条件下，达到某种技术或经济指标极限时，完成规定功能能力。安全性：产品在一定的功能、时间、成本等制约条件下，使人员和设备蒙受伤害和损失最小的能力可靠度R(t)：产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率累积失效概率F(t)：也称不可靠度，产品在规定条件下和规定时间内失效的概率失效概率密度f(t)：产品在包含t的单位时间内发生失效的概率失效率λ(t):工作到t时刻尚未失效的产品，在该时刻t后的单位时间内发生失效的概率。基本：实验室条件下。应用：考虑到环境，利用，降额和其它因素的实际使用环境条件下。任务：元器件在执行任务期间，即工作条件下的基本不可修产品平均寿命MTTF：指产品失效前的平均工作时间可修MTBF：指相邻两次故障间的平均工作时间，称为平均无故障工作时间或平均故障间隔时间维修性：在规定的条件下使用的可维修产品，在规定的时间内，按规定的程序和法进行维修时，保持或恢复到能完成规定功能的能力维修度M(t)：是指在规定的条件下使用的产品发生故障后，在规定的时间(0，t)内完成修复的概率。修复率μ(t)：修理时间已达到某一时刻但尚未修复的产品在该时刻后的单位时间内完成修理的概率。平均修复时间MTTR：可修复的产品的平均修理时间，其估计值为修复

可靠性基本概念

可靠性基本概念 Ting Bao was revised on January 6, 20021

可靠性设计主要符号表

可靠性的概念可靠性的经典定义：产品在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力产品：指作为单独研究和分别试验对象的任何元件、设备或系统，可以是零件、部件，也可以是由它们装配而成的机器，或由许多机器组成的机组和成套设备，甚至还把人的作用也包括在内。在具体使用“产品”这一词时，其确切含义应加以说明。例如汽车板簧、汽车发动机、汽车整车等。规定条件：一般指的是使用条件,环境条件。包括应力温度、湿度、尘砂、腐蚀等，也包括操作技术、维修方法等条件。规定时间：是可靠性区别于产品其他质量属性的重要特征，一般也可认为可靠性是产品功能在时间上的稳定程度。因此以数学形式表示的可靠性各特征量都是时间的函数。这里的时间概念不限于一般的年、月、日、分、秒，也可以是与时间成比例的次数、距离。例如应力循环次数、汽车行驶里程。规定功能：道德要明确具体产品的功能是什么，怎样才算是完成规定功能。产品丧失规定功能称为失效，对可修复产品通常也称为故障。怎样才算是失效或故障，有时很容易判定，但更多情况则很难判定。当产品指的是某个螺丛，显然螺栓断裂就是失效；当产品指的是某个设备，对某个零件损坏而该设备仍能完成规定功能就不能算失效或故障，有时虽有某些零件损坏或松脱，但在规定的短时间内可容易地修复也可不算是失效或故障。若产品指的是某个具有性能指标要求的机器，当性能下降到规定的指标后，虽然仍能继续运转，但已应算是失效或故障。究竟怎样算是失效或故障，有时要涉及厂商与用户不同看法的协商，有时要涉及当时的技术水平和经济政策等而作出合理的规定。能力：只是定性的理解是比较抽象的，为了衡量检验，后面将加以定量描述。产品的失效或故障均具有偶然性，一个产品在某段时间内的工作情况并不很好地反映该产品可靠性的高低，而应该观察大量该种产品的工作情况并进行合理的处理后才能正确的反映该产品的可靠性，因此对能力的定量需用概率和数理统计的方法。按产品可靠性的形成，可靠性可分为固有可靠性和使用可靠性。固有可靠性是通过设计、制造赋予产品的可靠性；使用可靠性既受设计、制造的影响，又受使用条件的影响。一般使用可靠性总低于固有可靠性。

可靠性设计地基本概念与方法

一、结构可靠性设计概念 1．可靠性含义可靠性是指一个产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力；而一个工业产品(包括像飞机这样的航空飞行器产品)由于内部元件中固有的不确定因素以及产品构成的复杂程度使得对所执行规定功能的完成情况及其产品的失效时间(寿命)往往具有很大的随机性，因此，可靠性的度量就具有明显的随机特征。一个产品在规定条件下和规定时间内规定功能的概率就称为该产品的可靠度。作为飞机结构的可靠性问题，从定义上讲可以理解为：“结构在规定的使用载荷／环境作用下及规定的时间内，为防止各种失效或有碍正常工作功能的损伤，应保持其必要的强刚度、抗疲劳断裂以及耐久性能力。”可靠度则应是这种能力的概率度量，当然具体的内容是相当广泛的。例如，结构元件或结构系统的静强度可靠性是指结构元件或结构系统的强度大于工作应力的概率，结构安全寿命的可靠性是指结构的裂纹形成寿命小于使用寿命的概率；结构的损伤容限可靠性则一方面指结构剩余强度大于工作应力的概率，另一方面指结构在规定的未修使用期间内，裂纹扩展小于裂纹容限的概率．可靠性的概率度量除可靠度外，还可有其他的度量方法或指标，如结构的失效概率F(c)，指结构在‘时刻之前破坏的概率；失效率^(()．指在‘时刻以前未发生破坏的条件下，在‘时刻的条件破坏概率密度；平均无故障时间MTTF(MeanTimeToFailure)，指从开始使用到发生故障的工作时间的期望值。除此而外，还有可靠性指标、可靠寿命、中位寿命，对可修复结构还有维修度与有效度等许多可靠性度量方法。

设计一个具有规定可靠性水平的结构产品，其内容是相当丰富的，应当贯穿于产品的预研、分析、设计、制造、装配试验、使用和管理等整个过程和各个方面。从研究及学科划分上可大致分为三个方面。 (1)可靠性数学。主要研究可靠性的定量描述方法。概率论、数理统计，随机过程等是它的重要基础。 (2)可靠性物理。研究元件、系统失效的机理，物理成固和物理模型。不同研究对象的失效机理不同，因此不同学科领域内可靠性物理研究的方法和理论基础也不同． (3)可靠性工程。它包含了产品的可靠性分析、预测与评估、可靠性设计、可靠性管理、可靠性生产、可靠性维修、可靠性试验、可靠性数据的收集处理和交换等．从产品的设计到产品退役的整个过程中，每一步骤都可包含于可靠性工程之中。由此我们可以看出，结构可靠性设计仅是可靠性工程的其中一个环节，当然也是重要的环节，从内容上讲，它包括了结构可靠性分析、结构可靠性设计和结构可靠性试验三大部分。结构可靠性分析的过程大致分为三个阶段。一是搜集与结构有关的随机变量的观测或试验资料，并对这些资料用概率统计的方法进行分析，确定其分布概率及有关统计量，以作为可靠度和失效概率计算的依据。二是用结构力学的方法计算构件的载荷效应，通过试验和统计获得结构的能力，从而建立结构的失效准则．

几种常见软件可靠性测试方法综述及应用对比(精)

几种常见软件可靠性测试方法综述及应用对比上海交通大学陈晓芳 [摘要]软件可靠性测试是软件可靠性工程的一项重要工作内容,是满足软件可靠性要求、评价软件可靠性水平及验证软件产品是否达到可靠性要求的重要途径。本文探讨、研究了软件可靠性测试的基本概念,分析、对比了几种软件可靠性测试主要方法的优缺点。 [关键词]软件可靠性软件可靠性测试软件测试方法引言软件可靠性工程是指为了满足软件的可靠性要求而进行的一系列设计、分析、测试等工作。其中确定软件可靠性要求是软件可靠性工程中要解决的首要问题,软件可靠性测试是在软件生存周期的系统测试阶段提高软件可靠性水平的有效途径。各种测试方法、测试技术都能发现导致软件失效的软件中残存的缺陷,排除这些缺陷后,一般来讲一定会实现软件可靠性的增长,但是排除这些缺陷对可靠性的提高的作用却是不一样的。其中,软件可靠性测试能最有效地发现对可靠性影响大的缺陷,因此可以有效地提高软件的可靠性水平。软件可靠性测试也是评估软件可靠性水平,验证软件产品是否达到软件可靠性要求的重要且有效的途径。一、软件可靠性测试概念 “测试”一般是指“为了发现程序中的错误而执行程序的过程”。但是在不同的开发阶段、对于不同的人员,测试的意义、目的及其采用的方法是有差别的。在软件开发的测试阶段,测试的主要目的是开发人员通过运行程序来发现程序中存在的缺陷、错误。而在产品交付、验收阶段,测试主要用来验证软件产品是否达到用户的要求。或者说,对于开发人员,测试是发现缺陷的一种途径、手段,而对于用户,测试则是验收产品的一种手段。

二、软件测试方法软件测试方法有以下几个主要概念:白盒测试、黑盒测试、灰盒测试。白盒测试(W h ite-box testing或glass-box testing是通过程序的源代码进行测试而不使用用户界面。这种类型的测试需要从代码句法发现内部代码在算法,溢出,路径,条件等等中的缺点或者错误,进而加以修正。黑盒测试(B lack-box testing是通过使用整个软件或某种软件功能来严格地测试,而并没有通过检查程序的源代码或者很清楚地了解该软件或某种软件功能的源代码程序具体是怎样设计的。测试人员通过输入他们的数据然后看输出的结果从而了解软件怎样工作。通常测试人员在进行测试时不仅使用肯定出正确结果的输入数据,而且还会使用有挑战性的输入数据以及可能结果会出错的输入数据以便了解软件怎样处理各种类型的数据。灰盒测试(Gray-box testing就像黑盒测试一样是通过用户界面测试,但是测试人员已经有所了解该软件或某种软件功能的源代码程序具体是怎样设计的,甚至于还读过部分源代码,因此测试人员可以有的放矢地进行某种确定的条件或功能的测试。这样做的意义在于:如果你知道产品内部的设计和透过用户界面对产品有深入了解,你就能够更有效和深入地从用户界面来测试它的各项性能。 1、白盒测试白盒测试又称结构测试,透明盒测试、逻辑驱动测试或基于代码的测试。白盒测试是一种测试用例设计方法,盒子指的是被测试的软件,白盒指的是盒子是可视的,你清楚盒子内部的东西以及里面是如何运作的。白盒的测试用例需要做到: (1保证一个模块中的所有独立路径至少被使用一次; (2对所有逻辑值均需测试true和false;

可靠性基本概念

可靠性理论是以产品寿命特征为主要研究对象的一门综合性和边缘性科学，它涉及到基础科学、技术科学和管理科学的许多领域。对于结构可靠性这一学科，从其诞生到现在已经有了长足的发展：从基于概率论的随机可靠性到基于模糊理论的模糊可靠性以及近年来提出的非概率可靠性，使得这一理论日臻丰富和完善，并深入渗透到各个学科和领域。它的应用完善了传统的设计理论，极大地提升了结构和产品的质量，因此一直受到国内外学者的关注。可靠性理论在其发展过程中主要经历了五个时期：（1）萌芽期可靠性理论早在十九世纪30～40年代已发展起来了。十七世纪初期由伽利略、高斯、泊淞、拉普拉斯等人逐步建立了概率论，奠定了可靠性工程的主要理论基础。十九世纪初布尔尼可夫斯基主编出版了一本概率论教程，同时他的学生马尔可夫建立了随机过程理论和大数定律，成为了维修性的理论基础。1939年瑞典专家威布尔提出了描述材料疲劳强度的威布尔分布。可靠性研究萌芽于飞机失事事件，1939年美国航空委员会出版的《适航性统计学注释》中，提出飞机事故率不应超过105 ／h。这里讲的事故率只是未能沿用可靠度的定义而已。（2）摇篮期 50年代的电子管事件揭开了可靠性研究的序幕。50年代电子真空管的故障率增长迅速。使电子技术进步与失效间的矛盾十分突出。例如1941～1945年第二次世界大战期间，美国空军运往远东的机载电子设备在到达时就有60%已经失效，轰炸机的MTBF（无故障时间）不超过20小时。另外，1945年12月美国制成的第一台电子管计算机，整个计算机共有18000只电子管。但是，平均每33分钟就有一只失效。与此同时，1943年德国火箭专家R.Lusser第一次用概率乘法法则定量算出了V-2火箭诱导装置的可靠度R的值为0.75。第二次世界大战结束以后，美国国防部总结战争教训，提出了一个全新的问题——可靠性，并下令军队有关部门在今后的采购中只选择有可靠性指标的军需品。（3）奠基期 60年代，美国成为可靠性发展最早的国家。1952年美国国防部成立AGREE 电子设备可靠性顾问团。同年，可靠性顾问团第一次提出了科学的可靠性定义。AGREE组织于1957年写出了一份较为系统的《电子设备可靠性报告》，较完整地

可靠性概念1

第一部分产品可靠性基本概念编讲杨志飞 1 质量定义为了某个目的而进行的单项具体工作叫“活动”。活动需要“资源”，资源包括人员、设施、设备、技术、资金和时间。将输入转化为输出的一组关联的资源和活动称“过程”。产品：ISO 9000定义为“活动或过程的结果”。产品可包括：硬件、流程性材料、软件、服务或它们的组合；产品可以是有形的(如组件或流程性材料)，也可以是无形的(如知识或概念)或是它们的组合；产品可以是预期的(如提供给客户的)或非预期的(如污染物或不愿有的后果)。(国内曾经把产品定义为：是指任何元器件、零部件、组件、设备、分系统或系统，可以指硬件、软件或者两者的结合。) 硬件，是有形的、不连续的、具有特定形状的产品，通常由制造的、建造的和装配的零件、部件或(和)组件组成。流程性材料，是由固体、气体、液体或由它们的组合所组成，经转换形成的产品(最终产品或中间产品），通常由管道、桶、袋、罐或以卷的形式交付。软件，是通过支持媒体表达的信息所构成的一种智力创作。服务，是为满足顾客的需要，供方和顾客之间接触的活动以及供方内部活动产生的结果。整机：是指产品的部分内涵，即产品中设备以上的部分。系统：能够完成某项工作任务的设备、人员及技术的组合。一个完整的系统应包括在规定的工作环境下，使系统的工作和保障可以达到自给所需的一切设备、有关的设施、器材、软件、服务和人员。分系统：在系统中执行一种使用功能的组成部分。如数据处理分系统、制导分系统等。请注意：组件多数可以看作整机，有时也当作元器件，在高度集成的器件中，往往包含了整机的模块，现代的部件往往也做成组件。因此很难划清它们的界线。实体，是可以单独描述和考虑的事物，可以是某项活动和过程、某个产品、某个组织、体系或人或他们的任何组合。特性，是帮助识别和区分各类实体的一种属性。属性包括物理、化学、外观功能或其它可识别的性质。其描述的量叫“特性参数”。反映实体满足规定和潜在需要能力的特性之和叫“质量”。潜在需要是用户未在合同或定单中明确提出但实质上有的需要。质量是实体的一项最重要的特性，包括：性能、适用性、可信性、安全性、环境、经济性、美学。可信性，是描述可用性和它的影响因素包括可靠性、维修性、维修保障性的集合性术语。 2故障定义产品终止最终完成规定功能的能力的事件称“失效”。产品不能执行规定功能的状态叫“故障”。丧失功能的准则叫故障判据。相对于给定的规定功能，有故障的产品的一种状态叫“故障模式”。形成故障的物理、化学(可能还有生物)变化等内在原因称为“故障机理”。产品在规定的条件下使用，由于其本身固有的弱点而引起的失效，称为“本质故障”，不按规定条件使用产品而引起的失效称为“误用故障”。产品设计应包括减少误用故障的设计过程。产品由于制造上的缺陷等原因而发生的故障称为“早期故障”；而由于偶然因素发生的故障称为“偶然故障”，一般在事前不能测试或监控，属于“突然故障”。产品由于老化、磨损、损耗或疲劳等原因引起的故障称为“耗损故障”。通过事前的测试或监控可以预测到的故障称为“渐变故障”。使产品不能完成规定任务或可能导致人或物重大损失的

关于通信网可靠性定义的探讨(精)

1997年 6月北京邮电大学学报 Jun . 1997第 20卷第 2期 Journal of Beijing U niversity of Po sts and T elecomm unicati ons V o l . 20N o . 2 关于通信网可靠性定义的探讨 3 张学渊梁雄健 (北京邮电大学管理工程系 , 北京 100088; 第一作者 26岁 , 男 , 博士生摘要根据一般可靠性的定义和通信网的特点 , 在剖析几种已有定义的基础上提出了一个通信网可靠性的新定义 , 并对其变动特性进行了分析 . 进一步开展 . 关键词电信网 ; 可靠性 ; 定义分类号 TN 913. 2 : 力 [1]. 、规定时间、规定功能和概率 (即测度等 5项要素 . , 可靠性的研究范围和研究内容都在不断扩展 . 在研究过程中 , 人 , 从研究任务出发提出了基本可靠性和任务可靠性 [2]; 从研究内容出发提出了固有可靠性和使用可靠性 , 二者共同组成工作可靠性 ; 从研究范围出发提出了狭义可靠性和广义可靠性 . 后来 , 人们又提出了人员可靠性和软件可靠性的定义 , 将可靠性的研究从硬件向软件延伸 . 详细内容可参见文献 [3~6]. 由于可靠性是一门综合性的边缘学科 , 它涉及到基础学科、技术学科和管理学科中的许多领域 . 因此 , 在应用可靠性理论解决某一具体问题时 , 就需要对其所属学科的某些理论问题和技术问题有一基本了解 , 这有助于明确问题的研究内容和研究方向 . 而一个概念的定义是对其内涵和外延的确切而简要的说明 , 是研究问题的依据 . 为了对通信网的可靠性进行深入研究 , 我们认为有必要首先在一般可靠性定义的基础上明确通信网可靠性的定义 .

可靠性基本概念(doc 14页)

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什么是软件可靠性

关于软件可靠性什么的软件可靠性？软件可靠性是指在给定时间内，特定环境下软件无错运行的概率。软件可靠性的内容软件可靠性包含了以下三个要素： 1.规定的时间软件可靠性只是体现在其运行阶段，所以将“运行时间”作为“规定的时间”的度量。“运行时间”包括软件系统运行后工作与挂起(开启但空闲)的累计时间。由于软件运行的环境与程序路径选取的随机性，软件的失效为随机事件，所以运行时间属于随机变量。 2.规定的环境条件环境条件指软件的运行环境。它涉及软件系统运行时所需的各种支持要素，如支持硬件、操作系统、其它支持软件、输入数据格式和范围以及操作规程等。不同的环境条件下软件的可靠性是不同的。具体地说，规定的环境条件主要是描述软件系统运行时计算机的配置情况以及对输入数据的要求，并假定其它一切因素都是理想的。有了明确规定的环境条件，还可以有效判断软件失效的责任在用户方还是研制方。 3.规定的功能软件可靠性还与规定的任务和功能有关。由于要完成的任务不同，软件的运行剖面会有所区别，则调用的子模块就不同(即程序路径选择不同)，其可靠性也就可能不同。所以要准确度量软件系统的可靠性必须首先明确它的任务和功能。软件可靠性的测试软件可靠性测试的目的软件可靠性测试的主要目的有:

(1)通过在有使用代表性的环境中执行软件,以证实软件需求是否正确实现。 (2) 为进行软件可靠性估计采集准确的数据。估计软件可靠性一般可分为四个步骤,即数据采集、模型选择、模型拟合以及软件可靠性评估。可以认为,数据采集是整个软件可靠性估计工作的基础,数据的准确与否关系到软件可靠性评估的准确度。 (3)通过软件可靠性测试找出所有对软件可靠性影响较大的错误。软件可靠性测试的特点软件可靠性测试不同于硬件可靠性测试,这主要是因为二者失效的原因不同。硬件失效一般是由于元器件的老化引起的,因此硬件可靠性测试强调随机选取多个相同的产品,统计它们的正常运行时间。正常运行的平均时间越长, 则硬件就越可靠。软件失效是由设计缺陷造成的,软件的输入决定是否会遇到软件内部存在的故障。因此,使用同样一组输入反复测试软件并记录其失效数据是没有意义的。在软件没有改动的情况下,这种数据只是首次记录的不断重复,不能用来估计软件可靠性。软件可靠性测试强调按实际使用的概率分布随机选择输入,并强调测试需求的覆盖面。软件可靠性测试也不同于一般的软件功能测试。相比之下,软件可靠性测试更强调测试输入与典型使用环境输入统计特性的一致,强调对功能、输入、数据域及其相关概率的先期识别。测试实例的采样策略也不同,软件可靠性测试必须按照使用的概率分布随机地选择测试实例,这样才能得到比较准确的可靠性估计,也有利于找出对软件可靠性影响较大的故障。此外,软件可靠性测试过程中还要求比较准确地记录软件的运行时间,它的输入覆盖一般也要大于普通软件功能测试的要求。对一些特殊的软件,如容错软件、实时嵌入式软件等,进行软件可靠性测试时需要有多种测试环境。这是因为在使用环境下常常很难在软件中植入错误,以进行针对性的测试。软件可靠性测试的效果软件可靠性测试是软件可靠性保证过程中非常关键的一步。经过软件可靠性测试的软件并不能保证该软件中残存的错误数最小,但可以保证该软件的可靠性达到较高的要求。从工程的角度来看,一个软件的可靠性高不仅意味着该软件的失效率低,而且意味着一旦该软件失效,由此所造成的危害也小。一个大型的工程软件没有错误是不可能的,至少理论上还不能证明一个大型的工程软件能没有错误。因此,保证软件可靠性的关键不是确保软件没有错误,而是要确保软件的关键部分没有错误。更确切地说,是要确保软件中没有对可靠性影响较大的错误。这正是软件可靠性测试的目的之一。软件可靠性测试的侧重点不同于一般的软件功能测试,其测试实例设计的出发点是寻找对可靠性影响较大的故障。因此,要达到同样的可靠性要求,可靠性测试比一般的功能测试更

可靠性基础知识

质量人员必读-------可靠性基础知识第一节可靠性定义一、可靠性定义产品的可靠性是指：产品在规定的条件下、在规定的时间内完成规定的功能的能力。从定义本身来说，它是产品的一种能力，这是一个很抽象的概念；我们可以用个例子（100个学生即将参加考试）来理解这个定义，可靠性就是指：100个学生的考分的平均是多少？对这个平均分的准确性有多大把握？分数越高、把握越大，可靠性就越高。我国的可靠性工作起步较晚，20世纪70年代才开始在电子工业和航空工业中初步形成可靠性研究体系，并将其应用于军工产品。其他行业可靠性工作起步更晚，差距更大，与先进国家差距20～30年，虽然国家已制订可靠性标准，但尚未引起所有企业的足够重视。对产品而言，可靠性越高就越好。可靠性高的产品，可以长时间正常工作（这正是所有消费者需要得到的）；从专业术语上来说，就是产品的可靠性越高，产品可以无故障工作的时间就越长。二、可靠性的重要性调查结果显示（如某公司市场部2001年调查记录）：“对可靠性的重视度，与地区的经济发达程度成正比”。例如，英国电讯（BT）关于可靠性管理/指标要求有产品寿命、MTBF 报告、可靠性框图、失效树分析（FTA）、可靠性测试计划和测试报告等；泰国只有MTBF 和MTTF的要求；而厄瓜多尔则未提到，只是提出环境适应性和安全性的要求。产品的可靠性很重要，它不仅影响生产公司的前途，而且影响到使用者的安全（前苏联的“联盟11号”宇宙飞船返回时，因压力阀门提前打开而造成三名宇航员全部死亡）。可靠性好的产品，不但可以减少公司的维修费用，而且可以很快就打出品牌，大幅度提升公司形象，增加公司收入。随着市场经济的发展，竞争日趋激烈，人们不仅要求产品物美价廉，而且十分重视产品的可靠性和安全性。日本的汽车、家用电器等产品，虽然在性能、价格方面与我国彼此相仿，却能占领美国以及国际市场。主要的原因就是日本的产品可靠性胜过我国一筹。美国的康明斯、卡勃彼特柴油机，大修期为12000小时，而我国柴油机不过1000小时，有的甚至几十小时、几百小时就出现故障。我国生产的电梯，平均使用寿命（指两次大修期的间隔时期）为3年左右，而国外的电梯平均寿命在10年以上，是我们的3倍；故障率，国外平均为0.05次，而我国为1次以上，高出20倍，这样的产品怎么有竞争力呢！因此要想在竞争中立于不败之地，就要狠抓产品质量，特别是产品可靠性，没有可靠性就没有质量，企业就无法在激烈的竞争中生存和发展。因此，可靠性问题必须引起政府和企业的高度重视，抓好可靠性工作，不仅是关系到企业生存和发展的大问题，也是关系到国家经济兴衰的大问题。（呵呵，这是唱高调的内容，可以不看的……）三、可靠性指标衡量产品可靠性水平有好几种标准，有定量的，也有定性的，有时要用几种标准（指标）去度量一种产品的可靠性，但最基本最常用的有以下几种标准。 1.可靠度R（t）；它是产品在规定条件和规定时间内完成规定功能的概率。一批产品的数量为N，从t = 0时开始使用，随着时间的推移，失效的产品件数逐渐增加，而正常工作的产品件数n(t)逐渐减少，用R(t)表示产品在任意时刻t的可靠度。 2.可靠寿命；它与一般理解的寿命有不同含义，概念也不同，设产品的可靠度为R(t)，使可靠度等于规定值r时的时间tr的，即被定义为可靠寿命。 3.失效率（故障率）λ（t）；它是指某产品（零部件）工作到时间t之后，在单位时间△t 内发生失效的概率。

可靠性评估

可靠性概念理解：可靠性是部件、元件、产品、或系统的完整性的最佳数量的度量。可靠性是指部件、元件、产品或系统在规定的环境下、规定的时间内、规定条件下无故障的完成其规定功能的概率。从广义上讲，“可靠性”是指使用者对产品的满意程度或对企业的信赖程度。可靠性的技术是建立在多门学科的基础上的，例如：概率论和数理统计，材料、结构物性学，故障物理，基础试验技术，环境技术等。可靠性技术在生产过程可以分为：可靠性设计、可靠性试验、制造阶段可靠性、使用阶段可靠性、可靠性管理。我们做的可靠性评估应该就属于使用阶段的可靠性。机床的可靠性评定总则在GB/T23567中有详细的介绍，对故障判定、抽样原则、试验方式、试验条件、试验方法、故障检测、数据的采集、可靠性的评定指标以及结果的判定都有规范的方法。对机床的可靠性评估时，可以在此基础上加上自己即时的方法，做出准确的评估和数据的收集。可靠性研究的方法大致可以分为以下几种： 1）产品历史经验数据的积累； 2）通过失效分析（Failure Analyze）方法寻找产品失效的机理； 3）建立典型的失效模式； 4）通过可靠性环境和加速试验建立试验数据和真实寿命之间的对应关系；5）用可靠性环境和加速试验标准代替产品的寿命认证； 6）建立数学模型描述产品寿命的变化规律； 7）通过软件仿真在设计阶段预测产品的寿命；大致可把可靠性评估分为三个阶段：准备阶段、前提工作、重点工作。准备阶段：数据的采集（《数控机床可靠性试验数据抽样方法研究》北京科技大学张宏斌）用于收集可靠性数据, 并对其量化的方法是概率数学和统计学。在可靠性工程中要涉及到不确定性问题。我们关心的是分布的极尾部状态和可能未必有的载荷和强度的组合, 在这种情形下, 经常难以对变异性进行量化, 而且数据很昂贵。因此, 把统计学理论应用于可靠性工程会更困难。当前，对于数控机床可靠性研究数据的收集方法却很少有人提及, 甚至可以说是一片空白。目前, 可靠性数据的收集基本上是以简单随机抽样为主, 甚至在某些情况下只采用了某一个厂家在某一个时间段内生产的机床进行统计分析。由此所引发的问题就是: 这样收集的数据不能够很好地反映数控机床可靠性的真实状况, 同时其精度也不能够令人满意。由于现在数控机床生产厂家众多、生产量庞大、机床型号多以及成产的批次多，这样都对数据的收集带来了很大的困难。因此，在数据采样时：（1）必须采用合理的抽样方法来得到可靠性数据; （2）简单随机抽样是目前普遍应用的抽样方法,但是必须抽取较大的样本量才能够获得较高的精度和信度; 针对以上的特点有三种数据采集的方法可以选择：简单随机抽样、二阶抽样、分层抽样。（1）简单随机抽样：从总体N个单元中，抽取n个单元，保证抽取每个单元或者几个单元组合的概率相等。

可靠性设计的基本概念与方法

4．6 可靠性设计的基本概念与方法一、结构可靠性设计概念 1．可靠性含义可靠性是指一个产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力；而一个工业产品(包括像飞机这样的航空飞行器产品)由于内部元件中固有的不确定因素以及产品构成的复杂程度使得对所执行规定功能的完成情况及其产品的失效时间(寿命)往往具有很大的随机性，因此，可靠性的度量就具有明显的随机特征。一个产品在规定条件下和规定时间内规定功能的概率就称为该产品的可靠度。作为飞机结构的可靠性问题，从定义上讲可以理解为：“结构在规定的使用载荷／环境作用下及规定的时间内，为防止各种失效或有碍正常工作功能的损伤，应保持其必要的强刚度、抗疲劳断裂以及耐久性能力。”可靠度则应是这种能力的概率度量，当然具体的内容是相当广泛的。例如，结构元件或结构系统的静强度可靠性是指结构元件或结构系统的强度大于工作应力的概率，结构安全寿命的可靠性是指结构的裂纹形成寿命小于使用寿命的概率；结构的损伤容限可靠性则一方面指结构剩余强度大于工作应力的概率，另一方面指结构在规定的未修使用期间内，裂纹扩展小于裂纹容限的概率．可靠性的概率度量除可靠度外，还可有其他的度量方法或指标，如结构的失效概率F(c)，指结构在‘时刻之前破坏的概率；失效率^(()．指在‘时刻以前未发生破坏的条件下，在‘时刻的条件破坏概率密度；平均无故障时间MTTF(MeanTimeToFailure)，指从开始使用到发生故障的工作时间的期望值。除此而外，还有可靠性指标、可靠寿命、中位寿命，对可修复结构还有维修度与有效度等许多可靠性度量方法。 2．.结构可靠性设计的基本过程与特点设计一个具有规定可靠性水平的结构产品，其内容是相当丰富的，应当贯穿于产品的预研、分析、设计、制造、装配试验、使用和管理等整个过程和各个方面。从研究及学科划分上可大致分为三个方面。 (1)可靠性数学。主要研究可靠性的定量描述方法。概率论、数理统计，随机过程等是它的重要基础。 (2)可靠性物理。研究元件、系统失效的机理，物理成固和物理模型。不同研究对象的失效机理不同，因此不同学科领域内可靠性物理研究的方法和理论基础也不同． (3)可靠性工程。它包含了产品的可靠性分析、预测与评估、可靠性设计、可靠性管理、可靠性生产、可靠性维修、可靠性试验、可靠性数据的收集处理和交换等．从产品的设计到产品退役的整个过程中，每一步骤都可包含于可靠性工程之中。由此我们可以看出，结构可靠性设计仅是可靠性工程的其中一个环节，当然也是重要的环节，从内容上讲，它包括了结构可靠性分析、结构可靠性设计和结构可靠性试验三大部分。结构可靠性分析的过程大致分为三个阶段。一是搜集与结构有关的随机变量的观测或试验资料，并对这些资料用概率统计的方法进行分析，确定其分布概率及有关统计量，以作为可靠度和失效概率计算的依据。

设备软件可靠性测试

设备软件可靠性测试设备为达到连续可运行目标，除了在硬件设计中考虑器件可连续无故障运行外，很重要的方面是软件在各种条件下可经受考验，持续工作。这需要在实现基本功能前提下，在软件中设计一系列容错性逻辑去保证。为全面评估软件容错性和故障恢复能力，测试需要制造或模拟一系列条件，包括内部硬件故障条件、外部恶意攻击条件、偶发过载条件、软件资源耗尽条件、周边环境故障条件以及长时间正常负荷持续运行模拟。为了在产品开发的不同阶段组织针对性测试，这些测试行为又被明确定义并归类。测试分类 1、协议健壮性测试协议健壮性测试是为了找出特定协议的具体实现代码的弱点。是一种以破坏性手段去尝试运行软件的行为，通过用户接口的异常输入，使用异常协议消息交互引导软件进入未定义或未保护的状态。对软件系统而言，合法输入组合以外的输入往往超出正常输入的组合，软件运行中总会遇到一些预期之外的输入。因此，软件需要有严格的合法性检查才能避免进入未知状态。协议健壮行测试的目标就是尽可能找出软件保护不周的问题。在软件测试的早期阶段进行的参数边界值测试就属于健壮性测试的一部分。比如一个用户接口接受1-100的整数输入，那么1和100就是合法边界，大于100和小于1的输入都是非法输入。其他非整数型的输入也属于非法值，包括故意破坏检查输入条件的代码的一些组合（如超长输入值，空输入，格式化字符等）。软件面对的接口除了最终用户可见的部分之外，还有大量的软件组件之间的不可见部分，以及设备之间的通信协议接口。除了单一输入的简单合法性判断，软件在组合输入和特定状态下可接受输入的定义更为复杂。为确认软件在各种条件下的运行正常，测试需要尝试尽可能多的组合。复杂的通信协议除了定义有逻辑化结构的报文格式，还有一系列的内部状态，要测试人员完全手工方式遍历这些状态，并且构造所有可能的异常组合输入条件是无法想象的，因此需要专用的测试工具和仪器专门检测软件对各种协议变异报文的处理。目前，商用化的测试工具已经很多，比如IxDefend协议健壮性测试套件和MuDynamics的fuzzing测试套件是比较强大的。为了达成在特定状态下注入错误，测试套件需要先完成一些合法的交互过程，使被测目标达到预设状态，然后再注入异常。复杂的协议需要事先配置很多参数去达成这种交互，而变异输入的变化和组合数量非常庞大，一个复杂协议经常达到几十万甚至上百万的测试用例，尽管有自动化测试工具，这种测试运行也要耗费大量的时间。因此，对参数的调整是测试需要关注的一个重要方面。从系统测试的角度，观测协议健壮性的测试结果是比较困难的，一般是从系统外部观察整机是否存在异常，正在被测试的协议功能有没有停止响应，正常用户请求是否得到及时处理，设备的性能有没有下降。最容易被观测到现象是系统死锁或重启，系统性能变化或主要功能异常也能被及时发现。而一些细微的功能异常或资源耗费，很容易被测试人员忽视，在这里，测试工具也无能为力。以IxDefend测试TLS-Server举例。完成测试仪器与被测试设备的物理连接，并且将端口配置IP地址，开启TLS-Server服务。通过测试仪器的GUI控制界面装入TLS Server测试套件，。配置TLS Server测试所需要的参数，包括被测试设备IP、TLS服务端口、超时时间等，。点击开始按钮启动测试运行。

11种方法检测软件可靠性

11种方法检测软件可靠性软件的安全可靠性是衡量软件好坏的一个重要标准，安全性指与防止对程序及数据的非授权的故意或意外访问的能力有关的软件属性，可靠性指与在规定的一段时间和条件下，软件能维持其性能水平能力有关的一组属性。具体我们可以从以下几个方面来判断： 1.用户权限限制。软件是否按功能模块划分用户权限，权限划分是否合理，考察超级用户对各个用户的权限管理是否合理，包括修改用户的登录资料等。 2.用户和密码封闭性。软件对用户名和密码有无校验，有无保护措施，尤其对密码有无屏蔽功能。 3.系统对用户错误登录的次数限制。软件对用户错误登录有无次数限制，一般做法是连续三次登录失败就退出系统。 4.留痕功能。软件是否提供操作日志，比如某用户登录的时间，查询、修改或删除的动作以及离开的时间等。 5.屏蔽用户操作错误。考察对用户常见的误操作的提示和屏蔽情况，例如可否有效避免日期的录入错误或写入无效的日期。 6.错误提示的准确性。当用户操作错误或软件发生错误时，能否有准确清晰的提示，使用户知道造成错误的原因。例如当用户未输入完有效信息时存盘，系统应当给出关于未输入项的提示。 7.错误是否导致系统异常退出。考察软件运行的稳定性，当软件发生一般错误或严重错误时，软件是否会自动退出。 8.数据备份与恢复手段。主要针对有数据存储需要的软件，有的软件依靠数据库操作系统本身的备份与恢复机制，这需要用户具备一定的操作知识；好的软件会提供备份与恢复的操作，不需要用户直接对数据库系统进行操作。 9.输入数据有效性检查。当用户输入的数据有错时，软件应能判断数据的有效性，避免无效数据的生成。 10.异常情况的影响。在程序运行过程中进行掉电等试验，考查数据和系统的受影响程度；若受损，是否提供补救工具，补救的情况如何。 11.网络故障对系统的影响。当网络中断连接时，是否会造成数据的丢失。

可靠性的基本概念知识

可靠性的基本概念知识一、可靠性产品在规定的条件下和规定的时间内，完成规定功能的能力称为可靠性。可靠性的概率度量称为可靠度。这里的产品指的是新版ISO)9000中定义的硬件和流程性材料等有形产品以及软件等无形产品。它可以大到一个系统或设备，也可以小至一个零件。产品终止规定功能就称为失效，也称为故障。产品按从发生失效后是否可以通过维修恢复到规定功能状态，可分为可修复产品和不可修复产品。如汽车属于可修复产品，日光灯管属不可修复产品。习惯上，终止规定功能，对可修复产品称为故障，对不可修复产品称为失效。可靠性定义中的“三个规定”是理解可靠性概念的核心。“规定条件”包括使用时的环境条件和工作条件。产品的可靠性和它所处的条件关系极为密切，同一产品在不同条件下工作表现出不同的可靠性水平。一辆汽车在水泥路面上行驶和在砂石路上行驶同样里程，显然后者故障会多于前者，也就是说使用环境条件越恶劣，产品可靠性越低。“规定时间”和产品可靠性关系也极为密切。可靠性定义中的时间是广义的，除时间外，还可以是里程、次数等。同一辆汽车行驶1万公里时发生故障的可能性肯定比行驶1千公里时发生故障的可能性大。也就是说，工作时间越长，可靠性越低，产品的可靠性和时间的关系呈递减函数关系。“规定的功能”指的是产品规格书中给出的正常工作的性能指标。衡量一个产品可靠性水平时一定要给出故障(失效)判据，比如电视机图像的清晰度低于多少线就判为故障要明确定义，否则会引起争议。因此，在规定产品可靠性指标要求时一定要对规定条件、规定时间和规定功能给予详细具体的说明。如果这些规定不明确，仅给出产品可靠度要求是无法验证的。产品的可靠性可分为固有可靠性和使用可靠性。固有可靠性是产品在设计、制造中赋予的，是产品的一种固有特性，也是产品的开发者可以控制的。而使用可靠性则是产品在实际使用过程中表现出的一种性能的保持能力的特性，它除了考虑固有可靠性的影响因素之外，还要考虑产品安装、操作使用和维修保障等方面因素的影响。产品可靠性还可分为基本可靠性和任务可靠性。基本可靠性是产品在规定条件下无故障的持续时间或概率，它反映产品对维修人力的要求。因此在评定产品基本可靠性时应统计产品的所有寿命单位和所有故障，而不局限于发生在任务期间的故障，也不局限于是否危及任务成功的故障。任务可靠性是产品在

可靠性工程每章基本概念及复习要点

复习要点：可靠性广义可靠性失效率 MTTF（平均寿命） MTBF（平均事故间隔）维修性有效性修复度最小路集及求解最小割集及求解可靠寿命中位寿命特征寿命研究可靠性的意义可靠性定义中各要素的实际含义浴盆曲线可靠性中常见的分布简述串联系统特性简述并联系统特性简述旁联系统特性简述r/n系统的优势并－串联系统与串－并联系统的可靠性关系马尔可夫过程可靠性设计的重要性建立可靠性模型的一般步骤降额设计的基本原理冗余(余度)设计的基本原理故障树分析优缺点广义可靠性：包括可靠性、维修性、耐久性、安全性。可靠性:产品在规定时期内规定条件规定的时间完成规定功能能力。耐久性：产品在规定的使用和维修条件下，达到某种技术或经济指标极限时，完成规定功能能力。安全性：产品在一定的功能、时间、成本等制约条件下，使人员和设备蒙受伤害和损失最小的能力可靠度R(t)：产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率累积失效概率F(t)：也称不可靠度，产品在规定条件下和规定时间内失效的概率失效概率密度f(t)：产品在包含t的单位时间内发生失效的概率失效率λ(t):工作到t时刻尚未失效的产品，在该时刻t后的单位时间内发生失效的概率。基本：实验室条件下。应用：考虑到环境，利用，降额和其它因素的实际使用环境条件下。任务：元器件在执行任务期间，即工作条件下的基本不可修产品平均寿命MTTF：指产品失效前的平均工作时间可修MTBF：指相邻两次故障间的平均工作时间，称为平均无故障工作时间或平均故障间隔时间维修性：在规定的条件下使用的可维修产品，在规定的时间内，按规定的程序和法进行维修时，保持或恢复到能完成规定功能的能力维修度M(t)：是指在规定的条件下使用的产品发生故障后，在规定的时间(0，t)内完成修复的概率。修复率μ(t)：修理时间已达到某一时刻但尚未修复的产品在该时刻后的单位时间内完成修理的概率。平均修复时间MTTR：可修复的产品的平均修理时间，其估计值为修复

软件可靠性模型综述(完整资料).doc

【最新整理，下载后即可编辑】软件可靠性模型综述可靠性是衡量所有软件系统最重要的特征之一。不可靠的软件会让用户付出更多的时间和金钱, 也会使开发人员名誉扫地。IEEE 把软件可靠性定义为在规定条件下, 在规定时间内, 软件不发生失效的概率。该概率是软件输入和系统输出的函数, 也是软件中存在故障的函数, 输入将确定是否会遇到所存在的故障。软件可靠性模型，对于软件可靠性的评估起着核心作用，从而对软件质量的保证有着重要的意义。一般说来，一个好的软件可靠性模型可以增加关于开发项目的效率，并对了解软件开发过程提供了一个共同的工作基础，同时也增加了管理的透明度。因此，对于如今发展迅速的软件产业，在开发项目中应用一个好的软件可靠性模型作出必要的预测，花费极少的项目资源产生好的效益，对于企业的发展有一定的意义。 1软件失效过程 1.1软件失效的定义及机理当软件发生失效时，说明该软件不可靠，发生的失效数越多，发生失效的时间间隔越短，则该软件越不可靠。软件失效的机理如下图所示：

1）软件错误（Software error）：指在开发人员在软件开发过程中出现的失误，疏忽和错误，包括启动错、输入范围错、算法错和边界错等。 2）软件缺陷（Software defect）：指代码中存在能引起软件故障的编码，软件缺陷是静态存在的，只要不修改程序就一直留在程序当中。如不正确的功能需求，遗漏的性能需求等。 3）软件故障（Software fault）：指软件在运行期间发生的一种不可接受的内部状态，是软件缺陷被激活后的动态表现形式。 4）软件失效（Software failure）：指程序的运行偏离了需求，软件执行遇到软件中缺陷可能导致软件的失效。如死机、错误的输出结果、没有在规定的时间内响应等。从软件可靠性的定义可以知道，软件可靠性是用概率度量的，那么软件失效的发生是一个随机的过程。在使用一个程序时，在其他条件保持一致的前提下，有时候相同的输入数据会得到不同的输出结果。因此，在实际运行软件时，何时遇到程序中的缺陷导致软件失效呈现出随机性和不稳定性。所有的软件失效都是由于软件中的故障引起的，而软件故障是一种人为的错误，是软件缺陷在不断的测试和使用后才表现出来的，如果这些故障不能得到及时有效的处理，便不可避免的会