可恃性分析技術

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說明可恃性分析技法的國際標準為IEC 60300-3-1。IEC 60300-3-1有兩個版本：

• IEC 60300-3-1:1991及
• IEC 60300-3-1:2003。
  

IEC 60300-3-1:2003 將可恃性分析方法分為「基本方法」及「精選支援方法」兩部分，其中基本方法有12項，輔助方法有9項，總共有21種技法。其中基本方法，包括：失效率預估、故障樹分析、事件樹分析、可靠度方塊圖分析、馬可夫分析、派翠網分析、失效模式與效應分析、危害與操作分析、人員可靠度分析、應力強度分析、真值表、統計可靠度分析；精選輔助方法，包括：潛行線路分析、最惡劣狀況分析、變異數模擬模型、軟體可靠度工程、有限元素分析、原因與效應圖、失效通報分析與改正行動系統。

Dependability analysis techniques are used for the review and prediction of the reliability, availability, maintainability and safety measures of a system.  Dependability analyses are conducted mainly during the concept and definition phase, the design and development phase and the operation and maintenance phase at various system levels and degrees of detail to order to evaluate and determine the dependability measures of a system or an installation.  They are also used to compare the results of the analysis with specified requirements.  
可恃性分析技法用以審查與預估系統的可靠度、可用度、維護度與安全性度量。可恃性分析主要在概念與定義階段、設計與開發階段及操作與維護階段，針對不同的系統層級及細節程度，作為評估與決定一個系統或一個安裝的可恃性度量。這些技術同時也可以用以比較分析結果與特定要求。

The analysis techniques described in this part of IEC 60300 are used for the prediction, review and improvement of reliability, availability and maintainability of an item.  
國際可恃性標準 IEC 60300 系列中的 IEC 60300-3-1 詳述可恃性分析技術。

These analyses are conducted during the concept and definition phase, the design and development phase and the operation and maintenance phase, at various system levels and degrees of detail, in order to evaluate, determine and improve the dependability measures of an item.  They can also be used to compare the results of the analysis with specified requirements.  
這些分析技術主要作為預估、審查與改善物品的可靠度、可用度與維護度之用。這些分析方法可在概念與定義階段、設計與發展階段、及營運與維護階段，就各種系統層級及細節程度，進行分析，以便評估、決定及改善物品的可恃性度量。這些分析方法同時可應用在與特定要求的分析結果作比較。

In order to deliver meaningful results, the analysis should consider all possible contributions to the dependability of a system: hardware, software, as well as human factors and organizational aspects.  
為提出有意義的結果，分析工作應該考量所有可能影響系統可恃性的項目，包括：硬體、軟體、以及人員因子與組織方面。

IEC 60300-3-1:2003 指出，可恃性分析程序包括下列工作：

• 系統定義
• 可恃性需求/目標定義
• 可恃性需求配當
• 可恃性分析：分為(1) 定性分析與(2) 定量分析，其中定性分析又分為功能系統架構分析、失效模式效應與關鍵性分析、失效退化機制分析、故障失效路徑分析、維護度分析、診斷覆蓋率分析、故障避免分析、維護與修理策略決定；定量分析又分為：可靠度與可用模型、參考數值定義、可恃性數值分析、組件關鍵性與敏感性分析。
• 審查與建議
  

IEC 60300-3-1:2003 表2：可恃性分析方法特性

方法

適合複雜系統

適合新系統設計

定量分析

適合故障組合

適合處理後果相關性

可用於相關事件

由上而下或由下而上

適用於可恃性配當

必要克服(從低到高)

接受性與通用性

需要輔助工具

合理性檢查

工具可用性

IEC 標準

失效率預估

否

是

是

否

否

否

由下而上

是

低

高

平均

是

高

61709

故障樹分析(FTA)

是

是

是

是

否

否

由上而下

是

平均

高

平均

是

高

61025

事件樹分析(ETA)

不建議

不建議

是

不建議

是

是

由下而上

不建議

高

平均

平均

是

平均

可靠度方塊圖分析(RBD)

不建議

不建議

是

是

否

否

由上而下

是

低

平均

平均

是

平均

61078

馬可夫分析

是

是

是

是

是

是

由上而下

是

高

平均

高

否

平均

61165

派萃網分析

是

是

是

是

是

是

由上而下

是

高

低

高

否

低

失效模式與效應分析(FMEA)

不建議

不建議

是

否

否

否

由下而上

不建議

低

高

低

是

高

60812

危害與操作分析(HAZOP)

是

是

否

否

否

否

由下而上

否

低

平均

低

是

平均

61882

人員可靠度分析

是

是

是

是

是

是

由下而上

否

高

高

平均

是

平均

應力強度分析

不適用

不適用

是

不適用

不適用

否

不適用

否

高

平均

高

是

平均

真值表

否

是

是

是

否

否

不適用

是

高

平均

高

否

低

統計可靠度方法

是

是

是

是

是

是

不適用

不建議

高

平均

高

平均

低

60300-3-5

可恃性分析技法概要說明 (IEC 60300-3-1:2003 附錄 A)：
A.1 基本方法
A.1.1 失效率預估
A.1.1.1 說明
失效率預估大多應用在概念定義與設計初期，推定設備與系統失效率。亦可在製造階段作為產品改善之用。
A.1.1.2 應用

• 零件計數法：根據零件之參考條件，預估失效率。
• 零件應力法：根據零件之操作條件，預估失效率。
• 類似分析法：比較新設計設備與既有設備之性能資料，預估可靠度。
  

A.1.1.3 關鍵項目
失效率預估法假設條件：

• 組件為邏輯串聯（每一項都是系統所必需的）。
• 組件失效率為常數。
• 組件失效彼此獨立。
  

類似分析法考量因素：

• 操作與環境條件
• 設計性質
• 可靠度保證過程
• 製造過程
• 維護過程
• 組件與材料
  

A.1.1.4 利益

• 只需要提供參考資料及模型，分析所需時間與成本低。
• 必要的輸入資訊與資料少，可用於設計與發展初期階段。
  

A.1.1.5 限制

• 無法考量系統功能架構(亦即較低層級複聯)，只能使用零件計數法處理簡單結構。
• 預估的精確程度不高，特別是小型次系統或限量生產，因為出版或蒐集得到資料，需要較大樣本才具統計意義。
• 無法評估失效模式與機制，及其效應。
  

A.1.2  故障樹分析 (FTA)
A.1.2.1 說明
故障樹為由上而下分析產品可恃性方法，根據影響產品性能、安全性、經濟性、或其他特定特性所定義不希望存在的產出結果，識別與分析造成或引發這些結果的原因。
故障樹可以建構提供系統可靠度預估的模型，以便在產品設計階段進行權衡分析。
作為偵測及定量評估故障原因之用的工具，對於已知或可疑的效應，是識別及評估其失效模式與原因有效的方法。
A.1.2.2 應用
故障樹分析有兩層應用：識別已知失效之原因，以及失效模式分析和可恃性建模與預估工具。
FTA可用於研究潛在故障、其模式與原因，在設計過程中定量評估對系統不可用度的貢獻。
A.1.2.3 關鍵項目
故障樹的關鍵項目為：

• 閘門與事件；
• 切割集。
  

閘門代表產出，事件代表閘門的輸入。書本或軟體對於某些特定閘門有不同的表示符號，不過對於基本閘門的圖形符號則相當一致。
A.1.2.4 利益

• 可以從設計初期開始應用，隨著設計發展同步展開分析細節。
• 利用圖形符號，識別及記錄特定效應的故障邏輯路徑，使用布林代數追溯基本原因。
• 可以輕易地將邏輯模型轉換為相對應的機率度量。
  

A.1.2.5 限制

• FTA無法正確地表達事件的時間或次序相關性。
• FTA對於處理系統型態重組或狀態相關行為有相當的限制。
  

結合FTA與馬可夫模型，將故障樹的基本事件視為馬可夫模型，可以獲得這些限制的互補效果。


A.1.3 事件樹分析 (ETA)
A.1.3.1 說明
事件樹考量初始事件或系統失效的各種可能後果， 事件樹結合故障樹可以獲得相當有效的結果，事件樹的根源可以視為故障樹的頂端事件，此種組合稱為因果分析，FTA分析初始事件的原因、ETA分析其後果。
A.1.3.2 應用
A.1.3.3 關鍵項目
A.1.3.4 利益
A.1.3.5 限制


A.1.4 可靠度方塊圖 (RBD)
A.1.4.1 說明
可靠度方塊圖為系統分析法，以圖形符號代表次系統及(或)組件，說明系統的邏輯架構， 利用方塊圖(次系統或組件)的邏輯連結關係，表示系統成功路徑。
A.1.4.2 應用
方塊圖為完成產品定義的第一項工作，構成初期概念發展的一部分，在完成計畫定義階段之後應立即進行，完成之後成為需求分析的一部分，當後續詳細資料愈多時，可以持續展開，有助於決策訂定與權衡分析。
A.1.4.3 關鍵項目
建構RBD時，可以採用各種定性分析法：

• 建立系統成功之定義。
• 將系統分解為適合進行可靠度分析目的之功能方塊，有些方塊可以代表系統的次結構，有些可能是表示其他可靠度方塊圖（系統簡化）。
• 執行定性分析：RBD定性評估有各種方法，依照結構類型(可簡化或不可簡化)、可以利用簡單布林技術、真值表、及或通路集與切割集，根據基本組件資料，預估
  

A.1.4.4 利益
A.1.4.5 限制


A.1.5 馬可夫分析
A.1.5.1 說明
A.1.5.2 應用
A.1.5.3 關鍵項目
A.1.5.4 利益
A.1.5.5 限制

A.1.6 派萃網分析
A.1.6.1 說明
A.1.6.2 應用
A.1.6.3 關鍵項目
A.1.6.4 利益
A.1.6.5 限制


A.1.7 失效模式與效應分析 (FMEA)
A.1.7.1 說明
A.1.7.2 應用
A.1.7.3 關鍵項目
A.1.7.4 利益
A.1.7.5 限制


A.1.8 危害與操作性(HAZOP)研究
A.1.8.1 說明
A.1.8.2 應用
A.1.8.3 關鍵項目
A.1.8.4 利益
A.1.8.5 限制


A.1.9 人員可靠度分析
A.1.9.1 說明
A.1.9.2 應用
A.1.9.3 關鍵項目
A.1.9.4 利益
A.1.9.5 限制


A.1.10 應力強度分析
A.1.10.1 說明
A.1.10.2 應用
A.1.10.3 關鍵項目
A.1.10.4 利益
A.1.10.5 限制


A.1.11  真值表
A.1.11.1 說明
A.1.11.2 應用
A.1.11.3 關鍵項目
A.1.11.4 利益
A.1.11.5 限制


A.1.12 統計可靠度方法
A.1.12.1 說明
A.1.12.2 應用
A.1.12.3 關鍵項目
A.1.12.4 利益
A.1.12.5 限制

A.2 精選輔助方法
A.2.1 潛行線路分析 (SCA)
A.2.1.1 說明
A.2.1.2 應用
A.2.1.3 關鍵項目
A.2.1.4 利益
A.2.1.5 限制


A.2.2 最惡劣狀況分析 (WCA)
A.2.2.1 說明
A.2.2.2 應用
A.2.2.3 關鍵項目
A.2.2.4 利益
A.2.2.5 限制


A.2.3 變異數模擬模型
A.2.3.1 說明
A.2.3.2 應用
A.2.3.3 關鍵項目
A.2.3.4 利益
A.2.3.5 限制


A.2.4 軟體可靠度工程 (SRE)
A.2.4.1 說明
A.2.4.2 應用
A.2.4.3 關鍵項目
A.2.4.4 利益
A.2.4.5 限制


A.2.5 有限元素分析 (FEA)
A.2.5.1 說明
A.2.5.2 應用
A.2.5.3 關鍵項目
A.2.5.4 利益
A.2.5.5 限制


A.2.6 零件減額與選用
A.2.6.1 說明
A.2.6.2 應用
A.2.6.3 關鍵項目
A.2.6.4 利益
A.2.6.5 限制


A.2.7 柏拉圖分析
A.2.7.1 說明
A.2.7.2 應用
A.2.7.3 關鍵項目
A.2.7.4 利益
A.2.7.5 限制


A.2.8 原因與效應圖
A.2.8.1 說明
A.2.8.2 應用
A.2.8.3 關鍵項目
A.2.8.4 利益
A.2.8.5 限制


A.2.9 失效通報分析與改善行動 (FRACAS)
A.2.9.1 說明
A.2.9.2 應用
A.2.9.3 關鍵項目
A.2.9.4 利益
A.2.9.5 限制