知识点

串并联系统的可靠性

定义

设系统由 nn 个元件组成,各元件是否正常相互独立,第 ii 个元件正常的概率为 pip_i。把“系统工作”写成元件状态的交事件或它的对立事件,就能直接套用独立性的乘法公式。

  • 串联系统:所有元件都正常时系统才工作,因此 P(系统工作)=∏i=1npi.P(\text{系统工作})=\prod_{i=1}^{n}p_i.
  • 并联系统:至少一个元件正常时系统就工作。用对立事件“全部失效”计算: P(系统工作)=1−∏i=1n(1−pi).P(\text{系统工作})=1-\prod_{i=1}^{n}(1-p_i).

串联系统把各元件的可靠概率相乘,并联系统则把各元件的失效概率相乘后取补。混合结构先分解成串联、并联子块,再逐块套用这两条公式。

例子

串联与并联的可靠概率

两个元件相互独立,正常的概率分别为 p1=0.9p_1=0.9、p2=0.8p_2=0.8。

串联时两个元件都要正常:

P(工作)=0.9×0.8=0.72.P(\text{工作})=0.9\times0.8=0.72.

并联时至少一个正常,用对立事件“两个都失效”:

P(工作)=1−(1−0.9)(1−0.8)=1−0.1×0.2=0.98.P(\text{工作})=1-(1-0.9)(1-0.8)=1-0.1\times0.2=0.98.

交互探索

假设各元件独立且有相同的工作概率。改变元件个数和单个元件的可靠性,比较全部正常与至少一个正常的概率。

串联和并联系统的可靠性怎样比较?

比较独立同可靠性元件组成的串并联系统。

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题集

练习

  1. 三个元件相互独立,每个元件正常的概率都是 0.90.9。

    1. 三者串联时系统工作的概率为 。

      参考解答

      串联要求全部正常,概率为 0.93=0.7290.9^3=0.729。

    2. 三者并联时系统工作的概率为 。

      参考解答

      并联用对立事件“全部失效”:1−(1−0.9)3=1−0.001=0.9991-(1-0.9)^3=1-0.001=0.999。