Handbook of Reliability, Availability, Maintainability and Safety in Engineering Design pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Stapelberg, Rudolph Frederick

出品人:

页数:856

译者:

出版时间:2009-3

价格:$ 337.87

装帧:

isbn号码:9781848001749

丛书系列:

图书标签:

• Reliability
• Availability
• Maintainability
• Safety
• Engineering Design
• System Reliability
• Risk Assessment
• Failure Analysis
• Quality Control
• Industrial Engineering

卓越工程的基石：可靠性、可用性、可维护性与安全性在设计中的深度应用 内容简介 本书旨在为现代工程设计领域提供一套全面、深入且高度实用的知识体系，聚焦于系统性能的四大核心要素：可靠性（Reliability）、可用性（Availability）、可维护性（Maintainability）和安全性（Safety）。在当今复杂多变的工程环境中，任何一个关键系统的成功交付与长期稳定运行，都日益依赖于设计阶段对这些要素的严谨集成与前瞻性考量。本书超越了传统理论的阐述，力求在方法论、工具应用及行业实践之间搭建起一座坚实的桥梁。 本书的读者群体主要面向系统工程师、结构设计师、电子电气工程师、制造工程师、质量保证专家，以及在航空航天、汽车制造、能源、医疗设备、信息技术基础设施等高风险或高依赖性行业中工作的专业人士。对于高校中从事工程可靠性、系统工程及风险管理相关课程的学生和研究人员而言，本书亦是极具价值的参考资料。 第一部分：系统性能的理论基础与量化指标 本部分奠定了理解和量化复杂工程系统性能的基础。我们首先深入剖析了可靠性的统计学基础，详细阐述了失效模式与影响分析（FMEA/FMECA）的严谨流程，并介绍了不同生命周期阶段的可靠性增长模型。重点探讨了威布尔分布、指数分布在预测剩余寿命和故障率方面的应用，以及如何利用加速寿命试验（ALT）来缩短验证周期。 随后，我们构建了可用性的评估框架。可用性不再仅仅被视为停机时间的倒数，而是被分解为固有可用性、可达性（或即时可用性）和运营可用性。书中详细介绍了马尔可夫链模型在描述系统状态转换（运行、待修、维修中）方面的强大能力，并提供了如何通过冗余架构（如N+K配置）来系统性提升系统可用性的设计指南。 可维护性部分侧重于“可修复性”的工程实践。我们深入研究了平均修复时间（MTTR）的分解——包括故障诊断时间、决策时间、零件获取时间和实际维修时间。书中提供了设计可诊断性（Design for Diagnostics, DfD）的实操技巧，例如如何集成内建测试（Built-In Test, BIT）功能，并讨论了维护策略，如基于状态的维护（Condition-Based Maintenance, CBM）与预测性维护（Predictive Maintenance, PdM）的实施细节，强调了标准化维修程序（SOP）和模块化设计在缩短停机时间中的关键作用。 安全性的章节则聚焦于风险的识别、量化与缓解。我们区分了“危险”（Hazard）与“风险”（Risk），并详细阐述了基于性能的风险评估方法。本书强调了功能安全（Functional Safety）的概念，特别是对IEC 61508/61511等关键标准的解读，以及如何通过安全完整性等级（SIL）的确定过程来指导设计决策。我们将安全性分析与系统可靠性分析紧密结合，展示了如何通过故障树分析（FTA）和事件树分析（ETA）来量化单一故障或组合故障导致安全事件发生的概率。 第二部分：面向特定挑战的设计方法论 本部分将理论知识应用于具体的工程挑战和设计流程。我们详细介绍了如何将RAMS（可靠性、可用性、可维护性、安全性）要求融入产品生命周期管理（PLM）的早期阶段。 可靠性设计与环境应力筛选： 探讨了如何通过材料选择、应力分析（热应力、机械应力、疲劳分析）和环境测试（如HALT/HASS）来提升产品的固有健壮性。书中特别关注了电子系统的热管理和电磁兼容性（EMC/EMI）对长期可靠性的影响。 可用性与冗余策略的优化： 针对高可用性系统（如数据中心、关键基础设施），本书提供了先进的冗余架构选择指南，包括热备份、冷备份、主动/被动冗余的成本效益分析。我们探讨了如何利用贝叶斯网络来评估复杂系统在不确定环境下的可用性表现。 可维护性与供应链的集成： 深入分析了备件管理和物流对系统可用性的潜在制约。我们提出了“生命周期可维护性分析”（LhMA），评估了备件库存成本、维修技能需求与系统停机成本之间的平衡点，指导工程师设计出易于现场服务和快速部件更换的系统。 安全性与人为因素工程： 认识到大部分系统故障源于人为失误，本部分将人类因素工程（Human Factors Engineering）纳入安全设计流程。我们讨论了界面设计、警报管理系统（Alarm Management）的优化，以最小化操作员的认知负荷和操作错误，从而提高运行阶段的整体安全性。 第三部分：先进工具与数字化转型 本书的最后一部分着眼于工程实践的前沿，介绍了如何利用现代计算工具和数据科学来提升RAMS性能的预测精度和管理效率。 基于模型的系统工程（MBSE）中的RAMS集成： 详细介绍了如何使用SysML等建模语言来描述系统架构、行为和需求，并将可靠性约束作为模型驱动的验证输入。这使得设计团队能够在物理原型制作前，通过仿真来评估不同设计方案的RAMS特性。 预测性维护与大数据分析： 阐述了如何收集和处理来自物联网（IoT）传感器的数据流，利用机器学习算法（如异常检测、时间序列预测）来准确预测部件的剩余有效寿命（RUL），从而将维护工作从被动修复转变为主动干预。书中也讨论了数据隐私和模型可解释性在工业应用中的重要性。 风险管理与合规性报告： 提供了创建综合性RAMS报告的模板和最佳实践，确保设计符合行业监管要求。重点讲解了如何利用自动化工具来生成和维护FMEA、FTA矩阵，保证风险文档与设计变更的实时同步。 通过对理论、方法论、设计实践和前沿工具的系统性梳理，本书为读者提供了应对现代工程挑战的全面工具箱，确保所设计的系统不仅功能强大，而且在整个生命周期内都能达到最高标准的可靠性、可用性、可维护性和安全性。

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