01.可用度的概念及分类

    可用度是指在指定时间范围内，设备能处于正常工作状态的时间百分比，用于表征功能的持续性，反映的是设备长期工作能力。设备可用度越高，则表明设备具有更强的长期运行能力，且所需的维修成本（包含时间和费用成本）更低。通常情况下，可用度被认为是综合评估设备可靠性和维修性的指标。根据使用场景和条件的不同，形成了不同的可用度及其评估方法，有任意时刻或任意时段的可用度，有反应一段时间内的设备可用情况的平均可用度，也有基于极限思想的稳态可用度。

    对于综合环境试验系统而言，其可用度是在系统安装到位后，在保障资源、使用条件和任务要求既定的条件下，当有试验需求时系统能投入使用的能力。根据实际使用情况，综合环境试验系统不能工作时间主要包括系统修复时间Tcm、系统保养时间Tpm、保障延误时间Tpd和管理延误时间Tmd；能工作时间包括试验准备时间Ts和试验实施时间T0。则综合试验系统的可用度可表示为：

    实际计算中，环境可靠性试验系统可用度A可以用系统能够完成试验的时间与总工作时间的比值计算。

02.环境可靠性试验系统可用度评估模型

    系统可用度可认为是系统或部件在特定的使用及维保条件下，在给定的时间内能够完成规定功能的一种能力。一般可以表示为能工作时间与全部任务周期（能工作时间与不能工作时间的和）的比值，而将这种比例通过状态概率的方式加以量化，进而形成了可用度的评估模型。系统可用度的高低取决于其本身的可靠性与维修性。可用度的研究主要集中在两个方面：一方面是以可用度指标为目标函数的优化问题；另一方面是对可用度指标为约束条件的优化问题。系统可用度是指多部件（分系统），具有多种失效模式下，设备可用的失效相关可靠性模型。

    1）环境可靠性试验系统运行状态

    环境可靠性试验系统用于对被测件进行温度、湿度、振动在内的环境可靠性试验，由于根据试验大纲要求，不同条件可根据持续时间，进行相关条件的单独或组合使用。以传统温度+振动可靠性试验任务为例。根据任务执行过程和特点，可形成环境可靠性试验系统运行流程，如图3所示。

图3 环境可靠性试验系统运行流程图

    根据试验任务周期运行的特点，可以梳理出系统运行的五个核心过程，包括试验任务准备、系统检查与保养、试验系统运行、试验系统维修、试验系统复位。其中，不论是对被测件进行安装调试，还是对试验系统进行检查和保养，都属于准备状态（R状态）。另外，加上系统正常时的运行状态（N状态），系统维修时的故障状态（F状态），可抽象出R、N、F三种试验设备状态。

    2）环境可靠性试验系统可用度评估

    根据试验系统规模的大小，环境可靠性试验设备一般有多联箱和多联台组合。常见的有单箱单台的试验系统、三箱三台的试验系统、以及六箱六台的试验系统。根据系统可用度的概念和评价方法，在大型综合环境试验系统开展三综合试验时，每个子系统内的不同功能单元缺一不可、不可替代，因此，各功能单元间为串联关系。即有：

    而各套综合环境试验子系统是相同功能组合的规模累加，在子系统有备用的情况下可替换（环境试验箱一般均有备份机组），各子系统间为并联关系。即有：

    某环境可靠性试验系统由一套环境试验箱子系统H和一套振动台子系统Z两个部件组成，只有两个部件都故障后才能对系统进行维修，同一时间只能维修一个故障部件。环境试验箱的故障率为λ1，振动台的故障率为λ2，环境可靠性试验设备的平均修复时间为MTTR，修复率r为1/MTTR。

图4 环境可靠性试验系统状态转化模型

其中，状态1为环境试验箱H和振动Z均正常工作，其他状态如表2所示。

表2 环境可靠性试验设备状态

则稳态方程有：

根据系统稳态可用度状态转移矩阵为：

则可用度A有：

    根据2015年投入使用的一套三综合试验设备的年度运行数据分析，其中，环境试验UC40A故障率有λ1= 0.07；振动台SAI180A故障率λ2= 0.04。又根据环境试验箱的平均修复时间为18.8小时，则环境试验箱的修复率为rh=0.05，振动台的平均修复时间为15.7小时，则振动台的修复率为rz=0.06，因此，系统修复率以低修复率为准，即系统修复率为0.05。则该套环境可靠性试验系统的P1=0.15，P2=P3=0.26，即可用度为：A=P1+P2+P3=0.67。