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系統識別號 U0002-0707201013131100
中文論文名稱 磁碟陣列控制器之可靠度分析
英文論文名稱 Reliability analysis for RAID controller
校院名稱 淡江大學
系所名稱(中) 管理科學研究所企業經營碩士在職專班
系所名稱(英) Executive Master's Program of Business Administration in Management Sciences
學年度 98
學期 2
出版年 99
研究生中文姓名 丘瑞泉
研究生英文姓名 Jui-chuan Chiu
學號 797620407
學位類別 碩士
語文別 中文
口試日期 2010-06-15
論文頁數 65頁
口試委員 指導教授-黃文濤
委員-林玉彬
委員-莊忠柱
中文關鍵字 可靠度  失效樹  韋伯分布 
英文關鍵字 Reliability  Fault tree analysis  Weibull distribution 
學科別分類 學科別社會科學管理學
中文摘要 可靠度工程對於國防軍用武器、航空運輸、醫療儀器、商用系統產品而言,是一種追求品質最佳化的過程,在現今追求高品質的社會環境,品質是造成差異化優勢的重要指標,可靠度越高代表著產品越具有競爭力,越能在商用產品的市場上形成區隔與優勢。因此,系統的可靠度優劣,已成為市場競爭之關鍵因素。
本研究使用以下可靠度方法來提升系統可靠度,(一)失效樹分析(Fault tree analysis,FTA)將不希望發生之故障事件當作頂端事件,再以演繹的方式逐步找出導致該事件發生的失效原因,影響較大者為系統操作之弱點,可做為系統設計改進或增進系統安全性之指標。(二)實地蒐集客戶不良品失效資料,透過實際資料的分析,計算失效控制器之實際使用時間,利用韋伯分布與Relia soft軟體的協助,解析系統可靠度。(三)利用系統可靠度模式,架構出分系統與系統功能方塊圖,再配合適當的成功機率資料進行可靠度配當、估計與分析,選擇最佳改善方案。
本研究參考過去對電子裝備所採用的失效樹分析與韋氏機率紙的運用,以某磁碟陣列控制器為例,藉由實地蒐集客戶不良品失效資料,針對特定的產品思考可能發生的問題,進而深入探究這些問題對產品的影響、影響的程度、發生的原因、發生的頻率,利用定量故障樹分析,估計頂端事件與基本事件的發生機率,協助設計工程人員及早發現產品或工程設計上的弱點造成潛在性的缺陷,再以利潤最大化之可靠度決策,選擇最佳設計改善模式,使產品達成設計目標及顧客的要求,企業也達到最大利潤。
英文摘要 Reliability engineering is very important to commercial product such as military weapon, air transportations and medical instrument etc.. In fact, it is the quality optimization processes. In marketing competition, the higher the quality of a product, the superior it possesses.
This research applies the following method to improve the system reliability. (1) Fault tree analysis(FTA): The failure paths are separated graphically as a faulty tree illustration. An undesired event is considered as a top event. Obviously, this method can be used to find some weaknesses of the system (design) so that some improvement of the system safety can be conducted. (2) Collect function data from customer and based on this data we can estimate the parameters of Weibull density which considered as density of life length of an item (the system). (3) In terms of selling benefit, we define a criterion to compare superiority of two different designs.
This research focuses on RAID. Based on a real data set, we estimate the related parameters in the Weibull distribution which is considered as the distribution of life time of an item in RAID. We propose two different designs which are used to improve the original design. Based on the proposed criterion(see (3)) we have finally decided the superior design. Obviously, the method can be used to find the optimal design if all different designs are considered.
論文目次 目錄
第一章 緒 論 1
1.1 研究動機與背景 1
1.2 研究目的 1
1.3 論文架構 1
第二章 文獻探討 4
2.1失效樹分析法簡介 4
2.2失效樹符號與基本定義 4
2.2.1事項符號與邏輯符號 4
2.2.2失效樹之基本定義 8
2.2.3最小切集(Cut Sets)與最小徑集(Path Sets) 9
2.3布林代數(Boolean algebra) 10
2.4失效數分析之優點與缺點 12
2.5可靠度定義與相關函數 13
2.5.1可靠度(Reliability)定義 13
2.5.2可靠度相關函數 14
2.5.3壽命分佈(Life Distribution) 15
2.5.4可靠度預估—應力分析法 18
2.5.5系統可靠度模式 19
第三章 研究方法 22
3.1 基本假設 22
3.2 研究架構 24
3.3 失效樹分析 25
3.3.1 失效樹分析的實施步驟 25
3.3.2 基本事件的重要度評價 26
3.4 韋伯分布 28
3.4.1韋氏機率紙參數估計方法 28
3.5零件應力分析法 30
3.5.1零件應力分析法實施步驟 30
3.6串並聯系與故障樹圖之轉換 31
3.6.1串聯系與OR閘之FT 圖 31
3.6.2並聯系與AND閘之FT 圖 31
3.7設計改善之最佳化可靠度決策 32
第四章 實例試算 34
4.1 系統簡介 34
4.2 RAID系統之失效樹分析 36
4.2.1 RAID結構重要度分析求最小切集與最小徑集 37
4.2.2 RAID結構重要度係數及頂端事件發生之機率 38
4.2.3 RAID失效樹之解析 39
4.3 控制器之失效樹分析 42
4.3.1 控制器結構重要度分析求最小切集及最小徑集 43
4.3.2 控制器結構重要度的求解 44
4.3.3 控制器失效樹之解析 44
4.4 韋氏分配參數估計 46
4.5 可靠度模式分析 51
4.5.1 零件應力分析法 51
4.5.2 可靠度估算 52
4.5.3 最大利潤之可靠度決策 54
第五章 結論與建議 62

表目錄
表2-1事項符號 6
表2-2 FTA邏輯符號 8
表2-3 布林代數運算定律 10
表2-4「互斥之或」真值表 11
表2-5「互斥或」的運算定律 11
表4-1 失效數據座標 46
表4-2 可靠度相關函數 47
表4-3 各關鍵零件λ值 52

圖目錄
圖2-1 AND閘 7
圖2-2 OR閘 7
圖2-4 FT圖之簡化(OR閘) 12
圖2-5 FT圖之簡化(AND閘) 12
圖2-6 浴缸曲線 15
圖2-7 韋氏分布之機率密度函數曲線 17
圖2-8 韋氏分布之可靠度函數曲線 17
圖2-9 韋氏分布之失效率函數曲線 18
圖2-10串聯系統可靠度方塊圖 19
圖2-11並聯系統可靠度方塊圖 20
圖2-12並串聯系統可靠度方塊圖 20
圖2-13串並聯系統可靠度方塊圖 21
圖2-14 M中取K系統可靠度方塊圖 21
圖3-1 成本VS可靠度關係曲線 23
圖3-2 失效樹分析的實施步驟 26
圖3-3 FT圖之切集 27
圖3-4 FT圖之徑集 28
圖3-5 串聯與OR之關係 31
圖3-6 並聯與AND之關係 32
圖4-1 系統俯視圖 35
圖4-2 Controller之設計架構圖 36
圖4-5 Excel 繪製的韋氏機率紙圖 47
圖4-6 Weibull++7.0所繪製韋氏機率紙圖 48
圖4-7 Reliability VS Time 分析圖 49
圖4-8 Unreliability VS Time 分析圖 49
圖4-9 機率密度函數分析圖 50
圖4-10 Failure rate VS Time 分析圖 50
圖4-11 失效資料之直方圖 51
圖4-12 改善方案一 56
圖4-13 改善方案二 57
圖4-14 方案一利潤趨勢線圖 59
圖4-15 方案二利潤趨勢線圖 61

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