复杂系统可靠性与可用性仿真

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[西] Javier Faulin(哈维尔?福林),[西] Angel A.Juan(安吉拉?胡安),[西] Sebastián Martorell(塞巴斯蒂安?马尔托雷尔),[美] José-Emmanuel Ramírez-Márquez(何塞?埃马努尔?拉米雷斯?马尔克斯) 著,曹军海 译
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  • 仿真
  • 建模
  • 排队论
  • 性能评估
  • 故障诊断
  • 概率论
  • 随机过程
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出版社: 电子工业出版社
ISBN:9787121291616
版次:1
商品编码:12042518
包装:平装
开本:16开
出版时间:2016-09-01
用纸:轻型纸
页数:240
字数:384000
正文语种:中文

具体描述

内容简介

现代人类社会已经离不开大量互联互通的复杂系统,而这些复杂系统在运行中的可靠性和可用性问题,直接关系到人们的日常生活、经济活动、人身安全甚至社会稳定。复杂系统可靠性和可用性的分析与研究一直是各个行业领域专家们关注的热点问题。传统的解析计算模型和方法越来越难于满足人们对复杂系统研究的需求,而仿真技术在复杂系统的分析方面却体现出越来越大的优势。本书由西班牙纳瓦拉公立大学的Javier Faulin教授等人联合编著。本书内容主要分为三部分:第一部分介绍了系统可靠性、可用性仿真的基本方法;第二部分主要关注于仿真方法在解决系统可靠性问题中的应用;第三部分则重点介绍了仿真方法在分析复杂系统的可用性和维修问题方面的有关应用。本书内容既包含了基本理论和方法,也汇集了大量不同行业领域的应用案例,具有非常好的理论性和示范性,为从事复杂系统可靠性和可用性领域研究的学者们提供了非常有价值的参考。

作者简介

曹军海老师是一名从事有关质量与可靠性、产品检测、认证等方面的研究工作,现在工作于中国人民解放军装甲兵工程学院。

Javier Faulin 是纳瓦拉公立大学(西班牙,潘普洛纳)运筹学和统计学副教授。他还是西班牙国家远程教育大学潘普洛纳中心的助理教授。他拥有纳瓦拉公立大学(西班牙,潘普洛纳)的管理科学和经济学博士学位、西班牙国家远程教育大学(西班牙,马德里)的运营管理、物流和运输硕士学位、以及萨拉戈萨大学(西班牙,萨拉戈萨)的数学硕士学位。他曾在纳瓦拉公立大学、西班牙国家远程教育大学(西班牙,马德里)、加泰罗尼亚开放大学(西班牙,巴塞罗那)和萨里大学(英国,萨里,吉尔福德)推广远程网络教学经验。他的研究兴趣包括物流、车辆路径问题及仿真建模和分析,特别是提高仿真分析在实际应用中的技术。他在国际性期刊、书籍和会刊上出版了50多篇有关物流、路径和仿真方面的期刊论文。同样,他曾教了很多有关运筹学和决策方面的课程,并且是20多名学生的硕士论文学术顾问。另外,他还是100多篇运筹学会议著作的作者。他是《应用管理科学国际杂志》编委会成员以及运筹学和管理学研究协会成员。他的电子邮件地址是:javier.faulin@unavarra.es。

目录

第一部分可靠性和可用性的仿真基本原理
第1章基于蒙特卡洛仿真的可用性评估
1.1引言
1.2仿真方法在研究中的应用
1.2.1子集模拟法
1.2.2线性抽样法
1.3仿真方法比较
1.3.1重要度抽样
1.3.2降维法
1.3.3正交轴线法
1.4应用案例1:断裂面模型
1.4.1力学模型
1.4.2结构可靠性模型
1.4.3案例分析
1.4.4结果分析
1.5应用案例2:热疲劳裂纹增长模型
1.5.1力学模型
1.5.2结构可靠性模型
1.5.3案例分析
1.5.4结果分析
1.6结论和方法的不足
附件1马尔科夫链蒙特卡洛仿真
附件2线性抽样算法
参考文献
第2章动态故障树分析:仿真方法
2.1故障树分析:静态与动态
2.2动态故障树门
2.3静态门向动态门的转换
2.4动态故障树的处理方法
2.5动态故障树模型
2.6数值分析方法
2.6.1PAND门
2.6.2SEQ门
2.6.3SPARE门
2.7动态故障树的蒙特卡洛仿真方法
2.7.1PAND门
2.7.2SPARE门
2.7.3FDEP门
2.7.4SEQ门
2.8应用案例1:典型核电站简易电力(交流)供应系统
2.8.1解析分析方法
2.8.2蒙特卡洛方法
2.9应用案例2:NPP中的反应调节系统
2.10总结
参考文献
第3章静态模型蒙特卡洛可靠性评估路径法的分析与改进
3.1概述
3.2传统蒙特卡洛可靠性的仿真评估
3.3路径法
3.4算法鲁棒性分析
3.5方法改进
3.6随机拟蒙特卡洛加速方法
3.6.1拟蒙特卡洛仿真方法
3.6.2随机拟蒙特卡洛方法
3.6.3静态可靠性问题的方法应用
3.6.4数据结果分析
3.7结论
参考文献
第4章可靠性中的变量生成
4.1随机寿命的生成
4.1.1基于密度算法
4.1.2基于风险分析的方法
4.2随机过程的生成
4.2.1计数过程
4.2.2泊松过程
4.2.3更新过程
4.2.4交替更新过程
4.2.5非齐次泊松过程
4.2.6马尔科夫模型
4.2.7其他转换
4.2.8随机过程生成
4.3协变量生存模型
4.3.1加速寿命模型
4.3.2比例风险模型
4.3.3随机寿命生成
4.4结论和进一步阅读文献
参考文献
第二部分可靠性中的仿真应用
第5章基于仿真的公共基础设施可靠性与预防性维修研究方法
5.1简介
5.2仿真的力量
5.3案例分析
5.3.1突发事件响应
5.3.2桥梁的预防性维修
5.4结论
参考文献
第6章数据集成系统的可靠性模型
6.1简介
6.2数据质量概念
6.2.1新鲜度和精确度定义
6.2.2数据集成系统
6.2.3数据集成系统质量评估
6.3数据集成系统质量管理的可靠性评估
6.3.1数据集成系统中的单一状态质量评估
6.3.2基于可靠性的质量行为模型
6.4用于评估数据集成系统可靠性的蒙特卡洛仿真
6.5总结
参考文献
第7章使用解析性可靠性网络等效技术与时间序列仿真方法的电力分配系统
可靠性评估
7.1简介
7.2基本的配电系统可靠性指标
7.2.1基本的负荷点指标
7.2.2基本的系统指标
7.3解析性可靠性网络等效技术
7.3.1通用供电器的定义
7.3.2通用供电器的基本方程
7.3.3网络可靠性等效
7.3.4评估程序
7.3.5举例
7.4时间序列仿真技术
7.4.1元素模型和参数
7.4.2元素参数的概率分布
7.4.3随机数的生成
7.4.4故障负荷点的确定
7.4.5对重叠时间的考虑
7.4.6可靠性指标及其分布
7.4.7仿真程序
7.4.8停止规则
7.4.9举例
7.4.10负荷点与系统指标
7.4.11负荷点指标的概率分布
7.4.12系统指标的概率分布
7.5总结
参考文献
第8章流程工业可靠性、可用性和维修性仿真的应用:案例分析
8.1简介
8.2可靠性、可用性和维修性分析
8.3流程工业中的可靠性工程
8.4流程工业RAM分析的适用性
8.5当前工作的特点及使用的软件
8.6案例分析
8.6.1天然气处理厂可靠性框图建模
8.6.2故障与修理数据
8.6.3阶段图和可变流量
8.6.4隐蔽与降级故障建模
8.6.5维修建模
8.6.6人员与备件资源
8.6.7结果
8.6.8“坏分子”确定
8.6.9费用分析
8.6.10灵敏度分析
8.7结论
参考文献
第9章离散事件仿真与基于模糊规则的系统在结构可靠性与可用性中的潜在应用
9.1简介
9.2结构可靠性的基本概念
9.3元件级与结构级可靠性
9.4基于概率方法的贡献
9.5解析法与基于仿真的方法
9.6仿真在结构可靠性中的应用
9.7对结构可靠性问题我们所采用的方法
9.8数值示例1:结构可靠性
9.9数值示例2:结构可用性
9.10未来工作:增加基于模糊规则的系统
9.11结论
参考文献
第三部分可用性和维修中的仿真应用
第10章维修人力建模:一个人力系统集成师用于估计人力、人员和培训
需求的工具
10.1简介
10.2IMPRINT人力系统集成和MANPRINT工具
10.3了解维修模块
10.3.1系统数据
10.3.2想定数据
10.4维修建模体系结构
10.4.1静态模型――这一切背后的大脑
10.4.2一个简单示例――汇总
10.5结果
10.6更多的强大功能
10.6.1系统数据导入功能
10.6.2性能调节对修复时间的影响
10.6.3可视化功能
10.7总结
参考文献
第11章蒙特卡洛仿真在海上设施的生产可用性分析中的应用
11.1简介
11.1.1海上设施
11.1.2海上设施的可靠性工程特性
11.1.3海上设施的生产可用性
11.2基于蒙特卡洛仿真的可用性估计
11.3案例研究:生产可用性估计
11.3.1系统功能性描述
11.3.2部件故障与修复率
11.3.3生产重新配置
11.3.4维修策略
11.3.5运行信息
11.3.6蒙特卡洛仿真模型
11.4商业化工具
11.5结论
参考文献
第12章仿真用于可维修多组件系统可靠性评估
12.1面向可用性评估的维修建模
12.2一个模拟复杂维修系统的通用方法
12.3Petri网用于可维修系统建模
12.3.1Petri网基础
12.3.2组件建模
12.3.3系统建模
12.4模型仿真与可靠性性能评估
12.5涡轮增压润滑系统性能评估
12.5.1案例研究的表达
12.5.2可维修系统不可用性的评估
12.5.3其他可靠性分析
12.6结论
参考文献
第13章基于仿真的光学无线通信可用性评估
13.1简介
13.2可用性
13.3可用性估计
13.3.1雾模型
13.3.2雨模型
13.3.3雪模型
13.3.4链路预算
13.3.5通过雾事件仿真进行测量设置和可用性估计
13.3.6通过雨事件仿真进行测量设置和可用性估计
13.3.7通过雪事件仿真进行可用性估计
13.3.8混合网络可用度估计:为了提高可用度
13.3.9仿真效果分析
13.4结论
参考文献
编辑简介
索引

前言/序言

前言

复杂系统和人们的生活息息相关,广泛存在于通信网络、计算机、交通运输、海上设施、核电设施及电子电气设备之中。产品可靠性和可用性(R&A)对其他性能指标,如质量和安全性,有着重要影响,因此产品可靠性的设计及可用性的确定对于工程设计和管理人员都是一项十分重要的工作。除此之外,由于常用分析手段在处理实时系统时所表现出的复杂性、低效率及不适用性,使得这一问题的解决变得极其困难。

对于复杂系统而言,在其使用过程中的各个阶段,可靠度的精确计算可以使用不同的方法。但遗憾的是,对于高复杂性系统,在规定的时间内获得系统可靠度的精确值将变得十分困难,甚至是不可能完成的工作。同样的问题也存在于特定维修保障方案下的复杂系统可用度的精确计算。对于上述问题,本书作者认为仿真技术,如蒙特卡洛仿真(MCS)和离散事件仿真(DES)将是唯一可用于解决R&A指标确定问题的有效手段。

本书的主题是通过计算机仿真技术和算法来确定复杂系统可靠性和可用性水平,从而为其在设计和使用阶段的改进与提高提供技术支撑。

硬件或物理设备性能退化,不仅受其使用寿命的影响,而且与其使用强度和环境密切相关。上述硬件设备广泛应用于核电设施、通信网络、计算机系统、轮船和海上设施,以及航空航天等系统中,严酷工作环境所带来的机械强度、化学腐蚀及辐射的影响,将是对产品完整性、稳定性和功能发挥的极大挑战。系统性能的退化不仅存在于硬件系统,该过程也存在于无形系统,如计算软件中。以计算机网络为例,系统工作一段时间后需要定期停机维护,此时需要系统的重新安装,至少系统重启,在此时间段内,主机将暂停服务。最终,在此期间,若系统中任一产品单元(组件或系统、硬件或软件)出现故障,而且没有采取有效的维修策略,系统进程将被取消,系统将停止工作。

可靠性的通常定义是系统或单元在规定条件下和规定时间内无故障地完成规定功能的概率。那么,可用性可定义为系统或单元在一定时间内,在一定维修保障策略和使用条件下完成规定功能的概率。近几十年内,大量与系统维修策略制定和实施相关的工作得到了开展,并且得到了实际应用。当系统某一部件发生故障或将要发生故障,而该部件故障不会对系统故障和状态产生任何影响时,此部件仍将会被维修或者被替换。对于系统管理和设计人员而言,上述维修策略可有效用于短期、中期及长期时效系统可用度的预测,并可用于维修策略改进、单个部件可靠性提高或系统结构发生调整时对系统可用性水平的影响分析。上述过程所获取的信息可确保数据的完整性和安全性,产品的保质期、使用寿命甚至是人的健康预测。总之,上述方法和软件工具的研究具有重要意义,主要表现在:用于支撑系统在某一特定时间内可用状态的预测;为系统可用性的改进和提高提供数据和信息支持。

有不少学者指出,在处理真正的复杂系统时,只有仿真技术,比如MCS,特别是DES,可以用于预测系统的R&A指标。实际上,仿真已经成为解决许多工程难题的强大工具。相对于解析分析而言,仿真方法更为简单。更为重要的是,仿真能够对真实系统活动的细节进行建模描述。此外,仿真能够准确反映系统内部活动和某一特定部件在此期间表现出的可靠性或可用性水平。但该方法也存在一定的不足,由仿真获得的评估结果是由大量数据统计分析得到的,不是精确值。同时,仿真技术还可用于多阶段系统、部件相关性、非完美维修、部件动态活动的系统R&A建模分析。同时,基于仿真的复杂系统可用性研究已经开展。实际上,近年来一些用于复杂系统R&A分析的商业仿真工具已经完成了开发。

任一系统将随着使用期限的增加变得不可靠,而当其不能完成规定功能任务时就被认为系统失效。而致命性的故障将导致严重的经济损失,对人类和环境带来破坏性的影响。因此,系统故障的准确预测被认为是对复杂系统R&A研究最大的挑战。不管是从重要性还是难度上来看,仿真技术都是独立于传统精确R&A分析方法之外的有效工具,对于复杂系统分析手段的扩展具有十分重要的意义。

因此,本书涉及了复杂系统的仿真与R&A,这两个主题通常不会放到一起研究。本书可分为三部分。

第一部分:可靠性和可用性的仿真基本原理。

第二部分:可靠性中的仿真应用。

第三部分:可用性和维修中的仿真应用。

每一部分都包括了不同内容,体现了以下意图:

第一部分:在与R&A相关的不同理论平台上具体描述一些运行仿真的方法。

第二部分:展示仿真在研究和可靠性决策有关的不同情景中的一些有意义的应用。

第三部分:讨论仿真在研究和可用性决策有关的不同案例中的一些有趣应用。

第一部分提出了一些基于R&A仿真原理的新应用理论成果,这一部分由四章组成。第1章由Zio和Pedroni撰写,描述一些有趣的使用MCS进行可靠性精确估计的应用。第2章由K�盌urga Rao等撰写,通过仿真建立动态决策诊断树,同时给出了实例。Cancela等在第3章改进了基于路径的蒙特卡洛可靠性评估法。第4章由Leemis撰写,介绍了几类生成变量的仿真方法。这一部分是全书的核心部分,让读者对基于R&A的仿真有一个全面的认识。

第二部分和第三部分是紧密联系的,这两部分展现了仿真在本书两大主题领域(可靠性和可用性)中的应用。第二部分是关于可靠性的仿真应用,第三部分是关于可用性和维修仿真的一些其他应用。但是,这种分类并不是绝对的,因为这两个方面本来就联系紧密。

第二部分由5章组成,包括一些可靠性仿真的实用案例。因此,第5章给出了系统可靠性和预防性维修仿真的基本框架。在接下来的章节中,Marotta等讨论了数据集成系统中的可靠性模型,对前几章的观点进行了总结归纳。第6章与第7章分别利用解析法和仿真法对电力分配系统可靠性进行了研究,并对结果进行了对比分析。这是本书中最具有创新意义的应用尝试。第8章介绍了用reliasoft软件分析工业制造的过程。第9章主要介绍了使用离散事件仿真和模糊决策方法研究建筑和民用工程领域中的系统可靠性。

第三部分包括4章。第10章介绍了维修保障人员仿真建模方法,相对于某些常规仿真工具描述的维修问题而言将是一个好的应用研究。Kwang Chang等在第11章中给出了一个关于海上设施可用性评估案例应用。Zille等在第12章中阐述了仿真在研究多部件系统维护中的应用。最后,Farukh Nadeem和Erich Leitgeb在第13章中描述了一个可以用来研究光学无线通信可用性的仿真模型。

本书适用于工业工程实践人员(系统工程师和管理人员),以及R&A领域的研究人员。此外,本书还适用于R&A研究方向的研究生。

在这里,我们要感谢各个章节的作者,正是他们的齐心协力和对我们咨询的快速回应,才使得这本手册按期完成。我们衷心感谢Springer出版社编辑Anthony Doyle先生的帮助和鼓励。同时,也要感谢包括Claire Protherough先生在内的所有为这本书的出版做出贡献的员工。

Javier Faulin

纳瓦拉公立大学,潘普洛纳,西班牙

Angel A�盝uau

加泰罗尼亚开放大学,巴塞罗那,西班牙

Sebasti�~n Martorell

巴伦西亚理工大学,巴伦西亚,西班牙

Jos′e-Emmanuel Ramírez-M�~rquez

史蒂文斯理工大学,霍博肯,新泽西州,美国



《工程系统故障预测与健康管理》 本书深入探讨了现代工程系统在复杂运行环境下,如何实现从被动故障响应到主动故障预测与健康管理(PHM)的战略性转变。 PHM作为一项综合性的技术,旨在通过对系统状态的实时监测、分析与评估,预知潜在的故障,从而优化维护策略,最大限度地提高系统的可用性、可靠性,并降低全生命周期的运营成本。 本书共分为 X 章(此处请根据实际书籍内容填充章节数),系统性地阐述了 PHM 的理论基础、关键技术、实现方法以及在不同工程领域的应用。 第一部分:PHM 理论基础与架构 第一章:工程系统可靠性与可用性回顾 本章首先回顾了工程系统可靠性与可用性的基本概念、定义及其重要性。深入分析了传统可靠性评估方法(如失效率、平均故障间隔时间 MTBF 等)的优势与局限性,并引出现代工程系统所面临的挑战,例如日益增长的复杂性、相互依赖性以及动态变化的工作环境。 详细阐述了可用性的不同维度(如可达性、可维护性)及其量化指标,强调了在资源有限的情况下,如何平衡可靠性与可用性之间的权衡。 第二章:故障预测与健康管理(PHM)概述 本章正式引入 PHM 的概念,阐述其核心目标:由“事后维修”转向“预测性维护”和“预防性维护”。 详细剖析了 PHM 的基本原理,包括系统状态监测、数据采集、故障诊断、故障预测、剩余寿命评估(RUL)以及健康状态评估等关键环节。 勾勒了 PHM 系统的整体架构,包括数据采集层、数据处理层、分析诊断层、决策支持层以及执行反馈层,并讨论了各层之间的交互关系。 强调了 PHM 在提升系统性能、延长使用寿命、降低维护成本、保障运行安全等方面的价值。 第二部分:PHM 关键技术与方法 第三章:传感器技术与数据采集 本章深入介绍支撑 PHM 的关键技术——传感器技术。详细阐述了不同类型传感器的原理、特点、适用场景及其在工程系统中的部署策略。 重点关注工业现场常用传感器,如温度传感器、压力传感器、振动传感器、电流传感器、声发射传感器等,并探讨了它们的信号输出特性、精度要求以及抗干扰能力。 讨论了数据采集系统(DAS)的设计原则,包括采样率、数据格式、存储方式、数据传输协议等,以及如何构建高效可靠的数据采集网络。 第四章:信号处理与特征提取 本章聚焦于从原始传感器数据中提取对故障诊断和预测有意义的信息。 详细讲解了多种信号处理技术,包括滤波(如低通、高通、带通滤波器)、傅里叶变换(FFT)、小波变换等,用于去除噪声、增强信号特征。 重点介绍特征提取方法,如时域特征(均值、方差、峰度、峭度等)、频域特征(频谱能量、谐波分量等)以及时频域特征(小波系数、能量谱密度等)。 探讨了如何根据系统特性和潜在故障模式选择合适的特征,以及特征降维技术(如 PCA)的应用。 第五章:故障诊断技术 本章致力于阐述如何识别系统当前存在的故障。 详细介绍基于模型的故障诊断方法,包括基于物理模型(如状态空间模型、动力学模型)的诊断和基于数据驱动模型(如专家系统、模糊逻辑、神经网络)的诊断。 深入探讨了机器学习在故障诊断中的应用,如支持向量机(SVM)、决策树、随机森林等分类算法。 介绍基于信号模式识别的诊断方法,以及如何构建故障诊断规则库或分类器。 第六章:故障预测与剩余寿命(RUL)评估 本章是 PHM 的核心,关注于预测未来可能发生的故障以及评估系统剩余的使用寿命。 详细讲解基于时间序列分析的预测方法,如 ARIMA 模型、指数平滑法等。 重点介绍回归分析方法,包括线性回归、多项式回归以及非线性回归技术,用于建立输入特征与 RUL 之间的关系。 深入阐述了机器学习模型在 RUL 预测中的应用,如循环神经网络(RNN)、长短期记忆网络(LSTM)、门控循环单元(GRU)等深度学习模型,以及它们在处理序列数据方面的优势。 讨论了概率模型,如马尔可夫模型、贝叶斯网络在 RUL 预测中的应用,以及它们如何处理不确定性。 第七章:健康状态评估与决策支持 本章侧重于综合分析监测数据、诊断结果和预测信息,以评估系统的整体健康状况,并为维护决策提供支持。 介绍健康指数(Health Index)的设计与计算方法,以及如何根据健康指数的变化趋势来判断系统的退化程度。 探讨了基于阈值的方法、基于规则的方法以及基于机器学习的健康状态评估模型。 重点介绍决策支持系统(DSS)的设计,包括如何整合 PHM 结果,生成维护建议(如检查、维修、更换),并考虑维护成本、系统可用性等约束条件。 讨论了优化排程技术在维护计划中的应用。 第三部分:PHM 应用与发展趋势 第八章:PHM 在航空航天领域的应用 本章通过具体案例,详细阐述 PHM 技术在航空发动机、飞行控制系统、起落架等关键航空航天部件中的应用。 分析了这些领域对 PHM 的特殊需求,如高可靠性、安全性以及在严苛环境下的数据采集与分析。 展示了 PHM 如何帮助航空公司减少计划外停飞、优化维护计划、提高飞行安全。 第九章:PHM 在能源与电力系统中的应用 本章探讨 PHM 在发电机组、输变电设备、风力发电机、太阳能电池板等能源设备中的应用。 重点分析了 PHM 如何提高电网的稳定性和可靠性,降低能源生产和传输的成本。 介绍了 PHM 在预测设备故障、优化发电计划、延长设备寿命等方面的作用。 第十章:PHM 在轨道交通与汽车工业中的应用 本章聚焦于 PHM 在高铁、地铁、汽车发动机、制动系统、电池管理系统等领域的应用。 阐述了 PHM 如何提高交通工具的运行安全性、减少故障率、优化维护周期,从而提升用户体验和运营效率。 第十一章:PHM 的发展趋势与未来展望 本章展望了 PHM 技术的未来发展方向。 重点讨论了大数据、人工智能、物联网(IoT)等新兴技术与 PHM 的深度融合。 探讨了模型的可解释性、数字孪生(Digital Twin)在 PHM 中的作用,以及 PHM 在智能制造、智慧城市等领域的潜在应用。 分析了 PHM 标准化、数据共享、人才培养等方面面临的挑战与机遇。 本书面向从事工程系统设计、制造、运行与维护的工程师、研究人员以及相关专业的学生。通过阅读本书,读者将能够深入理解 PHM 的核心理念和关键技术,掌握分析和解决工程系统健康管理问题的能力,从而为提高系统的可靠性、可用性,实现高效、安全、经济的运行奠定坚实的基础。

用户评价

评分

当我收到这本《复杂系统可靠性与可用性仿真》时,说实话,我并未抱有太高的期望,毕竟这类研究性较强的书籍,通常内容会比较深奥,且往往脱离实际应用。然而,阅读过程却让我感到惊喜连连。作者在处理“可靠性”和“可用性”这两个概念时,并没有简单地将它们视为独立的指标,而是深入探讨了它们之间的相互作用和动态关系。书中以一个多层级数据存储系统的案例为例,详细分析了不同组件故障如何影响数据的可访问性(可用性),以及故障的频率和修复时间如何影响整个系统的长期可靠性。作者引入的“故障树分析”和“事件树分析”在实际操作中的应用,以及如何将其与仿真模型相结合,提供了非常清晰的指导。我尤其赞赏作者对于“容错技术”的介绍,他不仅列举了多种容错策略,还详细分析了不同策略在复杂系统中的适用性,以及如何通过仿真来评估不同容错机制的有效性。书中还深入探讨了“环境因素”对系统可靠性的影响,例如温度、湿度、电磁干扰等,这些都是在实际工程设计中常常被低估的因素,但通过仿真,我们可以更准确地量化这些因素的潜在风险。总的来说,这本书提供了一个全面而深入的视角,帮助读者理解复杂系统在各种外部和内部因素影响下的行为模式,并提供了一种系统性的方法来设计和评估具有高可靠性和可用性的系统。

评分

初次接触《复杂系统可靠性与可用性仿真》,我带着一种探求前沿知识的心态,希望能从中获得一些关于如何提升现代工程系统稳定性的新思路。让我欣喜的是,作者并没有仅仅停留在理论层面,而是将大量的篇幅聚焦于“仿真”这一核心技术,并将其与“可靠性”和“可用性”的分析紧密结合。书中,作者以一个涉及多个子系统协同工作的智能交通系统为例,详细阐述了如何构建一个多尺度的仿真模型,捕捉不同组件之间的相互依赖关系,以及如何通过仿真来预测系统在各种压力和故障场景下的表现。我印象深刻的是,作者对“性能退化模型”的探讨,他不仅仅停留在简单的故障发生概率上,而是深入研究了系统组件在长期运行过程中性能逐渐下降的规律,以及这种退化如何最终导致系统失效。书中关于“加速寿命试验”和“贝叶斯推理”在仿真分析中的应用,更是让我大开眼界,这些方法能够帮助我们用更少的时间和资源,获得更可靠的评估结果。作者还分享了一些关于仿真软件选择和使用技巧的经验,这对于初学者来说,无疑是极其宝贵的财富。总的来说,这本书提供了一种将理论模型转化为实际预测能力的强大工具,它不仅仅是一本学术著作,更是一本能够指导实践的“操作手册”,对于任何致力于构建和维护高可靠性、高可用性复杂系统的专业人士来说,都具有重要的参考价值。

评分

我一直认为,“可靠性”和“可用性”是复杂系统设计的终极目标,但如何实现它,却是一个充满挑战的课题。在翻阅《复杂系统可靠性与可用性仿真》后,我发现这本书提供了一种非常有效且系统性的方法论。作者并没有将“仿真”仅仅视为一种分析工具,而是将其提升到了“设计哲学”的高度。书中,作者以一个大型的智能电网为例,详细阐述了如何通过仿真来模拟电网在面对自然灾害、设备老化以及网络攻击等多种威胁时的脆弱性,并提出了一系列基于仿真的优化方案,比如智能的负荷分配、实时的故障隔离以及高效的恢复机制。我尤其赞赏作者在书中关于“系统韧性”的深入探讨。他不仅仅关注系统在故障发生时的表现,更强调系统在经历故障后,如何能够快速适应并恢复到最优状态,甚至变得比以往更强大。书中还介绍了如何利用“逆向工程”的思想,从故障案例中反思并改进仿真模型,从而不断提升仿真分析的精度和价值。此外,作者还分享了一些关于如何将仿真融入到整个产品生命周期中的策略,从概念设计到退役维护,都提供了宝贵的见解。总的来说,这本书不仅是一本技术手册,更是一本关于如何构建能够应对未来挑战的、真正具有韧性和可持续性的复杂系统的思维指南。

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坦白说,我一开始是对这本书的标题有些顾虑的,觉得“复杂系统”、“可靠性”、“可用性”和“仿真”这些词汇堆砌在一起,听起来就像是纯理论的学术论文,估计会晦涩难懂。然而,当我翻开这本书,才发现我的担忧完全是多余的。作者的写作风格非常务实,他并没有拘泥于复杂的数学推导,而是将重点放在了如何将仿真技术应用于实际工程问题。他用了很多篇幅讲解了不同仿真方法的优缺点,比如离散事件仿真、连续时间马尔可夫链仿真、蒙特卡洛仿真等等,并详细阐述了在什么情况下应该选择哪种方法,以及每种方法在使用时需要注意的关键点。我特别喜欢其中关于“仿真模型验证与确认”的章节,这部分内容往往是很多仿真书籍中容易被忽略的,但作者却将其放在了非常重要的位置,详细介绍了如何通过与实际数据对比、专家评审等方式来确保仿真模型的准确性,这对于我们构建可信赖的仿真结果至关重要。书中还讨论了如何处理仿真中的“冷启动效应”和“运行时间”问题,这些都是实际操作中经常遇到的技术难题。此外,作者还分享了一些在仿真分析中常见的陷阱和误区,这对我来说非常有启发性,避免了我以后可能走入的弯路。总而言之,这本书提供了一种非常接地气的仿真方法论,它能够帮助读者将复杂的理论知识转化为解决实际工程问题的能力。

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这本书《复杂系统可靠性与可用性仿真》,对我而言,是一次关于如何构建“预期之外”的坚实保障的实践之旅。作者在讲解“可用性”时,并没有仅仅停留在系统能够正常运行这个层面,而是深入探讨了在面对瞬息万变的市场需求、突发性技术故障以及人为操作失误时,系统能否快速恢复并持续提供服务。我印象特别深刻的是,作者在书中利用一个金融交易平台的案例,展示了如何通过多层次的仿真模型来模拟不同级别的故障,比如网络中断、数据损坏、交易延迟等,并评估系统在各种极端情况下的响应速度和恢复能力。书中关于“性能基线”的建立和“异常检测”的实现,提供了非常实用的技术指导,它能够帮助我们提前发现潜在的问题,并采取预防措施。作者还深入探讨了“灾难恢复计划”的仿真测试,他强调了仅仅制定计划是不够的,必须通过仿真来验证其有效性和可行性。此外,作者还分享了一些关于如何平衡系统可靠性、性能和成本之间的权衡策略,这对于我们在实际工程中做出明智的决策具有重要的参考价值。总而言之,这本书提供了一种系统性的方法,来量化和管理复杂系统中可能存在的各种风险,从而确保系统在各种复杂环境下都能保持稳定和高效的运行。

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这本《复杂系统可靠性与可用性仿真》真是让我眼前一亮!原本以为这种专业性极强的书籍会枯燥乏味,但读下来却发现作者的叙述方式非常生动,他巧妙地将抽象的理论概念融入到具体的工程案例中。比如,在讲解马尔可夫链模型在系统故障分析中的应用时,作者并没有直接抛出一堆公式,而是先描绘了一个大型航空管制系统的场景,详细阐述了在这个系统中,不同组件之间可能出现的故障模式以及这些故障如何层层传递,最终影响整个系统的可用性。接着,他才引入马尔可夫链,用非常直观的方式解释了如何利用状态转移概率来量化这些故障的发生和恢复过程,并通过大量的图表和仿真结果来展示不同参数设置对系统可靠性的影响。我印象最深刻的是,作者还讨论了仿真实验的设计原则,如何保证仿真结果的有效性和鲁棒性,以及如何根据仿真结果来优化系统设计。书中关于“稀疏故障”和“共因故障”的分析,也让我茅开眼角,以前总觉得这些是偶然事件,通过仿真分析才意识到其背后隐藏的系统性风险,以及如何通过冗余设计和故障隔离来降低这些风险。这本书不仅适合研究人员,对于工程师来说,也是一本不可多得的实践指导手册,它能够帮助我们更深入地理解复杂系统的脆弱性,并提供切实可行的解决方案。尤其是其中关于“不确定性量化”的章节,对于理解现实世界中各种随机因素对系统性能的影响,提供了非常有价值的视角,让我对如何评估一个复杂系统的长远表现有了全新的认识。

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阅读《复杂系统可靠性与可用性仿真》的过程,我仿佛置身于一个由严谨逻辑和生动案例构成的知识海洋。作者在探讨“复杂系统”的本质时,并没有停留在静态的描述,而是通过引入“动态仿真”的方法,将系统的演化过程刻画得淋漓尽致。书中,作者以一个复杂的供应链管理系统为例,详细分析了在各种突发事件,如供应商停产、运输中断、需求剧增等情况下,系统如何响应,以及如何通过仿真来优化库存策略、调度计划,从而最大限度地保障供应链的连续性和客户的满意度。我特别喜欢作者关于“敏感性分析”的讨论,他通过仿真实验,清晰地展示了系统中哪些关键参数的变化会对整体可靠性和可用性产生最显著的影响,这对于我们进行资源分配和风险管理具有极其重要的指导意义。书中还深入探讨了“故障模式与影响及危害性分析”(FMEA)与仿真模型的结合,以及如何利用仿真来验证FMEA的结论,并发现潜在的未识别风险。此外,作者还分享了一些关于如何构建高效仿真团队的经验,以及如何在工程实践中推广仿真应用的策略,这些对于推动整个行业的进步都具有积极的意义。总而言之,这本书不仅提供了前沿的仿真技术和理论,更重要的是,它传递了一种系统性的思维方式,帮助读者理解和驾驭复杂性,从而构建更稳定、更可信赖的工程系统。

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《复杂系统可靠性与可用性仿真》这本书,可以说是一次关于如何“看见”看不见风险的深度探索。作者并没有回避复杂系统的内在不确定性,而是将其视为分析的核心。在书中,他以一个分散式能源管理系统为例,生动地展示了如何通过仿真来模拟大量用户行为、电网波动以及设备故障等多种随机因素的叠加效应,从而预测系统的整体稳定性和用户体验。我尤其惊叹于作者对“情景分析”的运用。他通过设计一系列极端的、但又具备一定可能性的故障场景,来测试系统的极限性能,这远比简单的平均值分析更能揭示系统的脆弱之处。书中关于“故障传播模型”的讲解,也是让我茅塞顿开,它不仅仅是描述了故障的发生,更重要的是分析了故障是如何在系统内部蔓延,以及如何通过设计冗余和隔离机制来阻断这种传播。作者还讨论了“仿真驱动的设计优化”,即如何利用仿真结果来指导系统架构的调整和关键参数的设定,从而在设计阶段就提升系统的可靠性和可用性。这本不仅仅是理论的堆砌,更是一本关于如何通过科学方法来规避未来风险的实践指南,对于任何希望构建能够抵御未知挑战的复杂系统的组织来说,都具有非凡的价值。

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当我收到这本《复杂系统可靠性与可用性仿真》时,我带着一种批判性的眼光去审视它,因为我深知“可靠性”和“可用性”在工程领域的重要性,以及“仿真”在其中扮演的关键角色。作者在书中展现的深度和广度,确实让我感到印象深刻。他并没有仅仅罗列各种仿真方法,而是深入探讨了不同方法在处理不同类型复杂系统时的适用性,以及它们各自的优劣势。例如,在分析一个涉及实时控制的航空电子系统时,作者详细介绍了如何利用时序仿真来捕捉微小的延迟和抖动,以及这些因素如何累积并影响系统的整体性能。我特别欣赏作者在书中关于“验证与确认”(V&V)的严谨态度。他花费了大量的篇幅来讲解如何确保仿真模型的准确性,以及如何将仿真结果与实际系统进行对比,从而建立对仿真结果的信任。书中还讨论了如何处理仿真中的“随机性”和“不确定性”,以及如何通过多项仿真运行和统计分析来获得鲁棒的结论。作者还分享了在实际仿真项目管理中遇到的挑战,以及如何克服这些挑战的经验,这对于实际工作的指导意义非常大。总而言之,这本书提供了一种将抽象概念转化为具体可操作的工程实践的方法论,它帮助读者理解复杂系统内在的风险,并提供了一种系统性的工具来量化和管理这些风险,从而构建更具弹性和可靠性的系统。

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当我拿到《复杂系统可靠性与可用性仿真》这本书时,我的第一反应是它或许会过于偏重数学和理论,对我这样的实践型工程师来说,可能不是最直接的帮助。然而,随着阅读的深入,我发现我对这本书的初步判断是片面的。作者在阐述“可靠性”和“可用性”的概念时,非常注重与实际工程场景的结合,他并没有回避复杂的数学模型,但更强调这些模型如何在仿真中被解释和应用。书中,作者以一个大型云计算平台的为例,详细分析了如何通过仿真来评估不同冗余策略对平台可用性的影响,以及如何通过故障注入来测试系统的自愈能力。我特别欣赏作者对于“仿真不确定性”的处理,他不仅指出了不确定性的来源,还提供了多种方法来量化和管理这种不确定性,这对于我们做出审慎的决策至关重要。书中关于“仿真实验设计”的部分,提供了非常实用的指导,比如如何选择合适的仿真场景、如何设置仿真参数、如何进行结果分析等,这些都是我们在实际工作中经常会遇到的挑战。作者还探讨了如何将仿真结果与实际系统的监测数据相结合,形成一个闭环的优化系统,这更是让我看到了未来系统运维的新方向。总的来说,这本书提供了一种将理论知识转化为可执行工程策略的桥梁,它帮助我们理解复杂系统的内在风险,并提供了科学的方法来量化和控制这些风险,从而提升系统的健壮性和可靠性。

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习惯性的评价,京东现在有点店大欺客,以后尽量不在京东买了。

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学习~!!!

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是正品图书,下次还来买。希望能比另一家卖书网便宜一些。

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