Aalto-ylosto erustetede korkeakoulu Matematka a systeemaalyys latos Lueto 6 Luotettavuus Koherett ärestelmät Aht Salo Systeemaalyys laboratoro Matematka a systeemaalyys latos Aalto-ylosto erustetede korkeakoulu PL 00, 00076 Aalto aht.salo@aalto.f
Aalto-ylosto erustetede korkeakoulu Matematka a systeemaalyys latos Määrtelmä Tarkasteltava ykskö luotettavuus O se todeäkösyys, että ykskkö suorttaa tarkotetulla tavalla slle kuuluvat tehtävät tarkasteltavaa aaaksoa täsmeettye ymärstöolosuhtede valltessa. Huomota Tarkasteltava ykskkö ruu tlateesta» Tosaa kyse komoetsta, tosaa koko ärestelmästä vrt. vkauut a taahtumauut Tarkotettu suorttame kuvattava yksselttesest» Taree esmerkks vahgokorvausvaatmuste a vraomasvaatmuste tulktsemseks somus-urdkka a säädökset (drektvt e.» Tolerassraat ylesä esm. vaa a tarkkuude oltava 0 ± 0.00 kg Tarkotettu ykskkö a tehtävä kuvattava myös» Esm. auto hads free haoame e estä kuletustehtävä suorttamsta, mutta työuhelut äävät sottamatta Aaakso ohella vodaa käyttää mutak suureta» Esm. aoklometrt, vrtakytkme kytkemskerrat Olosuhteet raattava myös» Esm. vuorstoraotukset autovuokraaalle Islassa Laatu vs. luotettavuus» Laatu staatte käste vttaa omasuuks oak hetkeä, luotettavuus huomo aa a olosuhteet» Luotettavuus mlko laadu, e välttämättä tos ä Mat-.7 Rskaalyys / Aht Salo
Aalto-ylosto erustetede korkeakoulu Matematka a systeemaalyys latos Koherett ärestelmät (/ Komoet, =,.., tla 0, Mat-.7 Rskaalyys / Aht Salo os komoett e tom os komoett tom, :stä komoetsta koostuva ärestelmä tlavektor o =(,..., Järestelmä rakeefuto 0,, os ärestelmä e tom tlavektorlla os ärestelmä tom tlavektorlla Huom! sama muuttue loogste arvoe tulkta ku logkkakaavossa, se saa vkaussa tarkott va estymstä! Esmerkkeä Saraärestelmä - komoett eräkkä» Kakke tomttava, otta vrta mes lä m,, Rakkasärestelmä komoett ra» Yhdek tomme rttää ma k/-ärestelmä,, ( 0,, k k
Aalto-ylosto erustetede korkeakoulu Matematka a systeemaalyys latos Koherett ärestelmät (/ Komoett o rrelevatt, os sllä e ole vakutusta rakeefuktoo Esm. komoett o alla olevassa ärestelmässä rrelevatt Järestelmä o koherett oss sä e ole rrelevattea komoettea a ( (,,,,,0,,,,,,, Ts. rakeefukto o okase komoet osalta eväheevä Yksttäse komoet muuttame vallsesta tomvaks vo tehdä ärestelmä tomvaks, mutta e tos ä Yleesä yrtää raketamaa koherettea ärestelmä, koska ässä komoettea vodaa korata lma, että tämä vo aheuttaa vkoa Kakk ärestelmät evät ole koherettea: esmerkks ykskomoette rakeefukto ( o e-koherett ( ( ( Mat-.7 Rskaalyys / Aht Salo
Aalto-ylosto erustetede korkeakoulu Matematka a systeemaalyys latos Komoette kahdetame (/ Luotettavuutta vodaa arataa kahdetamalla oko koko ärestelmä ta se osat mutta kum o arem? a b a a b b Lause. Jos ärestelmä o koherett a a y ovat tlavektoreta, Eäyhtälö ätee yhtäsuuruutea, ku?. a b ( ( ( y,, ( ( ( y ( a b a b ( Ts. kaattaa kahdetaa komoettea, e ärestelmä! y ( Mat-.7 Rskaalyys / Aht Salo 5
Aalto-ylosto erustetede korkeakoulu Matematka a systeemaalyys latos Komoette kahdetame (/ Todstus. Kaklle =,.., ätee Järestelmä o koherett, ote rakeefukto o argumettesa suhtee e-väheevä a Vastaavast ätee Saadaa ss Rakeefuktolle ätee Tosaalta ( ( y ( ( ( y,, ( Tämä vastaa rakkasärestelmää, ossa kahdetamstavalla e ss välä Mat-.7 Rskaalyys / Aht Salo ( ( ( ( ( y,, ( ( y ( y ( ( ( y,, ( ma{ (, ( y} ( y ( ( ( y,, ( ( y ( ( ( y ( ( y. ( ( y ( ( y y 6
Aalto-ylosto erustetede korkeakoulu Matematka a systeemaalyys latos Raketeelle tärkeys (/ Komoet merktys luotettavuude kaalta ruu se sasta Esm. ärestelmässä komoett äyttää tärkeämmältä, koska se haoame västämättä vkaauttaa koko ärestelmä; ä e ole komoette a osalta Komoett o tomvaa kolmessa tlavektorssa (,,, (,0,, (,,0, (,0,0 Järestelmä tom ästä kolmessa Jos tlavektor, (, - o tlavektor, ossa komoett o tom a muut komoett saavat samat arvot ku mtä llä o tlavektorssa Vastaavast (0, - o tlavektor, ossa komoett e tom, mutta muut saavat tlavektor mukaset arvot Määrtelmä. Komoet raketeelle tärkeys koheretssa ärestelmässä o I ( (, (0, Tämä o suhteelle osuus stä mude komoette tlosta, ossa komoet vkaatume vkaauttaa koko ärestelmä Myös todeäkösyys, os muut komoett vkaatuvat rumattomast yhtä solla t:llä Mat-.7 Rskaalyys / Aht Salo 7
Aalto-ylosto erustetede korkeakoulu Matematka a systeemaalyys latos Raketeelle tärkeys (/ Esmerkkärestelmä Komoett tomvaa mukaa tlavektoressa (,,, (,0,, (,,0, (,0,0 Järestelmä tom ästä kolmessa esmmäsessä Komoet vkaatume ohtaa tlavektoreh (0,,, (0,0,, (0,,0, (0,0,0 Järestelmä e tom ästä mssää I ( ( 0 Vastaavast komoetlle saadaa tlavektort (,,,(,0,,(0,,,(0,0, (kaks tom (,,0,(,0,0,(0,,0,(0,0,0 (yks tom I ( (0 0 0 Symmetrasystä komoet raketeelle tärkeys sama ku komoet Mat-.7 Rskaalyys / Aht Salo 8
Aalto-ylosto erustetede korkeakoulu Matematka a systeemaalyys latos Mmtomtaolut a -katkosoukot Merktää < y oss y kaklle =,..., a < y ollek :lle Tarkastellaa seuraavassa koheretta ärestelmää Tlavektor o tomtaolku, oss (oss = os a va os ( Tomtaolku o mmtomtaolku, oss ( y 0, y So. yhdek mmtomtaolulla oleva komoet haoame vkaauttaa ärestelmä Tlavektor o katkosoukko, oss ( 0 Katkosoukko o mmkatkosoukko, oss ( y, y So. yhdek mmkatkosoukkoo kuuluva komoet koraame alauttaa ärestelmä tomvaks Mat-.7 Rskaalyys / Aht Salo 9
Aalto-ylosto erustetede korkeakoulu Matematka a systeemaalyys latos Esmerkk Järestelmä Vkauu T + + Lasketaa huutaahtuma Boole algebralla saadaa katkosoukot {}, {,} a {,}, {,} Mmkatkosoukot (,0,0 a (0,, Mmtomtaolut (,,0 a (,0, Mat-.7 Rskaalyys / Aht Salo 0
Aalto-ylosto erustetede korkeakoulu Matematka a systeemaalyys latos Rakeefukto a tomtaolut Olkoot P,..., P s koheret ärestelmä mmtomtaolut a, ( 0, Pätee os kakk P : komoett tomvat os ok P : komoett e tom ( m P P Järestelmä tom, os ok tomtaolu komoett tomvat os ollek tomtaolulle os kaklle tomtaolulle Saadaa ss, ( 0, ( ( ( 0 ma ( s ( Rakeefukto ss ykskästtesest estettävssä mmtomtaolkue rakkasärestelmää Ks. esm. mmtomtaolut (,,0, (,0, ma P ( ( P ( Mat-.7 Rskaalyys / Aht Salo
Aalto-ylosto erustetede korkeakoulu Matematka a systeemaalyys latos Rakeefukto a katkosoukot Olkoot C,..., C k koheret ärestelmä mmkatkosoukot a, ( 0, Pätee os aak yks komoett C :ssa tom os mkää komoett C :ssa e tom ( ma ( C C Järestelmä e tom, os ok mmkatkosouko kakk komoett ettävät, os kaklle katkosoukolle ( os ollek katkosoukolle 0, Tällö ( ( ( 0 m ( k [ Rakeefukto ss ykskästtesest estettävssä mmkatkosoukkoe saraärestelmää Ks. esm. mmkatkosoukot (,0,0,, (0,, C ( [ ( [ k ( ( ] ][ ( ] ( ] Mat-.7 Rskaalyys / Aht Salo
Aalto-ylosto erustetede korkeakoulu Matematka a systeemaalyys latos Järestelmä luotettavuus Komoet tla o satuasmuuttua X 0,, komoett e tom komoett tom Komoet luotettavuus Tlavektorsta vastaavast saadaa ss t-vektor (,,, Huom! Tarkasteluaakohta täsmeettävä, muute e melekäs määrtelmä Järestelmä luotettavuus Käytetää myös termä luotettavuusfukto Vodaa määrttää odotusarvoa r koska o bäärmuuttua ( P X r( P ( ( E ( Esmerkkeä Saraärestelmä tom, os se kakk komoett tomvat (oletetaa ämä rumattomks Rakkasärestelmälle Mat-.7 Rskaalyys / Aht Salo r( P ( P[ X r( P[ ] X ] (
Aalto-ylosto erustetede korkeakoulu Matematka a systeemaalyys latos Luotettavuude laskeasta (/ Tomtaolut Järestelmä tom, os ok tomtaolku kuossa Luotettavuus o ss t slle, että tlavektora o tomtaolku Järestelmä luotettavuus = tomtaolkue t:e summa Esm. /-ärestelmä tomtaolut (0,,, (,0,, (,,0, (,,» T:e sottame X :de akalle rakeefuktossa e aa okeaa odotusarvoa, koska tällö tulee väärä tulotermeä (. Ts. bäärmuuttulle ätee» Sama luotettavuus saadaa odotusarvoa Mat-.7 Rskaalyys / Aht Salo r( ( ( ( ( X ( XX ( XX ( X X E[ X ] E[ X ] E[ ( X ] E[ ( X X ( X X ( X X ] E[ X X X X X X X X X X X X X X X X X X E[ X X X X X X X X X ] r( ]
Aalto-ylosto erustetede korkeakoulu Matematka a systeemaalyys latos Luotettavuude laskeasta (/ Katkosoukot Järestelmä e tom, os oku katkosoukko toteutuu Luotettavuus saadaa ss vähetämällä yhdestä t slle, että tlavektor o katkosoukko» Katkosoukot (0,0,0,0, (0,0,0,, (0,0,,0, (0,0,, a (0,,0,0» Nä luotettavuudeks saadaa r( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( ( Ehdollstame Järestelmä tomta vodaa ehdollstaa oku avakomoet tomalle - (0 r( = P (, P = + P, P = 0 - = r (, + r (0, (- - - Mat-.7 Rskaalyys / Aht Salo 5
Aalto-ylosto erustetede korkeakoulu Matematka a systeemaalyys latos Luotettavuude laskeasta (/ Ehdollstame (atk. Tarkastellaa ärestelmää Ehdollstetaa ärestelmä komoetlle A: Komoett tom B: E tom A: luotettavuus A r( ( ( B: luotettavuus B r( ( ( Koko ärestelmä luotettavuus ss r( ( ( ( ( ( Mat-.7 Rskaalyys / Aht Salo 6
Aalto-ylosto erustetede korkeakoulu Matematka a systeemaalyys latos Luotettavuude tärkeys Koheretssa ärestelmässä komoet luotettavuude tärkeyttä kuvaa I r r( (,, Ts. mte alo ärestelmä luotettavuus muuttuu, os yksttäste komoet luotettavuus muuttuu Luotettavuude ehdollstamskaavaa käyttäe tämä vodaa krottaa muodossa I r ( r(, r(0, Kuossato kaattaa yrkä kohdetamaa luotettavuudeltaa tärkem komoetteh Esm. saraärestelmässä :e komoet luotettavuus r( I r ( r( Ts. tärkeys suur komoetlle, oka luotettavuus e (tällö mude tulo suur ketu o yhtä vahva ku se heko lekk Mat-.7 Rskaalyys / Aht Salo 7
Aalto-ylosto erustetede korkeakoulu Matematka a systeemaalyys latos Lasketa-aroksmoesta (/ Huomota Rakeefukto käyttöö erustuvat em. laskutavat atavat tarka luotettavuusarvo Komoette oletetaa kutek oleva tosstaa rumattoma valla yhtesä vkaatumssytä Isossa ärestelmssä tarkka lasketa tulee raskaaks tarvtaa aroksmaatota Koherette ärestelme aroksmaatode äärää sara- a rakkasärestelmät, ote r( (» E kutekaa kov käyttökeloe os esm. elä komoetta yhtesellä t:llä =0.9, raoks saadaa 0.9 = 0.656 a -(-0.9 = 0.9999, mtkä ovat la välät k Mmtomtaolut a -katkosoukot Järestelmä vodaa kuvata saraakytkettyä mmkatkosoukkoa ta rakkakytkettyä mmtomtaolkua Nästä saadaa luotettavuusraat [ ( C ] r( [ Komoett vovat olla usella tomtaolulla a usessa katkosoukossa, kyse aroksmaatosta s P ] A B Mat-.7 Rskaalyys / Aht Salo 8
Aalto-ylosto erustetede korkeakoulu Matematka a systeemaalyys latos Lasketa-aroksmoesta (/ Esmerkk Mmtomtaolut {}, {,},{,} Mmkatkosoukot {,},{,,} Mmtomtaolusta saadaa luotettavuudelle yläraa r( ( ( ( Mmkatkosoukosta saadaa luotettavuudelle alaraa r( ( ( ( ( Jos kakke komoette t:t samoa, ( ( ( ( ( r( ( ( Tarkka arvo vodaa laskea seuraavsta tosesa ossulkevsta katkosvektoresta (0,0,0,0,(0,0,,0,(0,0,0,,(0,0,,,(0,,0,0 Mat-.7 Rskaalyys / Aht Salo 9