马尔科夫与可靠性框图模型：硬件失效评估提升SIS安全性

本文主要探讨了在电子设计工程领域，特别是在化工和石油化工行业的安全仪表系统（SIS）设计中，如何利用马尔科夫模型与可靠性框图模型相结合的方法来评估硬件的失效概率，从而确保安全完整性等级（SIL）的准确评估。马尔科夫模型以其动态反应各状态变化过程的能力以及适用于小系统建模的灵活性而被选用。另一方面，可靠性框图模型则以其直观展示系统结构和简化计算过程的特点增强了评估的效率。 文章强调了马尔科夫模型与可靠性框图模型的优势互补。通过VBA编程，作者实现了这两种模型对子系统数学模型的具体实施，并借助商业软件进行了验证。研究结果显示，这种方法在一定误差范围内，相比于单纯使用马尔科夫模型，显著简化了系统建模步骤，清晰地展示了硬件结构，同时节省了计算时间。更重要的是，这种方法提高了建模的灵活性，使得设计者可以根据具体需求选择最合适的模型组合。 对于安全仪表系统的设计而言，根据IEC 61508和61511等相关标准，安全完整性等级的确定至关重要。通过马尔科夫模型与可靠性框图模型的结合，能够更加客观、准确地评估系统的故障率和安全性，从而确保其在风险控制中的有效性。 作者谢腾腾等人，作为中海油石化工程有限责任公司的工程师，结合实践经验，将这一理论研究应用于实际工程中，实现了基于这两种模型的硬件失效评估算法在工程实践中的有效应用。这不仅提升了SIS设计的效率和准确性，也为同类领域的研究人员和工程师提供了有价值的参考依据。