ReliToolbox

面向石油化工与通用设备可靠性工作的浏览器端工具箱
平台定位

ReliToolbox 是面向个人工程师、小团队和现场技术人员的浏览器端可靠性工具箱。当前重点不是替代重型商业平台,而是在不部署服务器、不安装统计软件的前提下,提供可直接用于初算、筛选、复核、培训和内部讨论的可靠性分析能力。

适用范围与边界
适合:寿命数据拟合、RBD/FTA 初算、RAM 场景比较、SIL 筛选校核、RBI 半定量排序、PM/备件/LCC 工程决策支持。尤其适合大型石油化工装置的日常可靠性分析与设备决策支持。边界:正式认证、强监管文件提交、复杂 Markov 模型、完整工厂流网络与动态缓冲求解,仍需专用软件或二次复核。
当前版本重点能力
当前版本重点强化三条主线:1)Weibull(含区间/左截尾混合截尾 Nelder-Mead MLE)、AMSAA、ALT 等数据分析模块用于识别失效规律;2)RBD、FTA、RAM、SIL、RBI 用于系统级可用度、风险与保护层评估;3)Equipment、FMEA、PM、Spares、LCC 用于设备台账、FRACAS 闭环与维修经济决策。RAM 模块已支持计划停车、维修班组队列、备件等待、CCF、损失原因 Pareto 和 ROI 场景比较。
功能模块
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寿命数据分析 / Weibull Analysis
寿命数据分析:Weibull / 指数 / 对数正态 / 正态四分布极大似然拟合,AIC/BIC 自动选优,B-Life 特征寿命 (B1/B5/B10/B50),标准双对数概率纸含 Fisher 置信区间带,R(t)/h(t)/F(t) 任意时刻查询,维修策略诊断 (β<1 早期失效 / β≈1 随机 / β>1 磨损)。同一模块支持混合截尾:精确失效 E、右截尾 R、区间截尾 I(如 800 1200 I)、左截尾 L,检测到区间/左截尾数据时自动切换 Nelder-Mead MLE 并输出 Fisher 信息矩阵精确置信区间。
MLE · AIC/BIC · Fisher Information · Nelder-Mead · Mixed Censoring
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可靠性框图 (RBD)
通用拖拽式 RBD 构建器:任意节点、串并联混合、k/n 冗余;精确求解采用最小路集 + 容斥 (Sylvester-Poincaré),大系统自动回退到 Esary–Proschan 上下界;提供系统级时域 R(t) 曲线与节点重要度排序 (Birnbaum);模型以 JSON 形式持久化,可被 MCS 模块复用。
Minimal Path Sets · Inclusion–Exclusion · Esary–Proschan · Birnbaum Importance · R(t) Curve
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故障树分析 (FTA)
文本式 AND/OR 门定义,MOCUS 算法求最小割集,Birnbaum 重要度排序识别最脆弱基本事件;顶事件概率 ≤12 割集精确容斥,>12 割集稀有事件上界。
MOCUS · Minimal Cut Sets · Birnbaum · Inclusion–Exclusion
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FMEA / RCM 工作表
失效模式与影响分析:RPN = S × O × D 自动计算,实时颜色预警 (红≥200 / 橙≥100),Pareto 图识别高风险失效模式;多工作集管理,CSV 双向导入/导出;IndexedDB 本地持久化,与设备台账联动。
RPN · Pareto · IndexedDB · CSV
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RAM 仿真分析
事件驱动蒙特卡洛仿真,k-out-of-n 冗余结构,产能传递建模(串联系统容量 = 最小瓶颈),支持指数、Weibull 与对数正态 TTF,截断正态 TTR;Web Worker 后台运行不阻塞界面;输出可用度、产能可用度、损失产量、瓶颈排序与收敛检查。
Event-driven MC · k-of-n · Capacity Propagation · Web Worker
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SIL 安全完整性等级验证
遵循 IEC 61508 / 61511,计算安全仪表功能 (SIF) 在低要求模式下的 PFD 与高要求/连续模式下的 PFH,支持 1oo1 / 1oo2 / 2oo2 / 2oo3 架构,考虑诊断覆盖率 (DC)、共因失效 (CCF β-factor)、安全失效比例 (SFF);自动验证目标 SIL1–SIL4 等级。
IEC 61508 / 61511 · PFD · PFH · DC · CCF · SFF
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基于风险的检验 (RBI)
基于 API 580 / 581 简化方法,PoF 与 CoF 各 1–5 评分形成 5×5 风险矩阵;剩余寿命计算(壁厚裕量 / 腐蚀速率);自动推荐检验间隔(1 / 3 / 5 / 10 年);高风险设备优先排序。
API 580/581 · 5×5 Matrix · PoF / CoF · Remaining Life
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可靠性增长分析 (Crow-AMSAA)
NHPP 幂律过程模型,MLE 拟合形状参数 β 与尺度参数 λ,Duane 图,累计失效曲线,Fisher 置信区间,用户可设 MTBF 目标水平线;增长趋势判定(β<1 持续改善 / β=1 稳态 / β>1 退化)。
NHPP · MLE · Duane Plot · Fisher CI · Growth Target
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可靠性分配
三种方法:AGREE 法(考虑子系统复杂度、重要度、单元数)、等分配法、加权因子法(按失效率反比权重);自动验证 ∏Rᵢ ≥ R_sys,输出每子系统的 Rᵢ / MTBFᵢ / λᵢ。
AGREE · Equal · Weighted · Reliability Apportionment
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备件库存优化
基于 Poisson 需求模型,对给定服务水平目标 (80 % – 99.9 %) 求解最优库存量;关键性系数 A / B / C;当前库存状态评估 (OK / 复核 / 短缺);库存成本对比。
Poisson CDF · Service Level · Criticality Weight
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预防维修优化 (PM)
基于年龄更换模型,给定预防维修成本 Cp 与失效维修成本 Cf,求使单位时间期望成本最小的最优更换周期 T*;结合 Weibull 拟合参数直接输出工程可执行的维修周期建议。
Age Replacement · Cost Optimisation · T* Search
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可靠性预计 (MIL-HDBK-217)
遵循 MIL-HDBK-217F Notice 2 Parts Count 方法,按元器件类别、质量等级、环境因子 πE 估算系统失效率 λ_sys;适用于电子系统早期设计阶段的可靠性预计。
MIL-HDBK-217F N2 · Parts Count · πE / πQ
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生命周期成本 (LCC)
多方案 NPV 净现值与 EAC 等效年成本对比(最多 4 方案),折现率与分析期可调,累计成本曲线,自动识别最优方案。
NPV · EAC · Discounted Cash Flow
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设备台账中心
统一设备数据中台:CRUD 完整台账(涵盖基本信息、可靠性参数、工艺参数、检验计划、成本),KPI 仪表盘(总设备 / A 类关键 / 检验到期 / 高风险),CSV 双向导入导出;与 FMEA / RBI / Weibull 共享 IndexedDB 数据。
IndexedDB · CRUD · CSV · KPI Dashboard
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加速寿命试验 (ALT)
Arrhenius 模型加速系数计算:给定参考温度与加速温度求 AF;支持多应力水平拟合加速因子,估算常用温度下 MTTF;适用于电子/化工材料热老化筛查。
Arrhenius · Acceleration Factor · Multi-stress · MTTF Estimation
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Weibull+ 高级分析
区间截尾与精确截尾数据的 Weibull MLE 拟合;Fisher 信息矩阵置信区间;KS/AD 拟合优度检验;多分布对比(Weibull / 指数 / 对数正态);适合少失效/含区间数据场景。
Interval Censoring · Fisher Information CI · KS/AD GoF · Multi-distribution
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应力-强度干涉分析
计算载荷(应力)分布与材料(强度)分布重叠区域的失效概率;支持 Normal × Normal、Lognormal × Lognormal、Weibull × Weibull 三种分布组合;Monte Carlo 估计干涉积分;适用于机械强度设计裕量评估。
Stress-Strength Interference · Monte Carlo · Normal · Lognormal · Weibull
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退化数据分析
基于退化轨迹拟合(线性 / 幂律 / 指数)推断伪失效时间;外推至失效阈值给出剩余寿命预测(RUL);适合涂层减薄、管壁腐蚀、电池容量衰减等无或极少真实失效数据的设备;结果可联动 PM 模块设定更换间隔。
Degradation Trajectory · RUL · Linear/Power-law/Exponential · PM Integration
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危险与可操作性分析 (HAZOP)
结构化节点/参数/引导词三维矩阵,S×L 风险矩阵自动着色,到期日提醒与逾期标红;支持高风险行(S×L≥5)一键导出为 FMEA 工作表;CSV 导出;结果可联动 LOPA 做保护层定量分析。
HAZOP · S×L Risk Matrix · Guideword · FMEA Export · LOPA Integration
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保护层分析 (LOPA)
基于 IEC 61511 的 LOPA 半定量方法:从启动原因频率出发,逐层削减各独立保护层(IPL)的失效概率,计算场景后果频率并确定 SIL 需求等级;支持 HAZOP 导入与 SIL 模块联动验证。
LOPA · IEC 61511 · IPL · SIL Requirement · HAZOP Import
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事件树分析 (ETA)
图形化事件树构建器:初始事件 × 屏障分支逐层展开后果场景,自动计算各路径概率与后果频率;结果可导出至 Bowtie 模块做全景风险图整合。
Event Tree · Barrier Branches · Consequence Frequency · Bowtie Integration
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Bowtie 风险全景图
将 FTA(左侧威胁与预防屏障)与 ETA(右侧后果与减缓屏障)整合为蝴蝶结全景图;支持从 FTA 和 LOPA 导入结果;清晰呈现顶部事件前后的风险控制层次,适合向管理层及审计方汇报。
Bowtie · FTA Import · LOPA Import · Barrier Management · Risk Communication
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数据健康检查
跨模块数据质量巡检:识别孤立失效记录(无关联设备)、Weibull β 极端值(β<0.5 或 β>5)、RPN>300 无改进措施的 FMEA 条目、RBI 检验超期项;一键生成健康评分与优先行动清单,是工作流完整性的守门员。
Data Quality · Orphan Records · Anomaly Detection · Health Score · Workflow Integrity
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MTBF 演示试验设计
基于 MIL-HDBK-781 的 χ² 检验法:给定置信度(60%/80%/90%)与接受/拒绝 MTBF,计算所需最少试验时间和允许失效数;支持逆向求解(给定试验时长反推可演示 MTBF);输出合格判据表。
MIL-HDBK-781 · Chi-square · MTBF Demonstration · Confidence Level · Acceptance Criteria
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CSV 导入预检
批量导入前的数据预检工具:自动检测列名映射、数值范围异常、重复主键、空必填字段;将合格行标绿、问题行标红并注明原因;输出清洗后的 CSV 供正式导入;节省手工核对时间,降低脏数据进入台账的风险。
CSV Validation · Column Mapping · Duplicate Detection · Data Cleaning · Bulk Import
标准验证样例库
21 条可运行确定性验证算例,覆盖 Weibull(含右删失 MLE)/ RAM / RBD / FTA / AMSAA / SIL / LCC / ALT / PM / 备件泊松模型;每条算例对比期望值与计算值,误差超限则标红;可导出 JSON 格式验证报告,用于合规审计或版本回归测试。
Deterministic Validation · Regression Testing · JSON Report · IEC/MIL Baseline
技术架构
🏗 运行模型: 单文件 HTML 模块,无构建链,纯浏览器执行,可整站打包离线运行
💾 数据层: IndexedDB 本地持久化(共 11 张关系表),设备、FMEA、Weibull、RBD、RBI、HAZOP 等模块共享数据源
🔢 算法实现: MLE · Nelder-Mead · Fisher 信息矩阵 · 容斥原理 · MOCUS · 事件驱动蒙特卡洛 · Poisson CDF,全部原生 JS 实现,无 Python / WASM / 第三方统计库依赖
🔒 隐私: 无账户系统,无使用追踪,无任何数据外发;断网环境完全可用
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