一種復雜系統(tǒng)多重任務合成過程可靠性評估方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種復雜系統(tǒng)多重任務合成過程可靠性評估方法，采用多值決策樹技術；分任務階段轉(zhuǎn)換系統(tǒng)故障樹為多值決策樹；連接并生成多任務階段多值決策樹；候選失效路徑列表；失效概率計算；對多任務合成系統(tǒng)按任務階段進行可靠性分析，彌補了傳統(tǒng)二值決策樹可靠性評估方法對于復雜多任務合成和系統(tǒng)多失效模式系統(tǒng)可靠性評估的局限性；提出的復雜系統(tǒng)多重任務合成的可靠性評估方法，有助于提升所設計復雜系統(tǒng)在多任務階段的安全工作能力；提升了多重任務合成過程可靠性評估手段。
【專利說明】-種復雜系統(tǒng)多重任務合成過程可靠性評估方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明設及一種復雜系統(tǒng)多重任務合成過程可靠性評估方法，屬于可靠性技術領 域。

【背景技術】
[0002] 現(xiàn)代復雜系統(tǒng)組成環(huán)節(jié)眾多，影響因素繁雜，其潛在失效可能性隨著系統(tǒng)復雜度 的提高而增大，而大量復雜系統(tǒng)往往在其整個工作過程中存在多個任務階段，如航電系統(tǒng) 在從滑跑起飛到降落的多個任務階段。不同任務階段由于所面臨的任務要求或不同工作側(cè) 重點、工作環(huán)境等存在差別，系統(tǒng)也將呈現(xiàn)多種不同的失效模式，對該樣一個復雜系統(tǒng)多重 任務合成過程進行可靠性評估，進而改進系統(tǒng)設計，對于提高所設計系統(tǒng)整個任務階段的 安全工作能力，提升任務執(zhí)行能力具有重要作用。
[0003] 在實際的可靠性評估過程中，常用可靠性評估方法包括狀態(tài)空間模型方法， 如馬爾科夫模型、故障樹和Petri網(wǎng)；組合模型方法，如二值決策樹binary decision diagrams (抓D) 及蒙特卡洛方法。
[0004] BDD方法具有較低的計算復雜度和較少的存儲空間需求，得到了廣泛的應用。抓D 方法假定系統(tǒng)存在一種失效模式，即系統(tǒng)僅存在"失效"和"正常"二值情況，進而通過捜索 算法窮舉所有失效路徑，并計算系統(tǒng)可靠性指標。但其所作二值假設不能解決該里所設及 的多重任務合成、且存在多種不同失效模式復雜系統(tǒng)的可靠性評估問題，該就必然要增加 二值決策樹方法在實際使用過程中的難度。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了避免現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明提出一種復雜系統(tǒng)多重任務合成過程可 靠性評估方法。
[0006] 本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種復雜系統(tǒng)多重任務合成過程 可靠性評估方法，其特征在于包括W下步驟：
[0007] 步驟1.分任務階段轉(zhuǎn)換系統(tǒng)故障樹為多值決策樹；
[000引根據(jù)事先建立的各任務階段多失效模式故障樹，對該任務階段各設備的失效模式 進行分析，建立多失效模式優(yōu)先級排序表，確立各任務階段的起止時間，在優(yōu)先級排序基礎 上按任務階段將各任務階段的多失效模式故障數(shù)分別轉(zhuǎn)換為多值決策樹；
[0009] 步驟2.連接并生成多任務階段多值決策樹；
[0010] 連接步驟1所生成的各任務階段多值決策樹，任務轉(zhuǎn)換過程需遵循任務切換邏 輯，即后一個任務階段的失效狀態(tài)建立在前一個任務階段時間內(nèi)系統(tǒng)正常的條件下；
[0011] 步驟3.候選失效路徑列表；
[0012] 對步驟2所生成的多任務多值決策樹進行全部候選失效路徑列表；對于不同任務 階段，從多值決策樹頂事件到任意失效節(jié)點表示一條可能的失效路徑，窮舉所有失效路徑 上的系統(tǒng)設備及其失效模式；
[0013] 步驟4.失效概率計算；
[0014] 針對步驟3所列舉的候選失效路徑列表，在設備各失效模式失效概率密度函數(shù)基 礎上進行各失效路徑失效計算，則最終系統(tǒng)總的失效概率為所有失效路徑概率之和。
[001引有益效果
[0016] 本發(fā)明提出的復雜系統(tǒng)多重任務合成過程可靠性評估方法，采用多值決策樹技 術；分任務階段轉(zhuǎn)換系統(tǒng)故障樹為多值決策樹；連接并生成多任務階段多值決策樹；候選 失效路徑列表；失效概率計算；對多任務合成系統(tǒng)按任務階段進行可靠性分析，彌補了傳 統(tǒng)二值決策樹可靠性評估方法對于復雜多任務合成和系統(tǒng)多失效模式系統(tǒng)可靠性評估的 局限性；提出的復雜系統(tǒng)多重任務合成的可靠性評估方法，有助于提升所設計復雜系統(tǒng)在 多任務階段的安全工作能力。
[0017] 本發(fā)明復雜系統(tǒng)多重任務合成過程可靠性評估方法，提升了多重任務合成過程可 靠性評估手段。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018] 下面結(jié)合附圖和實施方式對本發(fā)明一種復雜系統(tǒng)多重任務合成過程可靠性評估 方法作進一步詳細說明。
[0019] 圖1為多重任務過程故障樹。
[0020] 圖2為各任務階段多值決策樹。
[0021] 圖3為多重任務多值決策樹。
[0022] 圖4為單任務階段失效路徑圖。
[0023] 圖5為復雜系統(tǒng)多重任務合成過程可靠性評估方法流程圖。

【具體實施方式】
[0024] 本實施例是一種復雜系統(tǒng)多重任務合成過程可靠性評估方法。
[0025] 參閱圖1?圖5,本實施例基于多值決策樹的方法，完成對多重任務合成過程多失 效模式的可靠性評估，有效彌補二值決策樹方法對于復雜系統(tǒng)可靠性評估的缺點，提升多 重任務合成過程可靠性評估手段。
[0026] 下面針對圖1所示，W某多任務過程多失效模式系統(tǒng)的可靠性評估為例，該系統(tǒng) 包含S個任務階段即地asel，地ase2和地ase3,系統(tǒng)由S個設備A，B和C組成，其中設備 B包含S種不同的故障模式：B1，B2和B3,圖中"and"和"or"表示邏輯"與"和"或"。具體 步驟如下：
[0027] 第1步，在對該系統(tǒng)多重任務合成過程分析基礎上，確定任務合成可靠性評估參 數(shù)，包括各任務階段系統(tǒng)設備組成，設備失效模式W及對應失效概率密度函數(shù)，各任務階段 的起始和終止時間，并在此基礎按失效概率進行總的設備故障模式優(yōu)先級排序，獲取系統(tǒng) 各任務階段故障樹。將各任務階段的故障樹轉(zhuǎn)換為多值決策樹，轉(zhuǎn)換過程應考慮各任務階 段的設備優(yōu)先級排序，具體包含，對某系統(tǒng)各任務階段的設備優(yōu)先級排序，建議按照其失 效率高低進行排序，例如；A3, A2, A1，B33, B23, B13, B32, B22, B12, B31，B21，B11，C3, C2， C1。Bij，i = 1，2,3, j = 1，2,3, i表示不同任務階段，j表示不同失效模式。
[0028] 將圖1中各故障樹轉(zhuǎn)換為圖2的多值決策樹，W圖2中第一個任務階段In phase 1為例說明，按照優(yōu)先級排序，首先Al，第一個任務階段中的設備A僅存在一種故障模式，即 "分支0表示正常"和"分支1表示失效"。若設備A正常，按照優(yōu)先級，B1為第一個任務階 段中的設備B，存在=個故障模式即"分支0表示正常"，"分支1表示失效模式1"，"分支2 表示失效模式2"，"分支3表示失效模式3"，依次類推。
[0029] 第2步，在多值決策樹基礎上，按任務切換邏輯對各任務階段多值決策樹進行取 反，逐階段連接為多任務階段多值決策樹。由于任務轉(zhuǎn)換過程需遵循任務切換邏輯，即后一 個任務階段的失效狀態(tài)建立在前一個任務階段系統(tǒng)正常的條件下。
[0030] 例如，假設第一個任務階段失效表示為Phi= F 1，則第二個任務階段失效表示為 尸，其中巧表示任務階段失效表達式取反。連接所生成的各任務階段多值決策樹為 多任務多值決策樹，如圖3所示。
[0031] 第3步，對所建立的多任務階段多值決策樹路徑進行分析，窮舉所有從該任務階 段初始直至系統(tǒng)失效的路徑，由此得到候選失效路徑表達式。
[0032] 對于不同任務階段，從多值決策樹頂端到任意失效節(jié)點，即節(jié)點"1"，表示一條可 能的失效路徑。窮舉所有失效路徑上的系統(tǒng)設備及其失效模式。例如，在圖3中的第一個 任務階段，窮舉所有失效路徑如表1和圖4所示。
[00對 表1 [0034]

【權利要求】
1. 一種復雜系統(tǒng)多重任務合成過程可靠性評估方法，其特征在于包括以下步驟： 步驟1.分任務階段轉(zhuǎn)換系統(tǒng)故障樹為多值決策樹； 根據(jù)事先建立的各任務階段多失效模式故障樹，對該任務階段各設備的失效模式進行 分析，建立多失效模式優(yōu)先級排序表，確立各任務階段的起止時間，在優(yōu)先級排序基礎上按 任務階段將各任務階段的多失效模式故障數(shù)分別轉(zhuǎn)換為多值決策樹； 步驟2.連接并生成多任務階段多值決策樹； 連接步驟1所生成的各任務階段多值決策樹，任務轉(zhuǎn)換過程需遵循任務切換邏輯，即 后一個任務階段的失效狀態(tài)建立在前一個任務階段時間內(nèi)系統(tǒng)正常的條件下； 步驟3.候選失效路徑列表； 對步驟2所生成的多任務多值決策樹進行全部候選失效路徑列表；對于不同任務階 段，從多值決策樹頂事件到任意失效節(jié)點表示一條可能的失效路徑，窮舉所有失效路徑上 的系統(tǒng)設備及其失效模式； 步驟4.失效概率計算； 針對步驟3所列舉的候選失效路徑列表，在設備各失效模式失效概率密度函數(shù)基礎上 進行各失效路徑失效計算，則最終系統(tǒng)總的失效概率為所有失效路徑概率之和。
【文檔編號】G06Q10/06GK104504510SQ201410777340
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年12月16日 優(yōu)先權日:2014年12月16日
【發(fā)明者】馬存寶, 宋東, 陳杰, 和麟, 張?zhí)靷? 申請人:西北工業(yè)大學