一种故障预测性能的评估方法及装置与流程

1.本发明涉及故障预测技术领域，尤其涉及一种故障预测性能的评估方法及装置。


背景技术：

2.随着故障预测与健康管理(prognostic and health management，phm)的发展，核电仪控智能运维技术的推进，核电仪控系统板卡的故障诊断技术不断提高。
3.具体的，现有技术可以基于诊断覆盖率对板卡的诊断设计效果进行评估。其中，如果诊断覆盖率越高，则表明板卡在发生危险失效时更容易被立即诊断出来。诊断覆盖率可以反映出核电仪控系统的安全性。
4.当前，现有技术也可以对板卡可能出现的故障进行提前性的预测。当预测出板卡会出现故障时，可以针对故障来提前准备实施相应的故障处理流程，或者对板卡进行调整性控制以避免其出现故障，降低故障影响。需要说明的是，如果对板卡的故障预测的设计性能越好，则表明板卡在即将发生故障时就更容易被预测出来。
5.但是，现有技术无法有效评估对板卡的故障预测性能。


技术实现要素：

6.鉴于上述问题，本发明提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的故障预测性能的评估方法及装置，技术方案如下：
7.一种故障预测性能的评估方法，包括：
8.确定目标板卡中的至少一个关键电路；
9.确定各所述关键电路的关键失效模式失效率；
10.基于各所述关键电路的关键失效模式失效率，确定所述目标板卡的总关键失效模式失效率；
11.分别确定各所述关键电路的关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效率；
12.基于各所述关键电路的关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效率，确定所述目标板卡的总可预测关键失效模式失效率；
13.基于所述目标板卡的总关键失效模式失效率和所述总可预测关键失效模式失效率，确定所述目标板卡的预测覆盖率；
14.基于所述目标板卡的预测覆盖率，评估对所述目标板卡的故障预测性能。
15.可选的，所述分别确定各所述关键电路的关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效率，包括：
16.分别确定各所述关键电路的关键失效模式失效率对应的调整系数；
17.对于任一所述关键电路：将该所述关键电路的关键失效模式失效率与相应的所述调整系数的乘积，确定为该所述关键电路的关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效率。
18.可选的，所述基于各所述关键电路的关键失效模式失效率，确定所述目标板卡的总关键失效模式失效率，包括：
19.将各所述关键电路的关键失效模式失效率的和值，确定为所述目标板卡的总关键失效模式失效率。
20.可选的，所述基于各所述关键电路的关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效率，确定所述目标板卡的总可预测关键失效模式失效率，包括：
21.确定各所述关键电路的关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效率的和值；
22.将确定出的所述和值确定为所述目标板卡的总可预测关键失效模式失效率。
23.可选的，所述基于所述目标板卡的总关键失效模式失效率和所述总可预测关键失效模式失效率，确定所述目标板卡的预测覆盖率，包括：
24.确定所述总可预测关键失效模式失效率与所述总关键失效模式失效率的比值；
25.将确定出的所述比值确定为所述目标板卡的预测覆盖率。
26.可选的，所述基于所述目标板卡的预测覆盖率，评估对所述目标板卡的故障预测性能，包括：
27.当所述目标板卡的预测覆盖率越大时，确定对所述目标板卡的故障预测性能越强。
28.一种故障预测性能的评估装置，包括：电路确定单元、第一确定单元、第二确定单元、第三确定单元、第四确定单元、覆盖率确定单元和评估单元；其中：
29.所述电路确定单元，用于确定目标板卡中的至少一个关键电路；
30.所述第一确定单元，用于确定各所述关键电路的关键失效模式失效率；
31.所述第二确定单元，用于基于各所述关键电路的关键失效模式失效率，确定所述目标板卡的总关键失效模式失效率；
32.所述第三确定单元，用于分别确定各所述关键电路的关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效率；
33.所述第四确定单元，用于基于各所述关键电路的关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效率，确定所述目标板卡的总可预测关键失效模式失效率；
34.所述覆盖率确定单元，用于基于所述目标板卡的总关键失效模式失效率和所述总可预测关键失效模式失效率，确定所述目标板卡的预测覆盖率；
35.所述评估单元，用于基于所述目标板卡的预测覆盖率，评估对所述目标板卡的故障预测性能。
36.可选的，所述第三确定单元，包括：系数确定单元和第五确定单元；
37.所述系数确定单元，用于分别确定各所述关键电路的关键失效模式失效率对应的调整系数；
38.所述第五确定单元，用于对于任一所述关键电路：将该所述关键电路的关键失效模式失效率与相应的所述调整系数的乘积，确定为该所述关键电路的关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效率。
39.可选的，所述第二确定单元，用于将各所述关键电路的关键失效模式失效率的和值，确定为所述目标板卡的总关键失效模式失效率。
40.可选的，所述第四确定单元，包括：和值确定单元和第六确定单元；
41.所述和值确定单元，用于确定各所述关键电路的关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效率的和值；
42.所述第六确定单元，用于将确定出的所述和值确定为所述目标板卡的总可预测关键失效模式失效率。
43.可选的，所述覆盖率确定单元，包括：比值确定单元和第七确定单元；
44.所述比值确定单元，用于确定所述总可预测关键失效模式失效率与所述总关键失效模式失效率的比值；
45.所述第七确定单元，用于将确定出的所述比值确定为所述目标板卡的预测覆盖率。
46.可选的，所述评估单元，用于当所述目标板卡的预测覆盖率越大时，确定对所述目标板卡的故障预测性能越强。
47.本发明提出的故障预测性能的评估方法及装置，可以确定目标板卡中的至少一个关键电路；确定各关键电路的关键失效模式失效率；基于各关键电路的关键失效模式失效率，确定目标板卡的总关键失效模式失效率；分别确定各关键电路的关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效率；基于各关键电路的关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效率，确定目标板卡的总可预测关键失效模式失效率；基于目标板卡的总关键失效模式失效率和总可预测关键失效模式失效率，确定目标板卡的预测覆盖率；基于目标板卡的预测覆盖率，评估对目标板卡的故障预测性能。本发明提出目标板卡的预测覆盖率这一评估性指标，并可以确定出目标板卡的预测覆盖率，利用确定出的预测覆盖率实现对目标板卡的故障预测效果的定量评价，有效实现对目标板卡的故障预测性能的评估。
48.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚地了解本发明的技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
49.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
50.图1示出了本发明实施例提供的第一种故障预测性能的评估方法的流程图；
51.图2示出了本发明实施例提供的第二种故障预测性能的评估方法的流程图；
52.图3示出了本发明实施例提供的第三种故障预测性能的评估方法的流程图；
53.图4示出了本发明实施例提供的第四种故障预测性能的评估方法的流程图；
54.图5示出了本发明实施例提供的一种故障预测性能的评估装置的结构示意图。
具体实施方式
55.下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。虽然附图中显示了本发明的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施例
所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
56.如图1所示，本实施例提出了第一种故障预测性能的评估方法，该方法可以包括以下步骤：
57.s101、确定目标板卡中的至少一个关键电路；
58.其中，目标板卡可以是核电仪控系统中的某个板卡。
59.其中，关键电路可以为目标板卡中需要监控其电路运行状态或运行参数的电路。
60.可选的，本发明可以在故障模式、影响及危害性分析(failure mode effects and criticality analysis，fmeca)报告中，确定目标板卡的所有关键电路。可选的，关键电路也可以由技术人员根据实际情况进行确定。
61.s102、确定各关键电路的关键失效模式失效率；
62.其中，关键失效模式失效率可以为某个关键失效模式的失效率。
63.其中，关键失效模式可以为某个关键电路的某个关键的失效模式。
64.需要说明的是，一个关键电路可以存在有一种或多种关键失效模式。对于一个关键电路，当该关键电路存在有多种关键失效模式时，每个关键失效模式均存在相应的关键失效模式失效率，此时，该关键电路存在有多个关键失效模式失效率。
65.具体的，本发明可以通过fmeca报告，确定目标板卡中各关键电路的关键失效模式失效率。
66.可以理解的是，如果一个关键电路中存在有多种关键失效模式，则本发明在确定该关键电路的关键失效模式失效率时，可以分别确定该关键电路的各关键模式失效率。
67.s103、基于各关键电路的关键失效模式失效率，确定目标板卡的总关键失效模式失效率；
68.具体的，本发明可以在确定出各关键电路的关键失效模式失效率后，基于各关键失效模式失效率来确定总关键失效模式失效率。
69.可选的，步骤s103可以包括：
70.将各关键电路的关键失效模式失效率的和值，确定为目标板卡的总关键失效模式失效率。
71.具体的，本发明可以计算各关键电路的关键失效模式失效率的和值，并将该和值确定为目标板卡的总关键失效模式失效率。
72.可选的，本发明也可以在确定出各关键电路的关键失效模式失效率后，先行给各关键电路的关键失效模式失效率进行赋权，之后基于各关键电路的关键失效模式失效率及其权重进行加权求和，计算出目标板卡的总关键失效模式失效率。比如，如果目标板卡中第一关键电路的关键失效模式失效率为a，权重为a，第二关键电路的关键失效模式失效率为b，权重为b，则可以计算出a与a的乘积，计算b与b的乘积，将计算出的两个乘积进行求和，求和所获得的值即为目标板卡的总关键失效模式失效率。
73.s104、分别确定各关键电路的关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效率；
74.其中，可预测关键失效模式失效率可以为某个关键失效模式的可预测的失效率。
75.具体的，对于一个关键失效模式失效率，本发明在确定出该关键失效模式失效率
后，即可以确定与该关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效率。
76.可选的，对于某个关键失效模式的可预测关键失效模式失效率，本发明可以先行确定出与该关键失效模式相对应的健康参数，之后利用健康参数固有的渐变特征和该关键失效模式的关键失效模式失效率，对该关键失效模式的可预测关键失效模式失效率进行确定。
77.其中，健康参数可以直接反映或间接反映出其对应的关键失效模式。比如，当关键失效模式为输出过压模式和输出欠压模式等失效模式时，健康参数可以为直接反映该关键失效模式的输出电压，也可以为间接反映该关键失效模式的电源效率。
78.其中，健康参数固有的渐变特征可以为健康参数由正常范围到故障过程中的渐变特点，即通常意义的老化概念。
79.可选的，如图2所示，在本实施例提出的第二种故障预测性能的评估方法中，步骤s104可以包括：
80.s1041、分别确定各关键电路的关键失效模式失效率对应的调整系数；
81.需要说明的是，对于某个关键失效模式，如果已选定的健康参数为第一健康参数，而现有技术未明确第一健康参数具有渐变特征，则本发明可以根据预定义的评估原则，来确定相应的调整系数。
82.可选的，评估原则可以包括第一评估原则、第二评估原则、第三评估原则和/或第四评估原则。
83.其中，第一评估原则可以为当有权威的技术文献、试验和现场问题证明上述第一健康参数具有渐变特征时，本发明可以确定关键失效模式的调整系数为100％。
84.其中，第二评估原则可以为当研究类技术文献说明第一健康参数具有渐变特征，且存在有完整证明时，本发明可以确定关键失效模式的调整系数为75％。
85.其中，第三评估原则可以为当研究类技术文献中存在有对于第一健康参数具有渐变特征的论述引用时，或者，当产品开发经验认为第一健康参数具有渐变特征时，本发明可以确定关键失效模式的调整系数为50％。
86.其中，第四评估原则可以为当现有技术认为第一健康参数可能具备渐变特征但还需要进行确认时，本发明可以确定关键失效模式的调整系数为25％。
87.s1042、对于任一关键电路：将该关键电路的关键失效模式失效率与相应的调整系数的乘积，确定为该关键电路的关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效率。
88.具体的，在确定某个关键电路的一个关键失效模式的可预测关键师表模式失效率时，本发明可以将该关键失效模式的关键失效模式失效率与其对应的调整系数进行相乘，并将相乘所获得的乘积确定为该关键失效模式的可预测关键失效模式失效率。
89.需要说明的是，对于某个关键失效模式，本发明可以对该关键失效模式的调整系数进行调整和优化，产生新的调整系数，使用新的调整系数来进行新的可预测关键失效模式失效率的计算。
90.可以理解的是，对于某个关键电路，如果该关键电路存在有多个关键失效模式，则本发明可以分别确定出该关键电路的各关键失效模式的可预测关键失效模式失效率。且，本发明可以分别确定出各关键电路的关键失效模式的可预测关键失效模式失效率。
91.s105、基于各关键电路的关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效
率，确定目标板卡的总可预测关键失效模式失效率；
92.具体的，本发明可以在确定出目标板卡中各关键电路的关键失效模式的可预测关键失效模式失效率后，基于目标板卡的所有可预测关键失效模式失效率，来确定出目标板卡的总可预测关键失效模式失效率。
93.可选的，如图3所示，在本实施例提出的第三种故障预测性能的评估方法中，步骤s105可以包括：
94.s1051、确定各关键电路的关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效率的和值；
95.具体的，本发明在确定出目标板卡中各关键电路的关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效率，即目标板卡的所有可预测关键失效模式失效率后，可以将目标板卡的所有可预测关键失效模式失效率进行相加，获得相应的和值。
96.s1052、将确定出的和值确定为目标板卡的总可预测关键失效模式失效率。
97.具体的，本发明可以在获得目标板卡的所有可预测关键失效模式失效率的和值后，即将该和值确定为目标板卡的总可预测关键失效模式失效率。
98.可选的，本发明在确定出目标板卡的所有可预测关键失效模式失效率后，先行分别对各可预测关键失效模式失效率进行赋权，之后再对已赋权的各可预测关键失效模式失效率进行加权求和，获得相应的和值并将该和值确定为目标板卡的总可预测关键失效模式失效率。
99.s106、基于目标板卡的总关键失效模式失效率和总可预测关键失效模式失效率，确定目标板卡的预测覆盖率；
100.具体的，本发明可以在确定出目标板卡的总关键失效模式失效率和总可预测关键失效模式失效率后，基于目标板卡的总关键失效模式失效率和总可预测关键失效模式失效率，计算出目标板卡的预测覆盖率。
101.可选的，如图4所示，在本实施例提出的第四种故障预测性能的评估方法中，步骤s106可以包括：
102.s1061、确定总可预测关键失效模式失效率与总关键失效模式失效率的比值；
103.具体的，本发明在确定出目标板卡的总关键失效模式失效率和总可预测关键失效模式失效率后，可以将总可预测关键失效模式失效率除以总关键失效模式失效率，获得相应的商值即总可预测关键失效模式失效率与总关键失效模式失效率的比值。
104.s1062、将确定出的比值确定为目标板卡的预测覆盖率。
105.具体的，本发明在获得总可预测关键失效模式失效率与总关键失效模式失效率的比值后，即可以将该比值确定为目标板卡的预测覆盖率。
106.可选的，本发明在确定出目标板卡的总关键失效模式失效率和总可预测关键失效模式失效率后，也可以利用修正因子先行分别对总关键失效模式失效率和总可预测关键失效模式失效率进行相应的修正，之后再计算出修正后的总关键失效模式失效率和总可预测关键失效模式失效率的比值，将该比值确定为目标板卡的预测覆盖率。
107.可选的，本发明也可以在确定出目标板卡的总关键失效模式失效率和总可预测关键失效模式失效率后，将总关键失效模式失效率和总可预测关键失效模式失效率输入到预定义好的预测覆盖率计算模型中，获得预测覆盖率计算模型输出的预测覆盖率。
108.s107、基于目标板卡的预测覆盖率，评估对目标板卡的故障预测性能。
109.具体的，本发明在确定出目标板卡的预测覆盖率后，可以基于目标板卡的预测覆盖率，对目标板卡的故障预测性能进行评估。
110.需要说明的是，目标板卡的预测覆盖率与其故障预测性能可以是正相关关系。可选的，当目标板卡的预测覆盖率越大时，确定对目标板卡的故障预测性能越强；可选的，当目标板卡的预测覆盖率越小时，本发明可以确定目标板卡的故障预测性能越弱。
111.可选的，本发明可以基于预测覆盖率对目标板卡的故障预测性能进行级别划分。具体的，当预测覆盖率处于第一区间内时，本发明可以确定目标板卡的故障预测性能的级别为弱；当预测覆盖率处于第二区间内时，本发明可以确定目标板卡的故障预测性能的级别为正常；当预测覆盖率处于第三区间内时，本发明可以确定目标板卡的故障预测性能的级别为良好；当预测覆盖率处于第四区间内时，本发明可以确定目标板卡的故障预测性能的级别为最佳。
112.可以理解的是，本发明可以通过预测覆盖率来定量评价目标板卡的故障预测效果，基于定量评价结果确定是否改进对目标板卡的故障预测效果的设计即预测性设计，使得目标板卡的故障预测效果可以满足要求甚至不断提高。
113.需要说明的是，本发明提出了预测覆盖率这一针对性的评估指标，对目标板卡的故障预测效果进行评估。本发明通过图1所示方法实现对于目标板卡的预测覆盖率的确定，利用确定出的预测覆盖率实现对目标板卡的故障预测效果的定量评价，有效实现对目标板卡的故障预测性能的评估。
114.本实施例提出的故障预测性能的评估方法，可以确定目标板卡中的至少一个关键电路；确定各关键电路的关键失效模式失效率；基于各关键电路的关键失效模式失效率，确定目标板卡的总关键失效模式失效率；分别确定各关键电路的关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效率；基于各关键电路的关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效率，确定目标板卡的总可预测关键失效模式失效率；基于目标板卡的总关键失效模式失效率和总可预测关键失效模式失效率，确定目标板卡的预测覆盖率；基于目标板卡的预测覆盖率，评估对目标板卡的故障预测性能。本发明提出目标板卡的预测覆盖率这一评估性指标，并可以确定出目标板卡的预测覆盖率，利用确定出的预测覆盖率实现对目标板卡的故障预测效果的定量评价，有效实现对目标板卡的故障预测性能的评估。
115.与图1所示方法相对应，如图5所示，本实施例提出一种故障预测性能的评估装置。该装置可以包括电路确定单元101、第一确定单元102、第二确定单元103、第三确定单元104、第四确定单元105、覆盖率确定单元106和评估单元107；其中：
116.电路确定单元101，用于确定目标板卡中的至少一个关键电路；
117.第一确定单元102，用于确定各关键电路的关键失效模式失效率；
118.第二确定单元103，用于基于各关键电路的关键失效模式失效率，确定目标板卡的总关键失效模式失效率；
119.第三确定单元104，用于分别确定各关键电路的关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效率；
120.第四确定单元105，用于基于各关键电路的关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效率，确定目标板卡的总可预测关键失效模式失效率；
121.覆盖率确定单元106，用于基于目标板卡的总关键失效模式失效率和总可预测关键失效模式失效率，确定目标板卡的预测覆盖率；
122.评估单元107，用于基于目标板卡的预测覆盖率，评估对目标板卡的故障预测性能。
123.需要说明的是，电路确定单元101、第一确定单元102、第二确定单元103、第三确定单元104、第四确定单元105、覆盖率确定单元106和评估单元107的具体处理过程及其带来的技术效果可以分别参照图1中的步骤s101、s102、s103、s104、s105、s106和s107。
124.可选的，第三确定单元104，包括：系数确定单元和第五确定单元；
125.系数确定单元，用于分别确定各关键电路的关键失效模式失效率对应的调整系数；
126.第五确定单元，用于对于任一关键电路：将该关键电路的关键失效模式失效率与相应的调整系数的乘积，确定为该关键电路的关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效率。
127.可选的，第二确定单元103，用于将各关键电路的关键失效模式失效率的和值，确定为目标板卡的总关键失效模式失效率。
128.可选的，第四确定单元105，包括：和值确定单元和第六确定单元；
129.和值确定单元，用于确定各关键电路的关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效率的和值；
130.第六确定单元，用于将确定出的和值确定为目标板卡的总可预测关键失效模式失效率。
131.可选的，覆盖率确定单元106，包括：比值确定单元和第七确定单元；
132.比值确定单元，用于确定总可预测关键失效模式失效率与总关键失效模式失效率的比值；
133.第七确定单元，用于将确定出的比值确定为目标板卡的预测覆盖率。
134.可选的，评估单元107，用于当目标板卡的预测覆盖率越大时，确定对目标板卡的故障预测性能越强。
135.本实施例提出的故障预测性能的评估装置，可以确定目标板卡中的至少一个关键电路；确定各关键电路的关键失效模式失效率；基于各关键电路的关键失效模式失效率，确定目标板卡的总关键失效模式失效率；分别确定各关键电路的关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效率；基于各关键电路的关键失效模式失效率对应的可预测关键失效模式失效率，确定目标板卡的总可预测关键失效模式失效率；基于目标板卡的总关键失效模式失效率和总可预测关键失效模式失效率，确定目标板卡的预测覆盖率；基于目标板卡的预测覆盖率，评估对目标板卡的故障预测性能。本发明提出目标板卡的预测覆盖率这一评估性指标，并可以确定出目标板卡的预测覆盖率，利用确定出的预测覆盖率实现对目标板卡的故障预测效果的定量评价，有效实现对目标板卡的故障预测性能的评估。
136.还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的
过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
137.以上仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。