一种复杂系统多重任务合成过程可靠性评估方法
【专利摘要】本发明公开了一种复杂系统多重任务合成过程可靠性评估方法，采用多值决策树技术；分任务阶段转换系统故障树为多值决策树；连接并生成多任务阶段多值决策树；候选失效路径列表；失效概率计算；对多任务合成系统按任务阶段进行可靠性分析，弥补了传统二值决策树可靠性评估方法对于复杂多任务合成和系统多失效模式系统可靠性评估的局限性；提出的复杂系统多重任务合成的可靠性评估方法，有助于提升所设计复杂系统在多任务阶段的安全工作能力；提升了多重任务合成过程可靠性评估手段。
【专利说明】-种复杂系统多重任务合成过程可靠性评估方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种复杂系统多重任务合成过程可靠性评估方法，属于可靠性技术领 域。
【背景技术】
[0002] 现代复杂系统组成环节众多，影响因素繁杂，其潜在失效可能性随着系统复杂度 的提高而增大，而大量复杂系统往往在其整个工作过程中存在多个任务阶段，如航电系统 在从滑跑起飞到降落的多个任务阶段。不同任务阶段由于所面临的任务要求或不同工作侧 重点、工作环境等存在差别，系统也将呈现多种不同的失效模式，对该样一个复杂系统多重 任务合成过程进行可靠性评估，进而改进系统设计，对于提高所设计系统整个任务阶段的 安全工作能力，提升任务执行能力具有重要作用。
[0003] 在实际的可靠性评估过程中，常用可靠性评估方法包括状态空间模型方法， 如马尔科夫模型、故障树和Petri网；组合模型方法，如二值决策树binary decision diagrams (抓D) 及蒙特卡洛方法。
[0004] BDD方法具有较低的计算复杂度和较少的存储空间需求，得到了广泛的应用。抓D 方法假定系统存在一种失效模式，即系统仅存在"失效"和"正常"二值情况，进而通过捜索 算法穷举所有失效路径，并计算系统可靠性指标。但其所作二值假设不能解决该里所设及 的多重任务合成、且存在多种不同失效模式复杂系统的可靠性评估问题，该就必然要增加 二值决策树方法在实际使用过程中的难度。
【发明内容】
[0005] 为了避免现有技术存在的不足，本发明提出一种复杂系统多重任务合成过程可 靠性评估方法。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种复杂系统多重任务合成过程 可靠性评估方法，其特征在于包括W下步骤：
[0007] 步骤1.分任务阶段转换系统故障树为多值决策树；
[000引根据事先建立的各任务阶段多失效模式故障树，对该任务阶段各设备的失效模式 进行分析，建立多失效模式优先级排序表，确立各任务阶段的起止时间，在优先级排序基础 上按任务阶段将各任务阶段的多失效模式故障数分别转换为多值决策树；
[0009] 步骤2.连接并生成多任务阶段多值决策树；
[0010] 连接步骤1所生成的各任务阶段多值决策树，任务转换过程需遵循任务切换逻 辑，即后一个任务阶段的失效状态建立在前一个任务阶段时间内系统正常的条件下；
[0011] 步骤3.候选失效路径列表；
[0012] 对步骤2所生成的多任务多值决策树进行全部候选失效路径列表；对于不同任务 阶段，从多值决策树顶事件到任意失效节点表示一条可能的失效路径，穷举所有失效路径 上的系统设备及其失效模式；
[0013] 步骤4.失效概率计算；
[0014] 针对步骤3所列举的候选失效路径列表，在设备各失效模式失效概率密度函数基 础上进行各失效路径失效计算，则最终系统总的失效概率为所有失效路径概率之和。
[001引有益效果
[0016] 本发明提出的复杂系统多重任务合成过程可靠性评估方法，采用多值决策树技 术；分任务阶段转换系统故障树为多值决策树；连接并生成多任务阶段多值决策树；候选 失效路径列表；失效概率计算；对多任务合成系统按任务阶段进行可靠性分析，弥补了传 统二值决策树可靠性评估方法对于复杂多任务合成和系统多失效模式系统可靠性评估的 局限性；提出的复杂系统多重任务合成的可靠性评估方法，有助于提升所设计复杂系统在 多任务阶段的安全工作能力。
[0017] 本发明复杂系统多重任务合成过程可靠性评估方法，提升了多重任务合成过程可 靠性评估手段。
【专利附图】
【附图说明】
[0018] 下面结合附图和实施方式对本发明一种复杂系统多重任务合成过程可靠性评估 方法作进一步详细说明。
[0019] 图1为多重任务过程故障树。
[0020] 图2为各任务阶段多值决策树。
[0021] 图3为多重任务多值决策树。
[0022] 图4为单任务阶段失效路径图。
[0023] 图5为复杂系统多重任务合成过程可靠性评估方法流程图。
【具体实施方式】
[0024] 本实施例是一种复杂系统多重任务合成过程可靠性评估方法。
[0025] 参阅图1?图5,本实施例基于多值决策树的方法，完成对多重任务合成过程多失 效模式的可靠性评估，有效弥补二值决策树方法对于复杂系统可靠性评估的缺点，提升多 重任务合成过程可靠性评估手段。
[0026] 下面针对图1所示，W某多任务过程多失效模式系统的可靠性评估为例，该系统 包含S个任务阶段即地asel，地ase2和地ase3,系统由S个设备A，B和C组成，其中设备 B包含S种不同的故障模式：B1，B2和B3,图中"and"和"or"表示逻辑"与"和"或"。具体 步骤如下：
[0027] 第1步，在对该系统多重任务合成过程分析基础上，确定任务合成可靠性评估参 数，包括各任务阶段系统设备组成，设备失效模式W及对应失效概率密度函数，各任务阶段 的起始和终止时间，并在此基础按失效概率进行总的设备故障模式优先级排序，获取系统 各任务阶段故障树。将各任务阶段的故障树转换为多值决策树，转换过程应考虑各任务阶 段的设备优先级排序，具体包含，对某系统各任务阶段的设备优先级排序，建议按照其失 效率高低进行排序，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表示不同任务阶段，j表示不同失效模式。
[0028] 将图1中各故障树转换为图2的多值决策树，W图2中第一个任务阶段In phase 1为例说明，按照优先级排序，首先Al，第一个任务阶段中的设备A仅存在一种故障模式，即 "分支0表示正常"和"分支1表示失效"。若设备A正常，按照优先级，B1为第一个任务阶 段中的设备B，存在=个故障模式即"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"，依次类推。
[0029] 第2步，在多值决策树基础上，按任务切换逻辑对各任务阶段多值决策树进行取 反，逐阶段连接为多任务阶段多值决策树。由于任务转换过程需遵循任务切换逻辑，即后一 个任务阶段的失效状态建立在前一个任务阶段系统正常的条件下。
[0030] 例如，假设第一个任务阶段失效表示为Phi= F 1，则第二个任务阶段失效表示为 尸，其中巧表示任务阶段失效表达式取反。连接所生成的各任务阶段多值决策树为 多任务多值决策树，如图3所示。
[0031] 第3步，对所建立的多任务阶段多值决策树路径进行分析，穷举所有从该任务阶 段初始直至系统失效的路径，由此得到候选失效路径表达式。
[0032] 对于不同任务阶段，从多值决策树顶端到任意失效节点，即节点"1"，表示一条可 能的失效路径。穷举所有失效路径上的系统设备及其失效模式。例如，在图3中的第一个 任务阶段，穷举所有失效路径如表1和图4所示。
[00对 表1 [0034]
【权利要求】
1. 一种复杂系统多重任务合成过程可靠性评估方法，其特征在于包括以下步骤： 步骤1.分任务阶段转换系统故障树为多值决策树； 根据事先建立的各任务阶段多失效模式故障树，对该任务阶段各设备的失效模式进行 分析，建立多失效模式优先级排序表，确立各任务阶段的起止时间，在优先级排序基础上按 任务阶段将各任务阶段的多失效模式故障数分别转换为多值决策树； 步骤2.连接并生成多任务阶段多值决策树； 连接步骤1所生成的各任务阶段多值决策树，任务转换过程需遵循任务切换逻辑，即 后一个任务阶段的失效状态建立在前一个任务阶段时间内系统正常的条件下； 步骤3.候选失效路径列表； 对步骤2所生成的多任务多值决策树进行全部候选失效路径列表；对于不同任务阶 段，从多值决策树顶事件到任意失效节点表示一条可能的失效路径，穷举所有失效路径上 的系统设备及其失效模式； 步骤4.失效概率计算； 针对步骤3所列举的候选失效路径列表，在设备各失效模式失效概率密度函数基础上 进行各失效路径失效计算，则最终系统总的失效概率为所有失效路径概率之和。
【文档编号】G06Q10/06GK104504510SQ201410777340
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2014年12月16日 优先权日:2014年12月16日
【发明者】马存宝, 宋东, 陈杰, 和麟, 张天伟 申请人:西北工业大学