基于模糊集合论的故障树分析方法及其应用

传统的故障树分析方法是基于概率论的 ,其失效概率通常要根据大量的第一手数据进行估计 ,然而 ,实际上不可能收集到足够多的第一手数据。首先分析了传统故障树分析的不足 ,提出了一种基于梯形模糊数算术运算的故障树分析方法 ,阐述了将各种模糊数转换成梯形模糊数的途径 ,最后 ,给出了该方法的一个应用实例。结果说明 ,所提出的故障树分析方法具有很好的灵活性和适应性。     

基于超椭球模型的故障树区间分析方法

针对传统故障树分析方法无法有效处理非精确失效概率的问题,提出了一种新的故障树区间分析方法。利用证据理论,由似真函数和信任函数获得底事件发生的区间概率。基于不确定变量的超椭球描述,构造了故障树区间算子,将底事件发生概率的不确定性传递到顶事件,并设计了求解条件极值的Monte-Carlo仿真算法,从而对故障树进行区间分析。该方法适用于统计数据缺乏或者难以得到实验数据的情况。理论分析和仿真实例表明,本方法合理可行,较好地反映了工程实际情况。     

不完全共因失效系统动态故障树模型分析方法

提出了不完全共因失效的概念,认为共因只能以一定概率作用于共因失效组的元件上,并产生一定程度的损伤。介绍了动态故障树分析方法常用的逻辑门结构,并在此基础上引入了新的逻辑门结构用于对不完全共因失效进行有效描述。指出了目前用于求解不完全共因失效系统动态故障树模型的马尔可夫链方法存在的不足,修正了现有研究给出的马尔可夫链状态转移图,并提出不完全共因失效系统失效概率的通用公式。最后给出应用实例,证明该方法的有效性。     

基于前景理论和概率语言术语的突发事件应急响应决策方法

针对突发事件应急响应决策中决策信息存在不确定性以及决策者很难完全理性的问题，提出一种新的基于前景理论和概率语言术语的应急响应决策方法。首先，将决策者的评估表示为概率语言术语，提出了基于Jensen-Shannon散度的概率语言术语相似性度量。其次，将描述决策者心理行为的前景理论运用到概率语言环境中，并结合提出的概率语言术语相似性度量构建前景决策矩阵；进一步，借鉴偏差最小化的思想构建了决策标准权重模型，用以计算决策标准权重。在此基础上，结合前景决策矩阵及决策标准权重求得各个方案的综合前景值，并以此排序。最后，通过一个海上事故案例说明了提出方法的有效性和优越性。     

基于FTA油气长输管道失效的模糊综合评价方法研究

介绍了由故障树分析和模糊综合评价相结合的油气长输管道失效的研究方法.故障树分析方法能找出影响油气长输管道失效的共性因素,但较难分析实际运行管道存在的个性因素和不确定的因素(即模糊因素).文中在故障树方法所提供的评价因素集和权重集的基础上,利用模糊综合评价方法对油气长输管道失效进行更为客观的评价.以某输油管道为例列举了该方法的步骤,计算结果表明FTA和模糊综合评价的集成方法合理、易于工程应用,评估结果更符合客观实际.     

无失效数据下弹上机电产品加速贮存寿命评估方法

针对现有加速贮存寿命评估方法难以有效应对无失效数据、两参数Weibull模型拟合高可靠、长寿命机电产品寿命分布精度不高的问题，提出了基于E-Bayes理论和三参数Weibull寿命分布模型的弹上机电产品加速贮存寿命评估方法。对两参数Weibull在拟合高可靠、长寿命机电产品寿命分布时存在的的精度不足问题进行了论述，给出了三参数Weibull下的弹上机电产品寿命分布模型。在阿伦尼乌斯模型、Nelson累积失效假定等基础上，建立了单次步进应力加速贮存寿命试验数据向多次常温应力定时截尾试验数据的等效折算方法，并引入E-Bayes理论实现了对定时截尾试验无失效数据下失效概率的有效求解。针对复杂等效折算公式中的Weibull参数估计问题，设计了粒子群优化算法实现对参数的高精度求解，并给出了基于蒙特卡罗法的贮存寿命置信下限评估方法，从而实现对弹上机电产品的高效贮存寿命评估。以某型弹上惯性测量单元为应用对象，验证了所提方法的有效性和合理性。     

贝叶斯网络在可靠性分析中的应用

针对故障树分析方法在可靠性分析中的局限性,研究了贝叶斯网络在可靠性分析中的应用,给出了故障树向贝叶斯网络转化的方法,以及基于贝叶斯网络求解顶事件发生概率、最小路集、最小割集和底事件重要度的算法.最后对大亚湾核电站紧急停堆失效进行了分析,并与故障树分析的结果进行了比较,结果表明,基于贝叶斯网络的建模分析方法可以得到更丰富的信息.     

基于不确定理论的退化数据分析方法

作为可靠性领域传统的数学工具，概率论难以解决现代可靠性工程面临的难题。本文以不确定理论在退化数据分析中的应用为切入点,阐述了不确定理论的基本公理、运算法则与不确定统计方法,给出了基于确信可靠性理论的可靠性建模思路,提出了不确定失效阈值情形下的退化数据分析与可靠性建模方法。利用时变不确定正态分布建立产品的退化方程,根据专家知识建立失效阈值的不确定分布进而构建裕量方程,最终根据度量方程推导出产品可靠性模型。使用不确定统计中的极大似然估计法与假设检验法解决参数估计与模型验证问题。案例分析说明如果不考虑失效阈值的不确定性,会造成可靠性评估结果较大偏差。研究表明不确定理论适合处理退化数据分析中的不确定性难题,具有广阔的应用前景。     

基于最小割序集的独立电力系统可靠性分析

故障树分析方法是对系统进行可靠性评估的有效方法,但在独立电力系统可靠性的计算中存在可靠性参数计算量大、求解困难等问题。对此,采用故障树最小割序集方法求解独立电力系统的可靠性指标,针对求解可靠性指标时存在的组合爆炸问题,提出了基于时间运算符求解最小割序集的方法。运用分层模块的方法简化动态故障树模型,并根据最小割序集的逻辑运算规则得到最小割序集。最后运用失效概率公式求解得到独立电力系统的可靠性指标。以某常规独立电力系统和B787飞机电力系统可靠性分析为例,验证了所提算法的可行性和正确性,为求解独立电力系统的可靠性指标提供了一种新的思路。     

基于故障树的复杂装备模糊贝叶斯网络推理故障诊断

复杂装备的小批量、个性化定制属性, 注定了其生命周期过程中存在着相对较多的不确定性, 故障隐患必不可免, 故障诊断尤为重要。因此，提出基于故障树的复杂装备模糊贝叶斯网络推理故障诊断模型。首先, 通过分析复杂装备的结构组成, 建立复杂装备的故障树模型。其次, 利用故障树转化法, 构建基于故障树的贝叶斯网络拓扑结构。然后, 针对复杂装备结构数据缺乏和专家打分的不确定性, 通过模糊集合论方法确定条件概率等参数。最后, 进行案例研究, 利用模糊贝叶斯网络推理中的因果推理和诊断推理, 诊断出案例中的故障(潜在故障)节点, 证明了所提方法的有效性。研究成果不仅解决了贝叶斯网络中利用搜索函数构建最优网络不符合实际的问题, 也通过模糊集合论解决了复杂装备数据缺乏和专家打分不确定性的不足。所提模型不仅适应于过程诊断中故障的确定, 同时也适用于事前诊断中潜在风险的识别, 而且对于故障(或潜在故障)节点的改善效果还能起到检测评估的作用。     

基于不确定理论的退化数据分析方法

作为可靠性领域传统的数学工具,概率论难以解决现代可靠性工程面临的难题。本文以不确定理论在退化数据分析中的应用为切入点,阐述了不确定理论的基本公理、运算法则与不确定统计方法,给出了基于确信可靠性理论的可靠性建模思路,提出了不确定失效阈值情形下的退化数据分析与可靠性建模方法。利用时变不确定正态分布建立产品的退化方程,根据专家知识建立失效阈值的不确定分布进而构建裕量方程,最终根据度量方程推导出产品可靠性模型。使用不确定统计中的极大似然估计法与假设检验法解决参数估计与模型验证问题。案例分析说明如果不考虑失效阈值的不确定性,会造成可靠性评估结果较大偏差。研究表明不确定理论适合处理退化数据分析中的不确定性难题,具有广阔的应用前景。     

应急响应程序时效性评估函数构造与性质分析

应急响应程序是应急预案中的核心部分,应急响应程序时效性评估是其在线动态调整的重要基础,评估关键在于应急响应程序中一环扣一环影响关系的刻画,才能使得评估更贴近实际,进而对响应程序和应急准备的改进更具针对性,更快速和有效.针对多指标综合评估方法无法反映应急响应程序中行动之间逻辑顺序和影响关系的问题,本文基于响应程序,通过构造符合定性认识函数及函数叠加和组合等方法,构造了响应程序时效性与其影响要素关系的函数;然后对所构造函数进行了最优性分析,该结果的进一步推广可为资源布局提供借鉴;最后通过矿井透水事故算例,时效性评估函数与机理计算所得结果的偏差分析,表明可用时效性评估函数做最优性估计.     

考虑随机共因失效的战时装备群任务成功概率仿真评估

装备群任务成功概率评估是联合作战条件下复杂装备体系任务成功概率评估的基础。针对战时装备群任务成功概率评估问题,考虑任务时间的随机性和任务过程中敌方火力打击这一典型随机共因失效事件,采用“直接法”和“间接法”两种方法对装备群任务成功概率进行仿真评估,通过算例对两种评估方法进行了分析比较。研究结果表明,采用“直接法”得到的评估结果更加准确,但是仿真效率较低;在允许误差范围内,当随机共因失效事件参数和任务时间参数在一定范围内取值时,采用“间接法”评估装备群任务成功概率更佳。     

考虑随机共因失效的战时装备群任务成功概率仿真评估

装备群任务成功概率评估是联合作战条件下复杂装备体系任务成功概率评估的基础。针对战时装备群任务成功概率评估问题,考虑任务时间的随机性和任务过程中敌方火力打击这一典型随机共因失效事件,采用“直接法”和“间接法”两种方法对装备群任务成功概率进行仿真评估,通过算例对两种评估方法进行了分析比较。研究结果表明,采用“直接法”得到的评估结果更加准确,但是仿真效率较低;在允许误差范围内,当随机共因失效事件参数和任务时间参数在一定范围内取值时,采用“间接法”评估装备群任务成功概率更佳。     

基于相似历史案例分析的突发事件应急方案生成方法

针对缺乏有效应急预案的一类突发事件应急响应问题,提出了一种基于相似历史案例分析的突发事件应急方案生成方法。在该方法中,首先通过计算目标案例与历史案例间的相似度,以及通过设置相似度阈值来提取和筛选历史案例,并构建相似历史案例集;然后通过对各相似历史案例所涉及的应急效果和应对成本进行效用评估来计算关于各相似历史案例的应急响应的综合效用值;进一步地,通过选取应急响应的最大综合效用值所对应的相似历史案例的应急方案,生成目标案例的应急方案。最后,通过一个算例说明了本文给出方法的可行性与有效性。     

基于Monte Carlo-神经网络的系统相关失效概率模型

相关失效的存在大大降低冗余系统的安全作用，在工程实际中必须加以考虑。根据可靠性数学理论及零件失效机理分析。把零件失效概率看作是基于应力的条件概率，推导系统相关失效概率的数学表达式．通过Monte Carlo法仿真。得到零件条件失效概率的分布类型；并从已知的低阶失效数据中提取相关失效信息，建立神经网络模型，得到其分布参数。利用该模型可以预测系统中的任意阶相关失效概率，也可以用来预测组成零件相同、环境相同但不同大小的其它系统的相关失效概率。例示其应用方法并检验其预测能力，结果证明该方法准确可靠。     

指数分布单元共载荷失效串联系统可靠性分析与评估模型

针对单元故障前工作时间服从指数分布的共载荷失效系统,提出了虚拟载荷的概念,建立了基于独立性假设条件的载荷-强度干涉（load strength interference, LSI）模型与系统可靠性综合模型的概率等价关系,导出了基于单元故障率信息或试验数据的指数分布单元共载荷失效串联系统可靠性分析与评估模型,具体给出2种常用截尾试验情形下系统可靠度与平均故障间隔时间的点估计及置信下限估计公式,并运用Monte Carlo模拟方法对所建立的共载荷失效模型进行了计算验证。     

基于无失效数据的加权E-Bayes可靠性评估方法

针对无失效数据情况下产品的可靠性评估问题,提出加权最小二乘法结合期望Bayes（expected Bayesian, E-Bayes)可靠性评估方法与模型。根据工程经验,构造出产品失效概率的先验分布;运用Bayes理论与方法,给出产品失效概率的E Bayes估计;在威布尔分布场合下,采用加权最小二乘法来拟合产品寿命分布参数,给出产品可靠性指标的点估计和区间估计;结合算例分析,探讨模型的稳健性与方法的优越性,表明该方法具有较好的工程应用价值。     

基于FTA与LS-SVM的航空部件危险性分级方法

针对目前危险性分级方法的不足,提出了基于故障树分析(fault tree analysis, FTA)与最小支持向量机(least square support vector machine, LS-SVM)的航空部件危险性定量分级方法。首先通过布尔代数法对FTA进行逻辑描述,采用概率重要度表示部件失效的后果严重程度,在此基础上通过LS-SVM对航空部件的危险性进行分级。实例证明,该方法能够准确地反映航空部件对飞行安全的影响。     

基于双响应曲面的精密产品子集模拟可靠稳健优化设计

针对不确定性场景下小失效概率的精密产品可靠性问题,提出了基于双响应曲面法(dual response surface methodology,DRSM)与子集模拟的可靠稳健优化方法。首先,建立精密产品多失效模式极限状态的RSM模型和以质量特性均值-方差为优化目标的功能函数DRSM模型。其次,在此基础上运用子集模拟法进行可靠性分析,将精密产品小失效概率描述成一系列较大的条件失效概率之积。最后,将极值事件的优化问题视作稀有事件的可靠性问题的特例,基于该转换思想采用子集模拟法将优化问题在可靠性问题的框架内进行求解。案例分析及验证结果表明所提方法的有效性。