寿命为指数分布时串联系统可靠性的直接评定

本文以Mellin变换为工具,用贝叶斯方法讨论了分系统寿命为指数分布的串联系统的可靠性综合问题。这里各分系统的任务时间是互异的,[1]的精确解是本文的特例。 为了进行复杂系统金字塔式的多级综合,针对不同情况的需要,给出了两组精度高、计算简便,适于多级综合的近似解,它对控制系统、电子系统的系统设计人员协调各分系统的试验量有一定指导性。     

基于MCS-CA的考虑共因失效的复杂系统可靠性评估

共因失效普遍存在于现实的工程系统中。如果忽略共因失效对系统的影响,按照传统假设其部件独立的方法进行可靠性分析会得出过于乐观的结论,并且作出认为系统符合可靠性需求的错误判断。在考虑系统由部件选择性失效传播引起的共因失效的同时,提出了一种面向复杂系统的基于蒙特卡罗模拟（Monte Carlo simulation, MCS）与元胞自动机（cellular automata, CA）集成的可靠性评估算法。传统方法只能解决可以转化为串、并联结构的简单系统的可靠性评估问题,而所提出的算法打破了这种限制,使得其应用范围更加广泛。     

不完全共因失效系统可靠性预测贝叶斯更新

利用泊松过程描述了系统共因失效(common cause failures, CCF)的发生规律,证明了共因发生可表示为所有多重失效过程的叠加。给出了共因发生率和多重失效率的数学关系,并利用Jeffreys原则求解多重失效率的贝叶斯估计值。解析了不完全CCF机制,并推导出系统可靠度表达式。以一种飞行数据记录系统为例,基于独立失效和不完全CCF建立了可靠度函数,并与完全CCF和不考虑CCF的假设结果进行对比,说明了该模型能更合理地对系统可靠性进行预测。另外,通过参数的贝叶斯更新,动态地反映了系统可靠性的变化规律,为系统检修周期的确定等问题提供了依据。     

考虑概率型共因失效的多阶段任务系统可靠性分析模型

针对多阶段任务系统(phased-mission system, PMS)任务可靠性受概率型共因失效(probabilistic common cause failure, PCCF)影响的问题, 提出一种基于贝叶斯网络(Bayesian network, BN)的PCCF-PMS分析模型。首先, 研究基于BN的PMS表征方法, 建立不考虑共因失效的PMS基础BN模型, 即PMS-BN。其次, 构建共因空间节点, 并研究在共因空间节点影响下系统模型参数的修正方法。最后, 引入共因节点对PMS-BN模型进行扩展, 实现考虑共因失效影响的PMS可靠性量化分析。以地球同步轨道卫星的首次变轨任务为例说明所提模型的正确性, 分析结果表明, 共因失效问题对于PMS的可靠性存在显著影响。PCCF-PMS模型能够综合处理受概率型与确定型共因失效影响的PMS可靠性分析问题。所提模型适用于共因事件间呈独立、互斥、统计相关等统计关系的情况, 且网络模型规模可控。     

考虑失效相关的混联系统可靠性分配模型研究

现实生活的系统往往具有混联结构以及组件失效相关等特征,针对此类系统的可靠性分配问题,广泛应用的AGREE方法、ARINC方法等都无法解决,因此本文提出了一种新的基于Copula函数的混联系统可靠性分配模型.首先针对混联系统的可靠性分配,提出将B-i.i.d重要度替换B-可靠性重要度,避免了不断迭代计算的复杂;同时结合系统可靠性分配的影响因素,构建综合影响因子,以此作为依据判断系统各组件失效率的大小关系;接着探索相关组件可靠度的Copula函数与组件失效率的关系,由此便能将失效相关的混联系统可靠性分配问题转换成系统失效率的分配问题;最后通过案例研究,验证了本文模型的合理性和可行性.     

研制阶段系统可靠性增长的综合评估模型

针对研制阶段金字塔式的系统可靠性增长试验过程,建立了一个系统可靠性增长的综合评估模型。提出了将子系统可靠性增长试验数据折合为指数寿命型试验数据的方法。利用系统可靠性结构,系统可靠性原点矩与子系统可靠性原点矩之间的关系,将子系统试验数据综合为系统试验数据,并分别针对系统有、无增长试验数据的情况,设计了不同的评估方法。最后给出一个应用实例     

基于AADL体系结构模型的构件系统可靠性评估

为了支持新一代航电系统在体系结构设计阶段进行系统可靠性分析和评估,对复杂嵌入式系统利用体系结构分析与设计语言(architecture analysis and design language, AADL)进行系统的建模。提出了一种基于AADL系统体系结构模型的可靠性建模方法,设计出一套转换规则,对AADL体系结构模型的软硬件构件进行模型转换,实现从AADL系统体系结构可靠性模型到系统体系结构广义随机Petri网(system architecture general stochastic Petri net,SAGSPN)的转换,并基于加权的SAGSPN可靠性计算模型对系统进行可靠性评估。最后通过对某飞控系统进行可靠性评估,验证了方法的有效性,证明该方法对航电系统的体系结构设计提供了支持。     

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。     

面向预防性维修的两种失效竞争下多状态系统可靠性模型

针对装备系统在使用过程中存在退化失效与突发失效竞争的情况,以单个系统为研究对象,考虑单一维修台,采用随机检测策略,根据系统内部性能水平与外部冲击损伤等级分别采用三种不同类型的预防性维修,系统完全故障时进行换件维修,利用Phase-type (PH)分布代替指数分布等典型分布,统一描述模型中各类时间变量分布,建立了通用性更好的系统可靠性模型,获得了系统的主要可靠性参数.最后通过算例验证了模型的适用性,并讨论了不同类型的预防性维修速率以及预防性维修阈值对系统可靠性参数的影响.     

基于竞争失效的单部件系统可靠性建模与维修

针对同时受自然退化和随机冲击影响的单部件系统可靠性评估问题,首先,建立了退化型与突发型竞争失效过程的可靠性模型,该模型考虑了冲击对退化的影响,即冲击会增加系统的退化量;其次,提出了基于状态的维修策略,构建了一个成本率函数;最后,以一个由4个零件串联而成的单部件系统为研究对象,确定了该系统的可靠度函数和最优的预防更换阈值。该结果不仅验证了可靠性模型的合理性和有效性,而且体现了基于状态的维修策略的可行性与经济性。     

指数寿命系统可靠性增长的动态Bayes评估方法

针对产品研制过程存在多阶段的试验信息和产品性能参数呈现动态变化的特点,提出一种Bayes框架下指数寿命系统失效率的动态Bayes评估方法.该方法依据产品研制过程中不同阶段的试验数据,利用AMSAA模型对系统失效率的变化趋势进行描述,进而对新批次的产品失效率进行预测,并由最大熵方法给出产品失效率验前分布的确定方法,再结合产品少量的现场试验数据,对新批次的产品失效率做出Bayes评估.最后通过实例对比分析,表明该方法很好地解决了小子样指数寿命产品的可靠性试验评估问题.     

指数分布下可靠性指标验证的截尾SPOT方法

针对传统指标检验方法进行验证决策所需样本量大的问题,提出一种序贯验后加权检验方法(se-quential posterior odd test,SPOT),给出系统寿命服从指数分布条件下,应用SPOT方法进行可靠性指标验证时决策阈值的计算模型及给定样本容量时的截尾SPOT方法。由于该方法充分利用了验前获得的关于总体分布未知参数的信息,因而减小了对现场试验子样的需求。最后给出了应用该方法的具体步骤,通过仿真实验证明了该方法的有效性。     

复杂系统可靠性增长试验评价的集成分析模型

研究了可靠性增长的集成规划方法,通过子系统的可靠性增长规划实现系统的可靠性增长需求.建立了系统可靠性增长的集成评价模型,实现子系统增长信息的融合.最后,给出了系统可靠性增长检验方法,可用于完成系统可靠性增长模型的正确性验证.     

Bayesian sequential testing for exponential life system with reliability growth

A Bayesian sequential testing method is proposed to evaluate system reliability index with reliability growth during development.The method develops a reliability growth model of repairable systems for failure censored test,and figures out the approach to determine the prior distribution of the system failure rate by applying the reliability growth model to incorporate the multistage test data collected from system development.Furthermore,the procedure for the Bayesian sequential testing is derived for the failure rate of the exponential life system,which enables the decision to terminate or continue development test.Finally,a numerical example is given to illustrate the efficiency of the proposed model and procedure.     

不等定时截尾试验指数分布情形下的可靠性评定

针对产品的可靠性评估问题,一般需要统计分析寿命试验中收集到的试验数据。假如所有试验样品都在不同时刻终止试验,这种方式就是不等定时截尾寿命试验。针对不等定时截尾数据,现有方法大多只能得到参数的点估计,缺乏针对参数置信区间的估计方法。针对这一问题,在指数分布下,根据样本空间排序法这一理论,推导得到一个比现有方法更简单的计算方法。作为对比,基于极大似然估计的性质和bootstrap方法,又提出两个置信下限的近似求解方法。然后,通过蒙特卡罗仿真实验和一个算例,比较了这3个方法。实验表明基于样本空间排序法的计算结果更优。     

基于指数环境因子函数的软件可靠性增长模型

绝大部分软件可靠性增长模型采取的软件可靠性标准都是测试可靠性,实际上,软件的测试剖面很难真实地反映运行剖面,软件运行环境和测试环境不可能一致。考虑测试环境与运行环境差别,根据经验数据拟合环境因子,提出一种随时间变化的指数环境因子函数;并建立基于指数环境因子的非齐次泊松过程类软件可靠性增长模型;利用一组公开发表的数据集对模型进行评估。结果表明,本文提出的环境因子函数计算复杂度低,基于该函数的软件可靠性模型具有更好的拟合和预测能力。     

双应力恒加试验Weibull分布型产品置信可靠性评估模型

为了有效快速评估高可靠性长寿命产品在正常应力条件下的可靠性,提出了一种双应力恒加试验Weibull分布型产品置信可靠性评估模型。首先,采用加速寿命试验(accelerated life test,ALT)技术,建立广义Eyring-Weibull可靠性模型,假定试验各应力水平组合下Weibull分布的形状参数相同,且尺度参数与各应力水平组合间呈对数线性关系。其次,给出了Weibull分布定时截尾双应力恒加试验的极大似然估计(maximum likelihood estimation,MLE)方法、与似然函数相关的Fisher信息矩阵以及模型参数的渐近协方差矩阵,构造了模型参数和一些可靠性指标的渐近置信区间。最后,通过仿真算例证明了所提方法的可行性。     

双应力恒加试验Weibull分布型产品置信可靠性评估模型

为了有效快速评估高可靠性长寿命产品在正常应力条件下的可靠性,提出了一种双应力恒加试验Weibull分布型产品置信可靠性评估模型。首先,采用加速寿命试验(accelerated life test,ALT)技术,建立广义Eyring-Weibull可靠性模型,假定试验各应力水平组合下Weibull分布的形状参数相同,且尺度参数与各应力水平组合间呈对数线性关系。其次,给出了Weibull分布定时截尾双应力恒加试验的极大似然估计(maximum likelihood estimation,MLE)方法、与似然函数相关的Fisher信息矩阵以及模型参数的渐近协方差矩阵,构造了模型参数和一些可靠性指标的渐近置信区间。最后,通过仿真算例证明了所提方法的可行性。     

指数寿命分布多阶段可靠性增长决策研究

可靠性增长模型是可靠性增长决策的基础和关键,其在可靠性增长过程中有着重要作用。在故障延缓纠正模式下,对基于指数寿命分布的多阶段可靠性增长模型进行了研究。考虑到可靠度估计的不确定性,采用贝叶斯风险决策技术,通过期望效用函数量化可靠度的不确定性,并定义了停止可靠性增长试验的贝叶斯决策规则,最后给出了一个应用实例验证了方法的可行性。     

指数型贮备系统可靠性的精确置信下限

基于产品的试验数据,研究贮备系统可靠性的精确置信下限.假设系统由n个指数型产品和一个成功概率为p的成败型切换开关组成,所组成系统的产品寿命之间相互独立且与开关的寿命独立.在各产品寿命分布参数都相等和两两不相等的情形下,导出了系统可靠性的计算公式.在产品有随机定时截尾试验数据的条件下,利用修正的样本点排序法,导出了贮备系统可靠性的精确置信下限,并给出了算例.