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。     

多阶段任务系统(PMS)可靠性模型研究

多阶段任务系统(phased mission system,PMS)包含了一系列具有时间连续且不相互覆盖的基本任务阶段。针对系统特点,对PMS的两种可靠性模型进行了初步的讨论和分析,并提出了一种对包含可修任务的PMS系统可靠性评估的方法。该方法从任务可靠度的角度描述了系统的可靠性,并结合可用度、可信度等描述参数建立了新的评估模型。最后从理论上分析了此方法的可行性,并通过实例验证了其有效性和正确性。     

多阶段任务系统任务持续能力仿真模型研究

多阶段任务系统(PMS)是一种典型的复杂系统,它包括多个在时间上连续且无相互重叠的阶段任务,执行作战与使用任务的武器装备多数属于这种复杂系统。分析了PMS及任务可靠度、可信度和任务效能等任务持续能力评价参数。结合实际装备系统大都属于可用马尔可夫过程进行描述的可修复系统的特点,为简化模型复杂程度提出了一些合理的假设条件。在此基础上,结合多阶段任务系统自身特点,通过分析多阶段任务系统任务持续能力建模仿真步骤,多阶段任务系统任务效能仿真方法,建立了基于Petri网的多阶段任务系统任务效能多层仿真模型。最后结合常见的"靶场打靶"任务进行了实例验证,并对仿真结果进行了分析。     

阶段任务系统可靠性建模及仿真研究

阶段任务系统(PMS)是一种典型的复杂系统,包含了一系列具有时间连续且不相互覆盖的基本任务阶段,对其系统可靠性的评估是一项复杂的工作,国外已经开展了20多年。在对PMS的几种可靠性模型进行了讨论和分析的基础上,从系统效能的角度出发,从理论上给出了一种新的评估各阶段转换时间随机的PMS系统可靠性的模型,并通过计算机仿真进行了大量次的计算,最后对仿真结果进行了分析。     

基于DSPN的多阶段任务系统测试性需求建模与分析

针对多阶段任务系统(PMS)的测试性需求分析问题,提出了一种基于确定与随机Petri网(DSPN)的系统级测试性需求模型(PMS-DSPN)和指标确定方法.PMS-DSPN模型包括系统网(SN)和阶段网(PhN)两部分,每个SN对应于各个子阶段任务的GSPN测试性需求模型;PhN对应于各个阶段任务间的转换过程,并通过关联矩阵进行描述.基于该模型得到PMS任务成功率计算方法,并结合PMS维修代价、测试性设计代价计算方法,构造了系统级测试性指标优化分析模型,进而确定PMS系统级测试性指标.最后通过实例验证该方法的有效性.     

n/k(G)表决冗余多阶段任务系统可靠性优化模型

提出采用多阶段任务系统（phased mission systems, PMS）冗余故障树模型和PMS冗余二元决策图（binary decision diagram, BDD）模型来描述冗余多阶段任务系统;通过递归法实现PMS冗余故障树模型到PMS冗余BDD模型的转换,从而得到整个PMS的最小割集;在分析n/k(G)表决冗余模块在PMS中可靠度计算模型的基础上得到整个PMS的可靠性计算模型。以费用最小为目标,构建多阶段任务系统可靠性冗余优化模型,并应用微粒群算法对模型进行求解。算例通过一个三个阶段n/k(G)表决系统来阐述该方法的应用,并验证了模型的合理性及算法的有效性。     

战时基于竞争失效的装备系统可靠性建模与预防性维修策略

针对战时装备受到使用退化与随机冲击的共同作用发生竞争失效的问题,提出了基于状态的预防性维修策略。首先建立了单系统的可靠性评估模型,该模型考虑了装备系统冲击阈值随总退化量的累计而减少的实际,并提出了阈值连续变化条件下的装备系统可靠性建模方法;其次针对装备的隐蔽功能故障,提出了定期检测下基于状态的预防性维修策略,构建了装备系统的成本率函数;最后结合实例分析,确定了装备系统的可靠度函数和最优预防性更换阈值,并对比分析了不同冲击阈值参数对可靠度的影响。研究结果表明:该模型可以有效解决竞争失效条件下装备系统的可靠性评估问题,同时也可为装备系统预防性维修策略提供模型参考。     

两阶段非线性Wiener过程退化建模与可靠性分析

基于性能退化数据对产品进行可靠性分析一直是可靠性工程领域研究的热点与难点。针对多阶段退化过程中存在的非线性规律,同时考虑变点位置位于测试时刻之间的一般情形且各试样变点存在个体差异性的实际情况,提出了基于Wiener过程的两阶段非线性退化模型,给出了模型参数极大似然估计方法,建立了可靠性分析和寿命预测方法。最后通过高压脉冲电容器实例的对比分析,验证了所提方法的合理性与有效性。结果表明,与多阶段线性Wiener过程方法相比,所提方法能够更加准确地描述退化过程的非线性时变特征,进而得到更为合理的寿命评估结果。     

基于GPU的大规模多阶段任务系统可靠性并行计算方法

针对大规模多阶段任务系统(phased-mission system, PMS)的可靠性求解,引入并行计算思想,通过分析传统的一致化方法(uniformization method, UM),基于Nvidia提出的CUDA(compute unified device architecture)架构,实现了基于图形处理器(graphics processing unit, GPU)的UM并行算法(GPU-UM),并采用合并访问和共享内存技术,提高了GPU中数据负载的利用率;PMS中不同阶段参与任务的设备及其数量通常会发生变化,导致阶段间依赖性处理困难。通过对新设备加入、已有设备暂时退出任务或完全退出任务等3种基本情况的分析,提出了阶段间状态映射机制,实际中的阶段变化情况更加复杂,可综合上述3种基本情况进行处理。通过算例对比了GPU-UM、CUDA-UM、传统UM和Krylov子空间等4种算法的计算时间和可靠性结果,分析表明GPU-UM算法的计算耗时优于其他方法,且结果精度也能满足可靠性计算需求;同时,通过对比分析UM算法和Krylov子空间算法与仿真方法的结果误差,表明提出的阶段间映射机制能够正确处理PMS中阶段间的复杂依赖关系。     

一种基于BDD的多阶段任务系统可靠度新算法

BDD被应用于多阶段任务系统的可靠性分析中,提出了一种新的基于BDD的多阶段任务系统可靠度算法,算法中提出了一次性生成阶段任务系统BDD的快速算法,在生成的BDD的基础上,得到系统的结构函数并计算多阶段任务系统的可靠度,该算法有效解决了马尔可夫链等方法遇到的组合空间爆炸问题,最后结合应用实例,验证了该算法的有效性。     

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。     

极端冲击下系统竞争性失效过程的可靠性建模

由于系统运行过程中可靠性的不断降低,对于相同幅值的冲击,系统运行的前期和后期会有不同的冲击结果.为了描述这一现象,考虑了系统自然退化和冲击两个竞争性失效过程间的相关性,一方面冲击造成系统退化量的增加,另一方面系统的自然退化程度对冲击的结果也有一定的影响.文中假设系统因冲击而失效的过程是极端冲击过程,通过系统自然退化过程和冲击过程的分布函数,导出了系统的可靠度函数,建立了系统可靠度模型的一般形式和一种特例的具体形式,最后利用文献中的具体参数进行仿真验证了模型的正确性和有效性.     

多阶段逆模型方法及在胶液生成过程中的应用

针对一类串联型工业大系统,提出了多阶段逆模型建模方法:将串联大系统分为若干个阶段,以产品质量指标作为过程设计的起点,用逆向推理的方法,建立各个阶段的逆模型;根据产品质量指标的要求,直接求出各个阶段的控制变量设定值.将该方法应用于胶液生成过程的软测量建模,采用多阶段建模方法和整体建模方法分别建立了基于BP神经网络的胶液生成过程逆模型,并从误差平方和MSE和命中率等方面对两种建模方法的建模精度进行了比较.结果表明,多阶段建模方法可以获得更高的建模精度;同时,具有更大的灵活性;而且逆模型方法可以根据质量指标求出控制变量设定值,更便于实际应用.     

基于路集的多阶段任务系统可靠性分析模型

提出了一种基于路集的多阶段任务系统可靠性分析模型,将模型推广到更为一般的任意结构系统。该模型考虑了部件的工作配置关系,把多阶段任务系统的可靠性分析转化为系统的状态转移概率。同时给出了系统状态转移概率求解算法,最后给出了一个应用实例。     

基于确信可靠性理论的蠕变寿命模型应用研究

蠕变持久寿命的评估一直受到理论与工程领域的研究和关注,基于确信可靠性理论这一可靠性领域的新理论所提出的可靠性的三个科学原理建立了蠕变寿命的确信可靠度模型,并使用不确定理论表征参数的不确定性.通过案例研究分析了模型参数的不确定性,并将所得结果与基于失效时间数据的概率分布建模进行了对比.分析认为,基于确信可靠性理论的蠕变寿...     

基于两阶段维纳退化过程的液力耦合器可靠性评估

对液力耦合器（liquid coupling device, LCD）的两阶段退化过程进行可靠性建模及评估。液力耦合器退化过程中呈现出明显的两阶段特性,即LCD在退化过程中存在某一时刻,在该时刻前后,LCD分别服从不同的退化过程。传统做法只基于第二阶段进行可靠性分析,丢失了第一阶段的信息。鉴于此,建立两阶段维纳退化过程模型,并推导出该模型下的可靠度函数;同时,基于Schwarz信息准则(Schwarz information criterion, SIC),获得模型变点的估计。最后,运用所建模型对LCD实例进行可靠性评估,并与传统做法进行对比分析。结果表明该模型对LCD退化过程拟合效果良好,且给出更为可信的评估结果。     

具有不可比状态信息的可修MS-PMS可靠性分析

针对复杂多阶段任务系统(PMS)中存在的元件状态多态性和不可比性问题,提出了系统与元件两层的分层模块构建方法,应用连续时间Markov模型(CTMC)描述可修元件之间状态的相依和变迁的动态行为,应用多态多值决策图(MVDD)构建系统的结构函数.为处理元件状态不可比情形,将其分为组内、组间及无约束状态三组,应用CTMC构建了不同变迁约束下部件处于不同阶段时的状态组的联合概率模型,发展了具有不可比元件状态的多状态多阶段任务系统(MSPMS)可靠性分析方法.最后,通过简约形式的飞行任务系统实例,结果表明CTMC下分层分组模块分析方法能有效计算MS-PMS的可靠度,验证了模型与分析方法的可行性.     

多阶段可校正系统退化建模与可靠性评估

退化数据在小子样、高可靠、长寿命产品可靠性评估中的作用日益突显。针对工程实践中多阶段可校正电子装备可靠性评估难题,综合考虑任务的多阶段性和校正行为影响,建立了基于Wiener过程的性能退化模型,采用贝叶斯方法得到退化模型中漂移参数的后验分布估计,构建了光滑函数解决系统校正行为导致的函数不连续性问题,在此基础上根据首次到达时的概率分布提出了多阶段可校正系统的可靠性评估方法,给出相关数值算例,验证了模型、方法和分析结果的正确性和实用性。     

基于任务可靠性的多阶段系统设备投入策略优化模型

为保证多阶段任务系统的高可靠性,在执行各阶段任务的过程中不仅会设置设备备份,同时也会设置复杂的任务执行方案备份.本文通过研究多阶段系统在各阶段的可执行任务状态空间、状态转移关系以及各阶段之间的状态影射关系,构建了该类系统的Markov可靠性模型.并以各阶段初的设备投入策略作为决策变量,系统的任务可靠性作为优化目标,设备投入工时作为约束条件构建了多阶段系统的设备投入策略优化模型.算例分析表明,本文模型利于对多阶段系统开展可靠性分析与系统的设备投入策略分析.     

基于马氏距离的二元退化可靠性分析

为解决二元退化产品可靠性建模困难,提出了基于马氏距离(Mahalanobis distance,MD)的二元退化产品可靠性分析方法。首先引入MD,将二元退化数据降维至一元MD,并采用蒙特卡罗方法确定MD失效阈值;然后分别采用了Wiener过程的基本模型和3个具有随机参数的Wiener过程模型进行退化建模,运用贝叶斯方法进行参数估计,并通过模型验证、分位数图(quantile-quantile plot,QQ图)和改进的留一法交叉验证等模型选择方法综合判断确定最优模型。最后采用裂纹增长数据实例验证了所提方法的有效性。