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。     

考虑冲击与阶段备份的多阶段任务系统可靠性建模

近年来,由于在航空航天、军事、核能等领域的广泛应用,多阶段任务系统(phased mission system, PMS)可靠性建模方法得到了广泛的关注。航天系统所包含的电子设备会由于自身的老化导致性能退化而失效,同时也会因为外界的随机冲击导致失效,严重影响系统可靠度。针对该问题,提出一种基于模块化方法的模型。首先,将冲击模型与半马尔可夫过程结合,计算受冲击影响的工作单元可靠度。然后,提出一种基于二元决策图(binary decision diagram, BDD)模型的方法,对同时考虑冲击与阶段备份的PMS进行可靠性建模。最后,以某型航天器中的推进子系统为例对所提方法进行说明,并应用蒙特卡罗方法进行验证,证明了所提方法的建模效率与准确性。     

柔顺复杂装备系统多状态动态退化演变可靠性建模与分析

针对复杂工况情形下,柔顺复杂装备系统内部关键零部件容易产生疲劳损伤,导致其在服役期内产生多状态退化迁移,难以评估系统动态退化过程可靠性的难题,本文通过采用齐次连续时间马尔可夫模型(homogeneous continuous time markov process, HCTMP),结合柔顺复杂装备系统动态退化机理,构建了柔顺复杂装备系统多状态动态退化HCTMP模型;并通过Monte Carlo模拟仿真了柔顺复杂装备系统退化失效风险.在柔顺复杂装备系统多状态动态退化HCTMP模型基础上,引入了动态瞬时期望、动态集成期望和状态滞留时间等敏感性测度指标来评估动态退化过程可靠度.案例研究表明,柔顺复杂装备系统多状态动态退化HCTMP模型能有效解决评估多状态动态退化过程的可靠性难题,为维修决策提供重要依据.     

基于贝叶斯网络的动量轮可靠性建模与评估

卫星动量轮具有小子样、长寿命特点,无法进行大样本寿命试验评估可靠性水平,但是可以获得大量的专家经验、地面调试数据等验前信息,因而提出了一种基于贝叶斯网络的动量轮可靠性建模与评估方法.首先,采用贝叶斯网络学习算法,融合各种验前信息,建立动量轮可靠性模型;在此基础上,利用贝叶斯网络推理方法,评估动量轮可靠性,分析动量轮故障;最后通过实例分析表明方法的有效性.     

多种退化机理作用下的产品可靠性建模

针对受不同因素影响导致性能逐步退化的产品,首先对造成性能退化产品失效的退化机理进行分析,将产品性能指标退化看成是由连续性影响因素和离散性影响因素共同作用的结果.其次,基于扩散过程和累积失效理论,建立多种退化机理作用下产品性能指标退化模型,给出模型中参数的估计方法和性能退化产品可靠度估计方法.最后,通过对某测深设备零位电...     

支持向量机用于性能退化的可靠性评估

为解决性能退化轨迹建模中的小样本训练问题,研究了基于统计学习理论的支持向量机回归原理,提出了基于支持向量机回归模型的产品性能退化轨迹建模、寿命预测及可靠性评估方法.给出两种性能退化轨迹的支持向量机回归模型——单一模型和加权模型.实例分析表明,所提方法有较好的预测精度.加权支持向量机回归模型可在早期实现较高精度的寿命预测,提高性能退化的可靠性评估精度,从而可缩短试验时间,节约经费开支.     

基于步进加速退化试验的电子产品可靠性评估技术

为实现高可靠、长寿命产品的可靠性评估,提出了步进加速退化试验的新方法.首先给出了步进加速退化试验方法及其基本假设,然后探讨了步进退化数据向恒加退化数据的折算方法,在此基础上提出了基于伪失效寿命的步进加速退化可靠性评估算法和基于随机退化轨迹的步进加速退化可靠性评估算法,最后利用试验数据对该方法进行了验证.结果表明:与恒加退化试验相比,该方法可以极大地缩短试验时间和减少试验样本,因此,具有更高的效费比.     

融合先验加速退化与外场退化信息的可靠性评估方法

针对性能退化过程服从Wiener过程的产品,运用贝叶斯统计推断法,提出了一种融合同类产品加速退化试验(accelerated degradation test, ADT)信息与个体外场退化信息的可靠性评估方法。考虑到内、外场应力环境之间的差异,提出了基于修正系数的Wiener过程双参数修正模型;分别建立了步进ADT数据模型与外场退化数据模型,得到各应力下分布参数估计值;利用加速因子,将各加速应力下分布参数估计值折算到正常工作应力下,构成未知参数先验分布的数据样本;采用CvM检验法,确定未知参数最优先验分布类型及其超参数估计值;构建了外场退化数据下未知参数的后验分布函数,采用马尔可夫蒙特卡罗方法,得到参数的后验分布均值。通过实例分析验证了所提方法的正确性和实用性,结果表明,本方法可有效处理先验ADT信息与外场退化信息之间的融合评估问题。     

加速退化试验与加速寿命试验相结合的产品可靠性评估

提出加速退化试验与加速寿命试验相结合的对高可靠长寿命产品进行快速可靠性评估与寿命预测的新方法. 在建立合适退化轨迹模型的基础上,推出产品各应力下的失效分布函数. 根据这些分布函数利用数值仿真方法产生各应力下的伪失效寿命数据,利用加速寿命试验中的寿命试验数据的处理方法进行处理,然后外推出产品在正常应力下的失效分布函数. 该方法可以避免加速退化模型的分析和建模过程,在评估结果具有一定精度的情况下减少了研究工作量. 最后的实例计算表明了本文方法的有效性.     

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。     

系统实时性能可靠性评估的贝叶斯方法

多数产品或系统的失效可归结为其潜在的退化过程,且系统退化通常为隐含的过程而无法直接观测或测量。针对隐含的退化过程不可直接观测的特点,本文提出一种基于状态空间模型的产品退化建模方法,以系统运行期间采集的性能数据为基础,结合贝叶斯估计理论,实现了对系统隐含退化状态的在线估计与预测,以及对系统性能可靠性的实时评估。以民航发动机为对象,通过对实际收集的性能数据的分析表明,本文所提方法能够较好地用于系统性能可靠性的实时评估。     

航天长寿命产品可靠性建模与评估的Bayes信息融合方法

针对航天长寿命产品在研制、生产、试验和使用过程中, 存在大量的性能退化数据和少量寿命数据的特点, 给出了融合性能退化数据和寿命数据获取其寿命分布的一种Bayes方法, 以及利用其性能退化参数来进行可靠性评估的方法. 首先, 根据Fisher信息量确定维纳过程漂移参数和扩散参数的无信息验前分布; 然后, 利用性能退化数据结合其性能退化的独立高斯增量特点, 获取参数的第一次验后分布, 利用寿命数据结合其寿命的逆高斯分布获取参数的第二次验后分布; 最后, 利用漂移参数和扩散参数的验后分布, 对产品进行了可靠性评估. 本文模型充分利用了性能数据和寿命数据, 在很大程度上提高了评估的精度.     

Web software reliability modeling with random impulsive shocks

As the web-server based business is rapidly developed and popularized, how to evaluate and improve the reliability of web-servers has been extremely important. Although a large num- ber of software reliability growth models （SRGMs）, including those combined with multiple change-points （CPs）, have been available, these conventional SRGMs cannot be directly applied to web soft- ware reliability analysis because of the complex web operational profile. To characterize the web operational profile precisely, it should be realized that the workload of a web server is normally non-homogeneous and often observed with the pattern of random impulsive shocks. A web software reliability model with random im- pulsive shocks and its statistical analysis method are developed. In the proposed model, the web server workload is characterized by a geometric Brownian motion process. Based on a real data set from IIS server logs of ICRMS website （www.icrms.cn）, the proposed model is demonstrated to be powerful for estimating impulsive shocks and web software reliability.     

基于变动统计的复杂系统可靠性综合评估

为了在小样本条件下实现对复杂系统的可靠性评估,研究了复杂系统的环境、功能、状态及演化过程的随机特性,给出了一种基于变动统计的复杂系统可靠性综合评估方法。针对复杂系统的特点,根据变动统计理论,通过引入环境因子、继承因子和增长因子等方法,综合利用复杂系统在研制过程中的不同环境、阶段、层次和对象的试验数据,对复杂系统可靠性进行综合评估。以某战术武器系统为应用对象,结果表明该方法综合利用了武器系统在研制过程中的多种试验数据,扩大了样本量,有效地改善了多指标要求的战术武器系统可靠性评估精度。     

存在中间产品退出的混合型多阶段系统DEA效率评价

具有复杂结构的系统经常会存在初始投入在不同子阶段分配和中间产品非完全再投入并存的现象,在其效率评价中忽略中间过程的传统Data Envelopment Analysis(DEA)模型往往会高估系统效率,而不考虑中间产品退出情形的网络DEA.模型对系统整体效率评价又可能偏低.为更好测算复杂结构系统的运行效率,基于企业技术创新的特征,建立同时考虑投入分配与中间产出分配问题的混合型多阶段系统DEA效率评价模型.依据分配比例测算各阶段效率,采用阶段效率的投入加权平均评价的系统整体效率,并计算模型的最优解.所提出的模型能够相对准确地反映复杂结构系统的特征,并深入系统"黑箱"内部,更大程度地为优化系统效率提供信息.对我国33个大中型工业企业的行业技术创新效率评价验证了模型的有效性.     

Bayesian method for system reliability assessment of overlapping pass/fail data

For high reliability and long life systems, system pass/fail data are often rare. Integrating lower-level data, such as data drawn from the subsystem or component pass/fail testing,the Bayesian analysis can improve the precision of the system reliability assessment. If the multi-level pass/fail data are overlapping,one challenging problem for the Bayesian analysis is to develop a likelihood function. Since the computation burden of the existing methods makes them infeasible for multi-component systems, this paper proposes an improved Bayesian approach for the system reliability assessment in light of overlapping data. This approach includes three steps: fristly searching for feasible paths based on the binary decision diagram, then screening feasible points based on space partition and constraint decomposition, and finally simplifying the likelihood function. An example of a satellite rolling control system demonstrates the feasibility and the efficiency of the proposed approach.     

半马尔可夫跃迁历程下装备复杂系统多状态可靠性分析与评估

开展多态装备复杂系统可靠性建模、分析与评估研究,对于降低装备研制风险、优化保障系统建设、提升装备使用效能,具有重要作用。常规多态系统可靠性分析与评估体系,局限于马尔可夫指数分布状态跃迁历程假设,建模精度与解算可信度受限。突破指数分布技术瓶颈问题,构建半马尔可夫跃迁历程下多态系统可靠性建模、分析与评估体系,并针对船用机电耦合多态发电系统,实现新体系下可靠性建模、分析与评估的典型案例研究。研究表明,新体系可改善机、电类元器件强耦合复杂系统结构的多态可靠性刻画精度,有效规避系统的设计风险和使用风险;有助于实现装备配套保障系统建设的优化决策目标;对于装备系统设计人员与使用人员,具有重要的理论分析价值与工程应用价值。     

双指标阶段性退化建模及可靠性分析

高可靠长寿命产品常需同时满足多种功能, 退化机理复杂, 其性能退化过程中多指标、多阶段的问题日益凸显。为此, 考虑退化过程的阶段性特征及不同阶段指标间耦合性规律, 基于Copula函数和Wiener过程建立了双指标阶段性退化模型及可靠性分析方法。同时, 针对产品退化过程中两指标变点不在同一位置的一般性情况, 提出了一种考虑双指标变点的模型参数整体估计方法。最后, 通过舱门锁实例的对比分析, 对所提方法的适用性和有效性进行了验证。结果表明, 同传统双指标模型相比, 所提方法能更为准确地描述退化过程的相关性与阶段性规律, 得到的可靠性评估结果更合理有效。     

考虑时间相关故障的多状态系统可靠性与任务成功性仿真评估方法

针对考虑时间相关故障、多状态性能输出、系统冗余储备等因素的系统可靠性与任务成功性评估问题使用解析法难以建模求解,而一般仿真方法又存在抽样效率慢和估值精度低的问题,提出具有时间相关故障抽样与统计方差减小相结合的蒙特卡罗仿真评估方法.首先,设计了非指数剩余分布抽样的数值计算方法,实现了时间相关故障的随机事件抽样.其次,在此...