事件树、故障树、决策树与贝叶斯网络

在简要介绍贝叶斯网络技术的基础上,通过大坝失效事件树分析、导弹发动机故障树分析以及汽车销售决策树分析3个实例,分别将事件树、故障树及决策树3种分析方法与贝叶斯网络分析方法进行了比较,并给出了事件树、故障树和决策树向贝叶斯网络转化的一般规律:事件作为贝叶斯网络中的结点,根据事件之间的因果或影响关系将网络中的各结点用有向弧连接起来并由已知数据或专家经验确定各结点条件概率表.结果表明贝叶斯网络具有处理多状态复杂模型以及双向推理的优点.     

基于故障树和贝叶斯网络的危化品罐式运输车道路运输系统的可靠性分析

为保障危化品罐式运输车道路运输系统的可靠性,提出一种基于故障树分析法和贝叶斯网络的系统可靠性研究方法.首先,根据道路运输系统故障树模型向贝叶斯网络转化的方法确定贝叶斯网络模型和条件概率表;其次,结合贝叶斯网络双向推理算法对危化品道路运输系统进行推理计算;最后,分析得出危化品罐式运输车道路运输系统的可靠度.研究发现:该方法可以根据根节点故障的先验概率正向推理系统失效的可能性,并且可以通过根节点的概率重要度分析结果排查故障,同时可以通过反向推理计算根节点的后验概率诊断故障.在结论中,提出了针对系统中关键风险事件的应对策略.     

基于T-S模糊故障树和贝叶斯网络的隧道坍塌易发性评价

坍塌是钻爆法隧道施工过程中常见的灾害事故之一.为了有效预防坍塌事故,为隧道施工安全风险分析和管理提供决策依据,将T-S模糊故障树和贝叶斯网络进行互补融合,提出了一种基于两者的钻爆法施工隧道坍塌可能性评价方法.根据T-S模糊故障树向贝叶斯网络转化的方法来确定贝叶斯网络模型和条件概率表;利用模糊数和模糊子集分别描述节点的故障状态和故障概率;运用贝叶斯网络双向推理算法进行计算.该方法可以利用根节点的故障概率模糊子集和施工中实际故障状态两种不同的正向推理方式计算隧道坍塌可能性,并且可以依据根节点的重要度分析结果排查故障,同时可以通过反向推理计算根节点的后验概率诊断故障.两个工程实例的应用结果表明,该方法能够科学、合理地评价隧道坍塌的可能性并确定关键致险因子,可作为隧道施工安全保障和管理的决策工具.     

基于故障树分析和贝叶斯网络方法的液压举升机构故障诊断

为应对液压举升机故障原因复杂,诊断方法准确性不高等问题,提出一种基于故障树和贝叶斯网络的液压举升机故障诊断方法。首先建立液压举升机构故障树,然后将故障树转换为贝叶斯网络,利用三角模糊函数表示举升机底事件发生概率,得到底事件模糊概率,将其做为先验概率计算叶节点发生概率,进而求得根节点后验概率以及概率重要度,可快速诊断出故障点。     

基于贝叶斯网络的HAZOP-LOPA集成分析与应用

针对事件树、故障树等风险分析存在一定局限性的问题,提出了基于贝叶斯网络的HAZOP-LOPA集成风险评估新思路.编制系统故障树,利用GeNIe软件将其映射成贝叶斯网络,运用贝叶斯网络双向推理进行故障预测和诊断,快速识别系统薄弱环节并确定为风险贝叶斯故障节点,结合HAZOP与LOPA对其进行风险集成分析,提出相应的独立防护层,根据防护层失效概率并参照半定量风险矩阵确定剩余风险等级.该风险评估模型在辽河石化公司催化裂化装置的反应再生系统中进行应用,结果证实该模型在复杂工艺信息不确定条件下,能有效提高风险评估的针对性、客观性与准确性.     

基于WBS-RBS-BN铝合金打磨湿式除尘系统氢气爆炸事故分析

铝打磨过程采用湿式除尘避免了粉尘爆炸,但是带来氢气爆炸危险.提出一种基于WBS-RBS-BN的铝合金打磨湿式除尘系统氢气爆炸事故的评价方法.通过WBS-RBS将湿式除尘系统的工作和风险因素进行分解,得到耦合矩阵,画出氢气爆炸事故故障树.将故障树转化为贝叶斯网络,计算得到爆炸事故发生概率为5.54E-07.通过基本事件后验概率计算结果,明确易导致事故发生的基本事件,指导安全管理.     

一种基于贝叶斯网络的故障预测方法

为了研究故障在复杂工程系统中的传播机制,根据关键节点的状态异常信息预测系统发生故障的概率,提出一种基于贝叶斯网络的故障预测方法.根据工程系统自身固有的网络拓扑结构,构建了多层贝叶斯网络模型,利用定性趋势分析法将时间信息融入网络节点中,使得网络具有处理时序信息的能力,便于进行故障传播机理分析和故障预测.提出了基于元器件健康度的根节点故障概率确定方法,针对完备数据集和非完备数据集,选择不同的参数学习方法确定贝叶斯网络的条件概率表,采用多树传播算法进行联合概率推理,由系统根节点运行状态推测其余节点的故障概率.算法在Quanser三自由度四旋翼直升机上进行了仿真应用,结果验证了该方法的可行性和有效性.     

基于多态模糊贝叶斯网络的城市燃气管道事故风险预测与诊断研究

为了评估城市燃气管道系统的风险程度,给后续预防工作提供参考,提出了基于多态模糊贝叶斯网络的燃气管道事故风险定量分析方法。首先,基于对86份事故调查报告风险因素的梳理,建立故障树模型,寻求风险隐患和事故之间的映射,并将其转换为贝叶斯网络结构;其次,引入模糊集理论与概率分配计算方法,分别得出根节点的先验概率和中间节点的条件概率,根据贝叶斯网络的证据推理原理预测事故发生概率,分析风险重要程度,并反向诊断关键致因要素;最后,将此方法应用于沈阳市“10·21”较大燃气管道事故风险分析。实例验证结果表明,事故一定发生的先验概率为68.8%,验证了风险体系的有效性,且预测与诊断得出的重要风险集合与事故调查报告中分析的直接原因一致。多态模糊贝叶斯网络能够准确评价燃气管道事故风险,并确定关键致险因子,可为城市燃气管道安全管理提供决策参考。     

生物质气化火灾爆炸事故复合型风险评价

为降低生物质气化火灾爆炸事故发生的概率,提出了一种将贝叶斯网络与bow-tie法相结合的风险评价方法.通过建立火灾爆炸事故的故障树并转化成贝叶斯网络,然后计算各基本事件的重要度,进而找出系统中导致事故发生的薄弱环节.采用bow-tie对薄弱环节进行分析,提出相应的预防措施与控制措施,并计算了薄弱环节采取控制措施后事故发生概率降低的幅度.该方法可精确找出导致事故发生的最主要原因及有效预防控制措施,达到有效降低生物质气化火灾爆炸事故发生概率的目的.     

复合型工艺风险评估模型的研究及其现场应用

充分考虑石化装置的复杂工艺特点,建立了基于贝叶斯网络的危险与可操作性研究(HAZOP)、保护层分析(LOPA)、领结分析(Bow-Tie分析)于一体的复合型工艺风险评估模型.首先编制系统故障树,将其映射成对应贝叶斯网络,利用Ge NIe软件实现贝叶斯双向推理进行故障预测和诊断,找出最容易导致事故的风险贝叶斯故障节点;然后运用HAZOP-LOPA集成分析研究该节点参数出现偏差的原因及后果,通过独立保护层失效概率评估风险等级;最后对剩余风险等级较高的事件进行Bow-Tie分析,辨识出使保护层持续有效的关键活动,进而控制后果严重的工艺安全事故.以辽河石化公司的延迟焦化装置为例对该风险评估模型进行了现场应用.     

Reliability Analysis of Lithography Wafer Stage Based on Fuzzy Bayesian Networks

Bayesian network（ BN） is a powerful tool of uncertainty reasoning. Considering the insufficient information,incorporating fuzzy probability into BN is an effective method. Fuzzy BN was used to solve this problem. In this paper,fuzzy BN was applied in wafer stage system,which was an important part of lithography. BN of wafer stage was transferred from fault tree（ FT）. The quantitative assessment based on fuzzy BN was carried out. The Birnbaum importance factors of basic events were calculated. Therefore,the system failure probability and the vulnerable components could be gotten.     

基于故障树加权的柴油机供给系统的可靠性分析

要计算故障树顶事件的概率,必须知道各个底事件的分布类型和参数估计值,由于机械元件的失效数据在过去和将来都是难以获得的,尤其在中小企业的条件下更是如此,从而使设计人员陷入困境.采用故障树加权方法,即使只知道故障树中一、二个事件的失效概率也能预测整个系统的可靠性,并通过柴油机供给系统的可靠性分析得到验证.     

基于贝叶斯网络的沙河集水库大坝风险分析

根据沙河集水库大坝风险分析的内容和破坏模式,分别建立了18个事件树对应的18个贝叶斯网络,再根据引起大坝溃决的原因,合并成由坝体渗漏、坝基渗漏、坝体边坡逐渐破坏、涵洞渗漏及溢洪道渗漏导致溃决的5种状况的贝叶斯网络;根据这5个贝叶斯网络的结构形式和变量情况合并成3个贝叶斯网络;最后进一步凝炼综合成1个贝叶斯网络,该贝叶斯网络至少包含6×18个事件树的信息.运行该贝叶斯网络,可以得到所需要的各种结果,显示出贝叶斯网络在风险分析中的特点和功能.该方法为水库大坝安全风险评价提供了一种新的思路.     

基于故障树的某自行火炮供输弹机构故障分析

使用故障树分析法对某供输弹机进行了分析。通过定性分析找出了引起故障的主要原因。通过定量分析计算了顶事件的故障概率和各底事件的概率重要度。指出了该系统的薄弱环节,为使用和维修提供了建议,有助于降低系统的故障概率,提高系统使用可靠性。     

基于贝叶斯网络的核电厂安全系统可靠性分析

 针对核电厂改进的辅助给水系统（ASG）,研究了基于贝叶斯网络的系统安全评价方法。通过故障模式与影响分析构建ASG系统可靠性框图,根据可靠性框图与贝叶斯网络的映射关系,建立ASG系统贝叶斯网络,利用网络推理计算事件发生概率,对系统进行了可靠性分析。研究结果表明,该方法通过贝叶斯网络的正向推理、反向推理和双向推理,能够计算任意节点事件的发生概率,表征设备多态失效模式和获得更多评估信息,与传统的故障树方法相比,具有更强的分析能力和更接近实际,适用于核电厂安全系统的可靠性评价,且具有一定的优越性。     

动态过程风险评估方法

动态过程风险评估需要综合考虑时间、过程变量、元件的变化及其耦合、要求用动态的方法来模拟这种耦合并估计动态过程的可靠性。介绍了描述动态随机过程的一般性理论－概率动力学,对求解概率动力学的两类主要方法：ＭＣ仿真和ＤＹＬＡＭ的优缺点作了讨论提出了一种综合这两种方法优点的基本离散事件树的ＭＣ仿真方法。最后以一个算例说明其良好的效率和精度。     

炮射导弹系统的故障树分析

炮射导弹是中国近年来新研发的新型武器装备.为了解决炮射导弹在使用过程中出现的各种问题,通过收集该产品在发射周期前、发射周期、飞行过程、作用过程中曾经出现的失效现象,采用故障树分析法,以7类重大故障模式为顶事件绘制故障树,对故障树进行定性分析,确定各中间事件和底事件并找出故障树的最小割集,确定各底事件发生故障的概率并定量计算概率重要度和关键重要度,通过专家打分及层次分析法算出失效因素综合权重,并表明需要重点控制的底事件.该系统的故障树分析可以为炮射导弹发生故障时的故障排查、故障分析以及故障解决提供合理化建议,提高故障归零效率,同时为同类别其他系统的设计及故障诊断提供参考.     

基于面向对象软件的故障树技术研究

故障树模型是导致系统失效的基本事件之间逻辑关系的图形表示,应用于系统失效模型的定性和定量分析.面向对象软件可靠性分析过程包括面向对象软件故障树构造、故障树简化及量化、依据基本事件失效概率确定系统失效( 顶部事件)的概率等.继承性是面向对象软件的特性.文章提出了一个从类的继承关系图( 类层次图或类格)构造面向对象软件故障树的构造算法,并且提出了构造多层故障树的设想 .     

石化装置BN拓扑结构节点态势分析模型与应用

针对石化装置运行过程中危险瞬息万变的特点,给出了一种将广义集对分析理论与BN集成的石化装置BN拓扑结构节点状态联系度表达形式,提出了石化装置BN拓扑结构节点态势计算模型,讨论了石化装置BN拓扑结构节点态势等级,并在同一态势中进行了进一步划分.应用表明:在构建的反应器火灾爆炸BN拓扑结构中,叶节点"反应器火灾爆炸"处于同势,以反应器火灾爆炸事件发生态势为主;同时,得到了其他中间节点状态联系度及其态势等级,且节点联系度中的差异性变化会对其节点态势及其等级产生一定的影响,甚至发生节点态势逆转现象,为分析石化装置BN拓扑结构节点状态及其态势提供了依据.     

重整加热炉模糊故障树分析研究

应用模糊故障树分析方法研究了连续催化重整装置中三合一组合式加热炉的可靠性.以重整加热炉工艺失常为顶事件,建立故障树,采用上行法定性分析找出该故障树的31个最小割集.引入模糊集理论中的模糊数概念,采用尖型L-R模糊数描述故障树中各底事件的发生概率.按照模糊逻辑门的运算法则定量计算故障树各中间事件及顶事件的发生概率区间.在各中间事件中,炉管故障的发生概率最高,且辐射室炉管故障明显高于对流室,从而确定出辐射室炉管为加热炉的薄弱环节.研究结果表明:对于很难或无法获得底事件发生概率准确值的石油化工设备而言,模糊故障树是一种有效实用的可靠性分析方法,与传统的故障树方法相比,计算得出的结果更加科学合理,更接近工程实际.