[發明專利]一種復雜產品故障影響傳遞關系模型的分析與評價方法

有效

• 申請號: 201410503796.2
• 申請日: 2014-09-26
• 公開（公告）號: CN104268338B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發明（設計）人: 崔京京;任羿;楊德真
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 北京慧泉知識產權代理有限公司11232
• 代理人: 王順榮,唐愛華

1.一種復雜產品故障影響傳遞關系模型及其分析與評價方法，其特征在于：它包含以下步驟：

步驟一：產品構型視圖構建；

包括定義和劃分產品的數據層次，構建產品的構型視圖，形成產品的樹狀結構模型，顯示產品節點間的從屬關系；

(1)定義和劃分產品節點的數據層次，包括裝備、系統、分系統、裝置、機組、單元體、組件、部件、元器件，裝備為第1層，系統為第2層，以此類推，元器件為第9層，在后續故障影響傳遞關系圖中將會從元器件級到裝備級由低到高依次顯示各層次；

(2)構建產品的構型視圖，形成產品的樹狀結構模型，顯示產品節點間的從屬關系；第i層的第j1個產品節點以表示，其中表示當前產品節點，表示當前產品節點所屬的父節點，下標中的(i)表示產品的層次，層次越低i值越大，i∈[0,9]，j₁、j₂∈[0,+∞)，i、j₁、j₂均為整數，根節點為J₍₀₎₀；

步驟二：定義故障信息及其影響傳遞關系，并以圖形化的形式顯示故障影響傳遞關系；

包括定義各產品節點的故障模式、故障模式嚴酷度、故障模式危害度，以及產品不同節點間的故障影響傳遞關系，并以圖形化的形式顯示產品的故障信息，形成不同產品節點間的故障影響傳遞關系圖；

(1)定義各產品節點的故障信息，包括定義各產品節點的故障模式、故障模式嚴酷度和故障模式危害度；產品節點包含K個故障模式，其中第k(k∈[0,K])個故障模式以表示，下標中的[(i)j₁]表示故障模式所屬的產品節點，i∈[0,9]，j₁∈[0,+∞)，i、j₁均為整數；故障模式的嚴酷度為α_k，危害度為γ_k，α_k∈[1,4]，為整數，γ_k∈[0,+∞)；每個故障模式的具體顯示內容為“模式(α_k，γ_k)”，產品節點的故障信息以矩形框表示，矩形框共K+1行，第一行顯示產品節點信息，顯示內容為“產品節點(α，γ)”，其中α為產品嚴酷度，γ為產品危害度，α＝max{α_k}，γ＝∑(γ_k)；后K行顯示該產品節點下所有的故障模式信息，每行的故障模式具體顯示的內容為“模式(α_k，γ_k)”；每個故障模式所在的矩形框左右兩側各有一個輸入端口和一個輸出端口；

(2)定義故障影響傳遞關系，形成故障影響傳遞關系圖；如果一個產品的故障影響并導致另一產品故障的發生，稱這個產品故障與另一產品故障之間有影響傳遞關系，在故障影響傳遞關系圖中以箭頭表示；

在產品的故障影響傳遞關系圖中，左側顯示產品的樹狀構型，選中其中任何一個產品節點，能將節點拖動到畫布中，節點將以上一步中定義的矩形框的形式出現在故障影響傳遞關系圖中；如果一個產品的故障模式影響并導致另一產品故障的發生，從產品樹中將兩個產品節點都拖動到畫布中，兩個產品節點及其故障模式的矩形框都被添加到故障影響傳遞關系圖中，從第一個故障模式的輸出端口繪制一個箭頭指向被影響的故障模式的輸入端口，即形成產品不同節點間的故障影響傳遞關系；

在產品的故障影響傳遞關系圖中，添加多個產品節點及其故障模式，繪制多條代表故障影響傳遞關系的箭頭，故障模式能在同層節點間傳遞，也能往高一層次傳遞、跨層次向高層次傳遞，直至產品的根節點為止，形成故障影響傳遞關系網；圖中各層次之間以直線隔開，跨層次傳遞時無故障模式的層次顯示空白；

步驟三：分析評價故障間的傳遞關系；

對于復雜產品，耦合故障可能會非常多，實際工程中不可能逐個消減耦合故障，而應該在眾多耦合故障集合中確定共同的故障予以關注，將其消除或將其發生概率和影響嚴重程度降低到可接受范圍內，從而保證產品的可靠性要求；故障發生后，將通過故障間的影響傳遞關系作用傳遞到其他故障，如果受到影響而導致故障發生的故障模式越多，說明引發故障的故障模式越關鍵，基于這些認識，分析評價故障間的影響傳遞關系，找出關鍵的產品節點和故障模式予以關注；

(1)評價圖形設計；對故障模式間的傳遞關系做無向化處理，將故障影響傳遞關系網簡化為故障模式間的無向網絡；每個故障模式至少有一條代表傳遞關系的邊，無傳遞關系的故障模式及產品節點不顯示在故障影響傳遞關系網中；記無向網絡中故障模式的邊的數目為節點的“度”，度越小的故障模式對其他故障模式的影響越小，度越大的故障模式耦合故障越集中；逐步剝離度小的故障模式，留下度大的故障模式，最終找到需要的關鍵故障模式，即為產品設計改進的關鍵重要環節；

(2)數學評價模型；如果一個故障模式通過影響傳遞關系不斷向上傳遞，則會在可視化圖形中形成一條故障影響傳遞鏈，記為N；每條故障鏈中的故障模式數記為│N│，│N│∈[0,+∞)；

對每個形成故障影響傳遞鏈的故障模式，定義其影響度

I＝a×β×│N│×L

其中，a為該故障模式的嚴酷度等級等價值，嚴酷度等級越高值越大；嚴酷度等級為Ⅰ級的等價值為4，Ⅱ級的等價值為3，Ⅲ級的等價值為2，Ⅳ級的等價值為1；β為該故障模式的發生概率，β∈(0,1)；L為該故障所在的故障鏈影響的最高層次，層次越高L值越大；裝備級L值為10，系統為9，分系統為8，以此類推；

分析故障模式的影響度，找出關鍵故障模式，當I值越大，表明故障模式的影響度越大，應該在設計中盡早解決。