[發明專利]一種系統維修率確定及優化的方法

有效

• 申請號: 201510037802.4
• 申請日: 2015-01-26
• 公開（公告）號: CN104657785B
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 崔鐵軍;李莎莎;韓光;王偉
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G06Q10/00
• 分類號: G06Q10/00;G06Q10/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及安全系統工程，特別是涉及系統維修率確定及優化。

背景技術

實際中，一般希望系統在宏觀上達到一定的目標，如系統的可靠性、可用性、故障率、總維修費用等。系統宏觀目標的實現，難以從系統的總體層面來保證，應通過對組成系統的基本元件參數進行控制來保證系統的目標，這些參數包括:元件的失效率、維修率、維修成本等。如元件失效率這樣的參數是元件本身性質決定的，使用者無法改變；而維修率是可以在工作中調整的，即可通過維修率的調整達到系統的某些宏觀目標。對于元件失效率一般情況下是一個定值，但是實際上很多元件失效率受到工作環境的影響，即是變失效率，如溫度，工作時間，氣壓等。另一個問題是現代的系統為保證可靠性都會采取備件策略。那么在考慮上述問題后如何確定系統中元件維修率，從而保證系統宏觀目標的實現就成為了問題。

根據對系統可靠性的研究，提出使用空間故障樹理論表示元件的變失效率，使用動態故障樹理論表示含有備件系統結構及系統宏觀目標與元件參數的聯系，從而得到滿足要求的元件維修率分布。并針對實際中三種情況下系統性能期望得到了對應的元件維修率分布。

發明內容

1空間故障樹

空間故障樹(Space Fault Tree，SFT)是在2012年提出的，截止目前已經取得了一些研究成果?？臻g故障樹的基本理論認為系統工作于環境之中，由于組成系統的基本事件或物理元件的性質決定了其在不同條件下工作的故障發生概率不同。例如，如電氣系統中的二極管，它的故障概率就與工作時間、工作溫度、通過電流及電壓等有直接關系。如果對這個系統進行分析，各個元件的工作時間和工作適應的溫度等可能都不一樣，隨著系統整體的工作時間和環境溫度的改變，系統的故障概率也是不同的。這種現象是實際存在的，但是往往是被忽視的，而認為故障概率恒定不變。

筆者嘗試使用SFT表示系統中元件的變失效率。為了清晰的描述SFT理論和下面的分析過程，列出必要SFT相關內容和被分析系統的例子。就簡單的電氣系統進行論述，該系統由二極管組成，二極管的額定工作狀態受很多因素影響，其中主要的是工作時間t和工作溫度c。針對由這兩個因素影響的電氣系統作為研究對象。相關定義如下:

1)空間故障樹(或多維空間事故樹):基本事件的發生概率不是固定的，是由n個因素決定的，這樣的事故樹稱為多維事故樹，用T表示。

2)基本事件的影響因素:使基本事件發生概率產生變化的因素。在本例中，t表示時間因素，c表示溫度因素。

3)基本事件的發生概率的特征函數(特征函數):基本事件在單一影響因素影響下，隨影響因素的變化表現出來的發生概率變化特征。其可以初等函數，分段函數等，用P^x_i(x)表示，i表示第i個元件，x代替影響因素。如本例第i個原件的時間特征函數P^t_i(t)＝1-e^-λt,及溫度特征函數P^c_i(c)＝0.5(cos(2πc/A)+1)，其中，t為元件使用時間，λ為單元故障率，A為溫度變化范圍。

4)基本事件的發生概率空間分布:基本事件在n個影響因素影響下，隨他們的變化在多維空間內表現出來的發生概率變化。n個影響因素作為相互獨立的自變量，基本事件發生概率作為函數值。用P_i(x₁,x₂,…,x_n)表示，即P_i(x₁,x₂,…,x_n)＝1-П(1-P^xi_i(xi))，其中i＝1,2,…,n,n為影響因素個數，本例中為P_i(t,c)＝1-(1-P^t_i(t))(1-P^c_i(c))。

2動態故障樹

動態故障樹法是20世紀90年代由J.B.Dugan教授為分析空間站和空中交通控制系統的可靠性而提出的一種分析具有動態隨機性故障特點的系統可靠性的方法。動態故障樹法是在故障樹的基礎上引入動態邏輯門，如冷儲備門、熱儲備門、順序相關門、優先與門等，用于表征系統的冷儲備、熱儲備、可修復、資源共享等動態特性。