[發(fā)明專利]一種基于事件調(diào)度的復(fù)雜系統(tǒng)可用性分析方法

在審

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• 申請日: 2017-04-14
• 公開（公告）號: CN106886667A
• 公開（公告）日: 2017-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李軍亮;滕克難;呂衛(wèi)民;李保剛;楊春周;滕飛;劉星
• 申請（專利權(quán)）人: 中國人民解放軍海軍航空工程學(xué)院
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50;G06Q10/06
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• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種可用性分析方法，具體涉及一種基于事件調(diào)度的復(fù)雜系統(tǒng)可用性分析方法，屬于復(fù)雜系統(tǒng)可靠性技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性和可用性研究是工程領(lǐng)域、試驗學(xué)以及社會科學(xué)研究的重點。研究方法主要有解析方法和仿真方法。解析方法主要采用隨機過程理論構(gòu)建系統(tǒng)的解析模型，很難實現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)的可用度計算；仿真方法可以研究多部件多狀態(tài)的系統(tǒng)可用性，比較常用的是通過蒙特卡洛仿真方法，但是該方法在計算系統(tǒng)可用度時，當(dāng)系統(tǒng)部件和狀態(tài)較多時，容易出現(xiàn)空間爆炸的問題。

另一方面，隨著可用度的研究越來越受到重視，其商業(yè)價值也越來越大，國外研究人員開發(fā)了比較成熟的商業(yè)軟件：Avsim(www.isograph-software.com)、Raptor(www.arinc.com/products/raptor/index.html)以及Blocksim(www.reliasoft.com/Blocksim)，但是商業(yè)軟件由于其昂貴的成本限制了其使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明采用基于事件調(diào)度的方法，針對復(fù)雜系統(tǒng)在運行過程中其狀態(tài)變量是離散變量的實際情況，通過分析系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的拓?fù)湫院筒考墓收咸匦裕捎檬录{(diào)度方法構(gòu)建復(fù)雜系統(tǒng)的可用度仿真模型，從而對系統(tǒng)在目標(biāo)時間內(nèi)的可用性進行準(zhǔn)確的分析，為實現(xiàn)上述目標(biāo)，其技術(shù)方案如下：

步驟一，定義系統(tǒng)和部件的狀態(tài)變量

假設(shè)系統(tǒng)由n(n≥2)個部件組成，具有k(k≥2)種狀態(tài)；

假定初始時刻為t₀，系統(tǒng)狀態(tài)向量為X(t₀)，第i個部件的狀態(tài)向量為X_i(t₀)，如果第i個部件可用則X_i(t₀)＝1，反之X_i(t₀)＝0；

φ(X(t₀))為系統(tǒng)在t₀時刻的狀態(tài)函數(shù)，當(dāng)系統(tǒng)正常運行，所有部件完好時系統(tǒng)的狀態(tài)φ(X(t₀))＝2；當(dāng)系統(tǒng)正常運行，部分部件不完好時φ(X(t₀))＝1；系統(tǒng)不能運行時φ(X(t₀))＝0；用p_s(t₀)表示系統(tǒng)在t₀時刻處于s狀態(tài)的概率，即p_s(t₀)＝Pr{φ(X(t₀))＝s}，s＝0,1,2；s＝0表示系統(tǒng)處于不能運行狀態(tài)，s＝1表示系統(tǒng)處于正常運行，但部分部件不完好的狀態(tài)，s＝2表示系統(tǒng)處于正常運行，所有部件完好的狀態(tài)；

確定系統(tǒng)狀態(tài)為s的概率p_s(t₀)和置信區(qū)間；

步驟二，分析部件、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的拓?fù)涮匦院凸收闲袨樘匦?/p>

(1)根據(jù)系統(tǒng)的運行原理和功能特性，繪制系統(tǒng)的可靠性框圖；

(2)根據(jù)系統(tǒng)的可靠性框圖結(jié)構(gòu)的拓?fù)涮匦裕治霾考莫毩⑿院完P(guān)聯(lián)性；

(3)根據(jù)故障樹原理系統(tǒng)的最小割集，確定可實現(xiàn)系統(tǒng)功能的最短路；

步驟三，設(shè)計基于事件調(diào)度的仿真流程

該方法以事件調(diào)度方法為總體框架，在仿真過程中，考慮兩種隨機事件，分別為部件故障事件和修理事件，基本步驟如下：

(1)定義模擬變量：仿真時鐘、初始化部件狀態(tài)向量、初始化系統(tǒng)狀態(tài)向量、系統(tǒng)的行為參數(shù)；

(2)利用已知可用信息，確定部件故障時間分布類型、參數(shù)和部件的修理時間；

(3)確定下一個發(fā)生的事件：比如部件失效或者部件修理，并且采集與該事件對應(yīng)的相關(guān)信息：事件類型、事件發(fā)生的時間、會受到影響的其它部件；

(4)根據(jù)上述步驟提供的信息，更新全局時間變量和系統(tǒng)狀態(tài)變量；

(5)如果在仿真時間和下一個時間發(fā)生之前沒有要觀測的事件，則認(rèn)為系統(tǒng)對應(yīng)的狀態(tài)函數(shù)φ(X(t₀))＞0，否則為零；

(6)更新下一個事件的部件狀態(tài)，如果為部件失效，則產(chǎn)生一個隨機的部件修理時間，更新其余部件的故障和維修時間，分解詳細(xì)的與之有關(guān)的故障事件；相反，如果下一個事件為部件修理，則產(chǎn)生一個隨機的部件故障時間，更新其余部件的故障和維修時間，并且計算與之相關(guān)的修理時間；

(7)根據(jù)系統(tǒng)的當(dāng)前狀態(tài)和結(jié)構(gòu)框圖的拓?fù)涮卣髋袛嘞乱粋€事件是否會影響系統(tǒng)的狀態(tài)即根據(jù)判斷系統(tǒng)是否可用的結(jié)果，更新系統(tǒng)狀態(tài)變量和統(tǒng)計變量；

(8)更新仿真時鐘；