[發明專利]一種基于線性時間算法的故障樹模塊擴展分解方法

在審

• 申請號: 201810287529.4
• 申請日: 2018-03-30
• 公開（公告）號: CN108520168A
• 公開（公告）日: 2018-09-11
• 發明（設計）人: 魏歐;李思潔;宋俊花;羅煒麟;王立松
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06F19/00
• 分類號: G06F19/00
• 代理公司: 南京鐘山專利代理有限公司 32252
• 代理人: 戴朝榮

本發明提供了一種基于線性時間算法的故障樹模塊擴展分解方法。所述基于線性時間算法的故障樹模塊擴展分解方法包括如下步驟：一、通過修剪冗余節點或子樹來對故障樹進行簡化；二、對線性時間算法識別出的模塊進行擴展，識別故障樹中的等效事件，劃分等效事件為新模塊。本發明的有益效果是：所述基于線性時間算法的故障樹模塊擴展分解方法提出一套新的故障樹簡化規則和模塊擴展分解方法，不僅合理地除去故障樹中的冗余信息還能夠有效的優化故障樹分析，進一步減少工業大型故障樹分析的計算時間和內存消耗。

技術領域

本發明屬于故障樹預處理技術領域，具體地涉及一種基于線性時間算法的故障樹模塊擴展分解方法。

背景技術

故障樹(fault tree,FT)是一種邏輯因果關系圖，它描述了導致頂事件發生的基本事件之間的相互邏輯關系。如圖1。r1表示故障樹的頂事件，集合{g1,g2…g6}表示故障樹的中間事件，集合{e1,e2…e7}表示了故障樹中的基本事件。故障樹中還有一種基本元素門事件，它表示了輸入事件的關系類型。所示的故障樹中有兩種類型的門事件，and門表示只有當所有的輸入事件發生故障時，才會導致輸出事件故障，or門表示只要有一個輸入事件故障就會導致輸出事件故障。故障樹能很好地展現其故障模式，形象客觀地描述故障事件之間的邏輯關系。

故障樹分析(fault tree analysis，FTA)是一種系統可靠性、安全性分析的重要方法。故障樹分析被廣泛的應用于安全系統工程領域。故障樹分析可以作為發生重大故障或事故后進行故障調查的有效手段；指導故障診斷、改進使用和維修方案等；也可用于發現可靠性和安全性薄弱環節，采取改進措施，以提高產品的可靠性和安全性。由于自動化生成工具的廣泛使用，具有幾百個門或事件的故障樹已經變得很常見。而大型故障樹的分析通常需要大量的計算機資源和時間消耗，有的故障樹太復雜以至于現有的一些求解工具無法對其進行分析。所以如何有效的對大型故障樹進行預處理變得尤為重要。

故障樹的預處理是在對故障樹進行定性定量分析之前進行的，通常包括簡化和分解。可以有效的去除故障樹的冗余信息，減小故障樹規模，有效的減少故障樹分析的時間和內存資源的消耗。

故障樹簡化是根據一定的規則消去故障樹中多余的節點或子樹以減小故障樹的規模。最早的簡化算法消除了輸入到或門的重復事件。文Platz O,Olsen J V.FAUNET:AProgram Package for Evaluation of Fault Trees and Networks[J].1976.是基于故障樹評估程序包規則(Program Package for Evaluation of Fault Trees,FAUNET)，其化簡規則是最廣泛使用的傳統化簡規則之一，它在不改變故障樹邏輯結構的基礎上使用了一些布爾規則減小了故障樹的規模。后來的一些學者在此基礎上增加了一些新的規則，例如消除。在集成可靠性和風險系統(Integrated Reliability and Risk Analysis System，IRRAS)算法中提出了故障樹的新簡化方法，其采用了一些自下而上的技術，利用多種優化方法來重構和修剪故障樹，包括子樹獨立，概率修剪和門事件合并。這些簡化方法雖然能將故障樹簡化為比較簡潔的形式，但需要付出很大的時間代價。

故障樹分解是指將故障樹分解為若干獨立的子樹，對每棵子樹進行單獨求解。對所有子樹的分析結果進行重新組合，可以獲得原始故障樹的分析結果。雖然在早期有許多分解的方法已經被提出，而在此之后提出的線性時間算法分解故障樹，大大的減少了故障樹分解的時間，使得與樹的處理時間相比，分解故障樹本身需要的時間可以忽略不計。在現有的故障樹分解的算法中，文Dutuit Y,Rauzy A.A linear-time algorithm to findmodules of fault trees[J].IEEE Transactions on Reliability,1996.45(3):p.422-425.提出的線性時間算法廣泛應用于故障樹分析領域，能在線性時間內檢測出故障樹中的模塊，此方法能應用于單調故障樹和非單調故障樹。但該方法存在一些缺陷，它所分解出的子樹個數并不是最多的。