[發明專利]一種考慮環境因素的共因失效系統可靠性評估方法

有效

• 申請號: 201810999621.3
• 申請日: 2018-08-30
• 公開（公告）號: CN109101749B
• 公開（公告）日: 2021-02-02
• 發明（設計）人: 黃洪鐘;劉洋;黃鵬;李彥鋒;王琪瑞;丁如昌;曾穎
• 申請（專利權）人: 電子科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06N7/00;G06F111/08;G06F119/02
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 陳選中;何凡

本發明公開了一種考慮環境因素的共因失效系統可靠性評估方法。本發明充分考慮了現代復雜系統由于多任務剖面、復雜環境和多部件等特點造成系統存在共因失效和失效率變化的情況。因此，與傳統的假設部件失效獨立且不受環境影響的系統可靠度評估方法相比，本發明更具工程價值。同時，本發明由于使用了動態貝葉斯網絡建模方法，能夠對復雜系統進行推理，使得本方法適用于大型復雜系統的可靠性評估。

技術領域

本發明涉及系統可靠性工程技術領域，具體涉及一種考慮環境因素的共因失效系統可靠性評估方法。

背景技術

共因失效(Common Cause Failure,CCF)是一類經常在實際工程系統中遇到的問題，指的是在一個系統中由于某種共同原因而引起兩個或兩個以上單元的同時失效，其主要特點是失效的相關性。對于某些系統，其部件失效過程常具有相關性，而共因失效這種失效相關性是導致系統內部各部分失效相關的一個重要原因。現有的可靠性評估方法研究大多是基于系統部件失效相互獨立的假設，忽略系統部件失效的相關性，簡單地在各部分失效相互獨立的假設條件下對系統進行定性分析和定量計算，這對于現代復雜系統來說是不合理的，常會導致較大的誤差。

常規可靠性評估方法往往忽視運行環境中各種環境應力對產品運行可靠性的影響，但在實際工程系統中，由于產品任務剖面的多樣性及使用環境的復雜性，工作環境條件有較大的變化；產品的可靠性受環境因素影響較大，因此在不同的環境下會表現出不同的可靠性水平，其可靠性具有明顯的時變特性。因此，考慮動態環境對部件失效規律的影響，進而分析部件間的失效相關性，才能更準確地、全面地進行系統可靠性評估。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種考慮環境因素的共因失效系統可靠性評估方法解決了現有共因失效系統的可靠性評估方法誤差較大的問題。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：一種考慮環境因素的共因失效系統可靠性評估方法，包括以下步驟：

S1、建立系統中部件受環境因素影響的比例風險模型；

S2、根據系統中部件的邏輯關系和比例風險模型，建立系統考慮共因失效的在不同離散時刻的靜態貝葉斯網絡模型；

S3、明確兩個相鄰時刻的靜態貝葉斯網絡模型中變量的邏輯關系，建立系統的動態貝葉斯網絡模型，確定動態貝葉斯網絡模型的時間片，并更新動態貝葉斯網絡中節點的狀態信息；

S4、計算動態貝葉斯網絡在第k個時間片的概率分布，得到系統的可靠度。

進一步地：所述步驟S1中比例風險模型為：

上式中，λ(t,Z(t))為與時間和協變量有關的故障函數，λ₀(t)為只與時間有關的基底故障率函數，為影響系統的協變量函數，其中β＝{β₁,β₂,...,β_n}為回歸參數向量，Z(t)＝{z₁(t),z₂(t),...,z_n(t)}為影響系統失效的協變量向量，協變量Z(t)中的元素為表征部件各狀態參數、維修、運行因素的特征量，是影響系統壽命的伴隨因素。

進一步地：所述步驟S2具體包括：將系統中共因部件的故障率λ分為獨立失效部分故障率λ₁和共因失效部分故障率λ₂，即將共因部件分為獨立失效子部件和共因失效子部件，用多個節點來表示系統、部件、子部件的狀態，根據系統、部件及子部件之間的邏輯結構關系，通過貝葉斯網絡鏈式規則得到貝葉斯網絡所有節點的條件概率表，建立該系統考慮共因失效的靜態貝葉斯網絡可靠性模型。

進一步地：所述步驟S4具體為：

計算根節點N在第k個時間片的概率分布p_N(kΔT)，計算公式為：