[發明專利]一種基于擴展FMECA和故障傳播圖的單粒子故障發生概率計算方法

在審

• 申請號: 202110028127.4
• 申請日: 2021-01-05
• 公開（公告）號: CN112782549A
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 黃姣英;劉基強;高成;王自力
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01R31/26
• 分類號: G01R31/26;G01R31/265;G06F30/25
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于擴展FMECA和故障傳播圖的單粒子故障發生概率計算方法，其特征在于：它包括以下步驟：

步驟一：機載電子設備系統組成分析以及單粒子故障模式影響分析。機載電子設備系統組成分析包括功能分析、結構特性分析和單粒子效應敏感器件分析，在系統組成分析的基礎上，進行單粒子故障模式影響分析；

步驟二：確定FMECA參數的計算方法，構建傳統的FMECA表格。以風險擴展系數(RiskExtension Number，REN)表示故障模式危害度，REN為故障發生頻度等級(OccurrenceProbablity Ranking，OPR)、故障嚴重程度等級(Effect Severity Ranking，ESR)和故障可檢測等級(Detectability Ranking，DR)三者乘積，其計算法式如下：

REN＝OPR×ESR×DR

式中：REN為風險擴展系數

OPR為故障發生頻度等級

ESR為故障嚴重程度等級

DR為故障可檢測等級

傳統FMECA表格中的OPR、ESR、DR參數取值為[1,10]之間數值，本專利賦予每個等級以[0,1]之間的概率值，因此求得的REN也是[0,1]之間的概率值，以REN來衡量故障模式的危害程度；

確定FMECA每個參數計算方法后，依據故障發生頻度等級、故障嚴重等級、故障可檢測等級參數的計算方法，結合機載電子設備的系統組成分析，構建機載電子設備傳統的FMECA表格；

步驟三：將傳統FMECA表格中的“故障原因”擴展為“故障原因”和“故障原因貢獻率”兩項，構建機載電子設備受單粒子效應影響的擴展FMECA表格；

步驟四：基于步驟三中建立的擴展FMECA表格，構建機載電子設備系統故障傳播圖。故障傳播圖中各個節點代表一個故障模式，節點數字代表故障所對應的代碼，節點之間的邊代表故障模式之間的因果聯系，邊的屬性為原因故障對結果故障的貢獻率大小；

步驟五：基于步驟四的故障傳播圖，通過逐層推導，分析得到各單粒子故障模式的發生概率，完成單粒子故障模式發生概率計算；

通過以上步驟，就能利用基于擴展FMECA和故障傳播圖的方法計算底層單粒子故障模式發生概率，可為分析機載電子設備受單粒子效應影響提供依據，通過對機載電子設備進行系統組成分析，確定系統的中子單粒子效應故障模式以及故障模式之間的影響關系，將傳統FMECA中的“故障原因”擴展為“故障原因”和“故障原因貢獻率”兩項，構建系統擴展的FMECA表格，基于擴展的FMECA表格建立系統故障傳播圖，通過逐層推導，分析得到各底層中子單粒子故障模式的發生概率，在無法開展中子單粒子效應輻照試驗時，該分析方法能提供有效的參考，且該方法簡單實用，實施容易，具有推廣應用價值。

2.根據權利要求1所述的一種基于擴展FMECA和故障傳播圖的單粒子故障發生概率計算方法，其特征在于：

在步驟一中所述的“對機載電子設備行功能分析、結構特性分析和單粒子效應敏感器件分析”，其作法如下：

(1)功能分析

機載電子設備功能分析主要分析設備系統執行的功能或完成的任務，明確設備系統的任務剖面，并對設備系統在不同任務剖面下的主要功能、工作方式(連續工作、間歇工作或者不工作)工作階段進行描述和分析；

(2)結構特性分析

在實際工程中，根據不同的應用場景，機載電子設備的技術指標有著非常細致的規定，機載電子設備結構特性分析針對設備系統的硬件組成分析，列出設備系統功能-技術指標對應關系表；

(3)單粒子效應敏感性器件分析

機載電子設備上的器件因工藝結構的不同會對一種或幾種單粒子效應敏感，進行單粒子效應敏感器件分析，確定機載電子設備上對單粒子效應敏感的器件，便于設備單粒子效應故障模式分析；

(4)單粒子故障模式影響分析

由于機載電子設備功能復雜，在飛機不同運行狀態下執行不同的功能，所以需要選擇一個具體的任務剖面，分析設備中子單粒子效應故障模式，并通過因果圖表現故障模式之間傳播關系；