[發明專利]一種功能相關系統的可靠性分析方法

在審

• 申請號: 202110116008.4
• 申請日: 2021-01-28
• 公開（公告）號: CN112765827A
• 公開（公告）日: 2021-05-07
• 發明（設計）人: 汪超男;劉瓊陽;官全龍
• 申請（專利權）人: 暨南大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/18;G06F119/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 雷芬芬

本發明公開了一種功能相關系統的可靠性分析方法，包括以下步驟：將包含確定性競爭失效的功能相關系統的故障樹模型的FDEP門用OR門代替；在不考慮競爭失效的情況下，對靜態故障樹中的每個變量進行啟發式排序，再根據排序后的索引將靜態故障樹模型自底向上轉化成BDD模型；評估BDD模型，得到有關邊概率的系統可靠性評估公式；定義代表觸發元件和依賴元件的不同失效順序的事件，分離競爭失效，計算各個事件的發生概率；根據元件的失效情況對BDD模型的邊概率賦值，將賦值代入系統可靠性評估公式，求得系統的條件失效概率的具體數值；將條件失效概率的具體數值代入全概率公式求得最終的系統可靠性。本發明可以精確計算出系統可靠性。

技術領域

本發明涉及動態系統可靠性分析領域，具體涉及的是一種基于組合方法的確定性競爭失效的功能相關系統的可靠性分析方法。

背景技術

系統可靠性是指在給定的環境和操作條件下，在規定的時間內，系統執行正常運行功能的能力。隨著科學技術的進步以及生活中的各個領域逐漸實現智能信息化，系統可靠性作為一項重要的評估指標，其評估和分析也將面臨著更高的要求和更大的挑戰。對計算系統可靠性進行精確分析和深入研究能夠有效減少風險故障帶來的損失，從而為提供更加良好的計算服務奠定基礎。

動態系統的可靠性分析是系統可靠性中的重難點，其中功能相關的競爭失效行為是可以對整個系統不可靠性產生重大影響的動態行為之一。在包含功能相關行為的系統中，觸發元件的本地失效和依賴元件的傳播失效之間在時域上的一種競爭關系，稱為競爭失效行為，即當依賴元件的傳播失效發生在觸發元件的本地失效之前，傳播效應發生，其他系統元件將會受到影響；當觸發元件的本地失效比依賴元件的傳播失效先發生時，依賴元件被隔離，依賴元件的傳播失效不會影響到系統的其它元件。

在存在上述競爭失效行為的功能相關系統中，相關元件的傳播失效與觸發元件的本地失效發生的順序不同對系統失效行為產生不同的影響，如何既精確又有效地分析存在競爭失效行為的系統可靠性是動態系統可靠性分析領域中的一個關鍵問題，也是一個具有挑戰性的研究目標。在已有的確定性競爭失效的功能相關系統可靠性分析方法中，馬爾可夫方法局限于元件失效服從指數分布方法，且元件數量越大將造成狀態空間爆炸。蒙特卡洛仿真法計算結果模糊。組合方法避免了仿真法中計算結果模糊問題，也不存在馬爾可夫法中狀態空間爆炸問題，更不局限于指數分布的元件，但在存儲靜態故障樹以及簡化故障樹及其BDD(binary decision diagram，二元決策圖)上浪費計算資源，在評估故障樹轉化的BDD上重復工作也耗費大量時間，導致計算效率低。

發明內容

本發明的目的是為了克服以上現有技術存在的不足，提供了一種能提高計算效率的功能相關系統的可靠性分析方法。

本發明的目的可以通過采取如下技術方案達到：

對一個功能相關組或多個相互獨立且不重疊的功能相關組的系統組合方法適用于服從任何壽命分布的系統部件，一般通過如下步驟來求得系統的可靠性，如附圖1中所示。

一種功能相關系統的可靠性分析方法，包括以下步驟：

S1、將包含確定性競爭失效的功能相關系統的故障樹模型的動態門(FDEP門)用OR門代替，將動態故障樹轉化成靜態故障樹；步驟S1簡化故障樹的過程中，用OR門來替換FDEP門，可以很容易處理功能相關行為，使得動態故障樹成為靜態故障樹，方便計算系統可靠性。

S2、在不考慮競爭失效的情況下，對靜態故障樹中的每個元件變量進行啟發式排序，再根據排序后的索引將靜態故障樹模型自底向上轉化成BDD模型；故障樹里的變量就是系統里會影響系統可靠性的初始事件，比如硬件系統里的元件個體的失效情況就是一個變量。

S3、評估BDD模型，得到有關邊概率的系統可靠性評估公式；

S4、定義代表觸發元件和依賴元件的不同失效順序的事件，分離競爭失效，計算各個事件的發生概率；