[發明專利]基于不確定故障樹的水下生產系統維修優化方法及裝置

在審

• 申請號: 202110154230.3
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112801390A
• 公開（公告）日: 2021-05-14
• 發明（設計）人: 劉穎;麻柳影;曲志剛;劉寅立;哈麗娜
• 申請（專利權）人: 天津科技大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/00;G06N3/12
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王利文

1.一種基于不確定故障樹的水下生產系統維修優化方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1、使用不確定故障樹計算頂事件Λ_Top發生的信度M_Top；

步驟2、計算頂事件Λ_Top需要投入的總維修費用C_Top；

步驟3、由不確定故障樹評估水下生產系統的失效信度，分別建立關于要投入的總維修費用和失效信度的單目標優化模型和多目標優化模型；

步驟4、采用單目標優化模型和多目標優化模型對水下生產系統進行維修優化。

2.根據權利要求1所述的基于不確定故障樹的水下生產系統維修優化方法，其特征在于：所述不確定故障樹中基本事件Λ_i發生的信度使用不確定測度進行評估，所述步驟1的具體實現方法為：

若基本事件Λ₁,Λ₂,...,Λ_N由“與門”連接，則輸出事件Λ發生的信度為

若基本事件Λ₁,Λ₂,...,Λ_N由“或門”連接，則輸出事件Λ發生的信度為

其中：∧表示取最小值運算，∨表示取最大值運算。

3.根據權利要求1所述的基于不確定故障樹的水下生產系統維修優化方法，其特征在于：所述步驟2采用如下公式計算頂事件Λ_Top需要投入的總維修費用C_Top：

其中，C_i為基本事件Λ_i的要投入的維修費用，可表示為：C_i＝F_i(M{Λ_i}),i＝1,2,...,N，F_i為預先獲得的“費用-信度”函數。

4.根據權利要求1所述的基于不確定故障樹的水下生產系統維修優化方法，其特征在于：所述步驟3中單目標優化模型為在給定的系統失效水平下求需要投入總維修費用的最小值，所述單目標優化模型表示為：

其中：μ_i和v_i分別為基本事件Λ_i,i＝1,2,...,N發生信度的上下限，τ為預設的容許失效水平，通常τ的取值范圍為M_Top(μ₁,μ₂,...,μ_N)≤τ≤M_Top(v₁,v₂,...,v_N)。

5.根據權利要求1所述的基于不確定故障樹的水下生產系統維修優化方法，其特征在于：所述步驟3中多目標優化模型為使投入的總維修費用與系統失效信度同時達到最小，所述多目標優化模型表示為：

其中，μ_i和v_i分別為基本事件Λ_i,i＝1,2,...,N發生信度的上下限。

6.根據權利要求4所述的基于不確定故障樹的水下生產系統維修優化方法，其特征在于：所述單目標優化模型即在給定容許失效信度下使得要投入的總維修費用最小，在求解水下生產系統的單目標優化模型時采用遺傳算法進行優化分析。

7.根據權利要求5所述的基于不確定故障樹的水下生產系統維修優化方法，其特征在于：所述多目標優化模型是將多目標優化模型轉為單目標優化模型，然后使用遺傳算法對轉化后的單目標優化模型進行優化分析。

8.一種實現權利要求1至7任一項所述基于不確定故障樹的水下生產系統維修優化方法的裝置，其特征在于：包括

第一計算單元，用于使用不確定故障樹計算頂事件Λ_Top發生的信度M_Top；

第二計算單元，用于計算頂事件Λ_Top需要投入的總維修費用C_Top；

建立單元，用于由不確定故障樹評估水下生產系統的失效信度，分別建立關于要投入的總維修費用和失效信度的單目標優化模型和多目標優化模型；

維修優化單元，用于采用單目標優化模型和多目標優化模型對水下生產系統進行維修優化。