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1、(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201410777340.5 (22)申请日 2014.12.16 G06Q 10/06(2012.01) (71)申请人 西北工业大学 地址 710072 陕西省西安市友谊西路 127 号 (72)发明人 马存宝 宋东 陈杰 和麟 张天伟 (74)专利代理机构 西北工业大学专利中心 61204 代理人 陈星 (54) 发明名称 一种复杂系统多重任务合成过程可靠性评估 方法 (57) 摘要 本发明公开了一种复杂系统多重任务合成过 程可靠性评估方法， 采用多值决策树技术 ； 分任 务阶段转换系统故障树为多值决策树 ； 连接并生 成多任务阶段。
2、多值决策树 ； 候选失效路径列表 ； 失效概率计算 ； 对多任务合成系统按任务阶段进 行可靠性分析， 弥补了传统二值决策树可靠性评 估方法对于复杂多任务合成和系统多失效模式系 统可靠性评估的局限性 ； 提出的复杂系统多重任 务合成的可靠性评估方法， 有助于提升所设计复 杂系统在多任务阶段的安全工作能力 ； 提升了多 重任务合成过程可靠性评估手段。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 (10)申请公布号 CN 104504510 A (43)申请公布日 2015.04.08 CN 104504510 A 1/1。
3、 页 2 1.一种复杂系统多重任务合成过程可靠性评估方法， 其特征在于包括以下步骤 : 步骤 1. 分任务阶段转换系统故障树为多值决策树 ； 根据事先建立的各任务阶段多失效模式故障树， 对该任务阶段各设备的失效模式进行 分析， 建立多失效模式优先级排序表， 确立各任务阶段的起止时间， 在优先级排序基础上按 任务阶段将各任务阶段的多失效模式故障数分别转换为多值决策树 ； 步骤 2. 连接并生成多任务阶段多值决策树 ； 连接步骤 1 所生成的各任务阶段多值决策树， 任务转换过程需遵循任务切换逻辑， 即 后一个任务阶段的失效状态建立在前一个任务阶段时间内系统正常的条件下 ； 步骤 3. 候选失效路径。
4、列表 ； 对步骤 2 所生成的多任务多值决策树进行全部候选失效路径列表 ； 对于不同任务阶 段， 从多值决策树顶事件到任意失效节点表示一条可能的失效路径， 穷举所有失效路径上 的系统设备及其失效模式 ； 步骤 4. 失效概率计算 ； 针对步骤 3 所列举的候选失效路径列表， 在设备各失效模式失效概率密度函数基础上 进行各失效路径失效计算， 则最终系统总的失效概率为所有失效路径概率之和。 权 利 要 求 书 CN 104504510 A 2 1/3 页 3 一种复杂系统多重任务合成过程可靠性评估方法 技术领域 0001 本发明涉及一种复杂系统多重任务合成过程可靠性评估方法， 属于可靠性技术领 域。
5、。 背景技术 0002 现代复杂系统组成环节众多， 影响因素繁杂， 其潜在失效可能性随着系统复杂度 的提高而增大， 而大量复杂系统往往在其整个工作过程中存在多个任务阶段， 如航电系统 在从滑跑起飞到降落的多个任务阶段。 不同任务阶段由于所面临的任务要求或不同工作侧 重点、 工作环境等存在差别， 系统也将呈现多种不同的失效模式， 对这样一个复杂系统多重 任务合成过程进行可靠性评估， 进而改进系统设计， 对于提高所设计系统整个任务阶段的 安全工作能力， 提升任务执行能力具有重要作用。 0003 在实际的可靠性评估过程中， 常用可靠性评估方法包括状态空间模型方法， 如马尔科夫模型、 故障树和 Pet。
6、ri 网 ； 组合模型方法， 如二值决策树 binary decision diagrams(BDD) ； 以及蒙特卡洛方法。 0004 BDD 方法具有较低的计算复杂度和较少的存储空间需求， 得到了广泛的应用。BDD 方法假定系统存在一种失效模式， 即系统仅存在 “失效” 和 “正常” 二值情况， 进而通过搜索 算法穷举所有失效路径， 并计算系统可靠性指标。但其所作二值假设不能解决这里所涉及 的多重任务合成、 且存在多种不同失效模式复杂系统的可靠性评估问题， 这就必然要增加 二值决策树方法在实际使用过程中的难度。 发明内容 0005 为了避免现有技术存在的不足 , 本发明提出一种复杂系统多重。
7、任务合成过程可 靠性评估方法。 0006 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是 : 一种复杂系统多重任务合成过程 可靠性评估方法， 其特征在于包括以下步骤 : 0007 步骤 1. 分任务阶段转换系统故障树为多值决策树 ； 0008 根据事先建立的各任务阶段多失效模式故障树， 对该任务阶段各设备的失效模式 进行分析， 建立多失效模式优先级排序表， 确立各任务阶段的起止时间， 在优先级排序基础 上按任务阶段将各任务阶段的多失效模式故障数分别转换为多值决策树 ； 0009 步骤 2. 连接并生成多任务阶段多值决策树 ； 0010 连接步骤 1 所生成的各任务阶段多值决策树， 任务转换过程需遵循任。
8、务切换逻 辑， 即后一个任务阶段的失效状态建立在前一个任务阶段时间内系统正常的条件下 ； 0011 步骤 3. 候选失效路径列表 ； 0012 对步骤 2 所生成的多任务多值决策树进行全部候选失效路径列表 ； 对于不同任务 阶段， 从多值决策树顶事件到任意失效节点表示一条可能的失效路径， 穷举所有失效路径 上的系统设备及其失效模式 ； 说 明 书 CN 104504510 A 3 2/3 页 4 0013 步骤 4. 失效概率计算 ； 0014 针对步骤 3 所列举的候选失效路径列表， 在设备各失效模式失效概率密度函数基 础上进行各失效路径失效计算， 则最终系统总的失效概率为所有失效路径概率之。
9、和。 0015 有益效果 0016 本发明提出的复杂系统多重任务合成过程可靠性评估方法， 采用多值决策树技 术 ； 分任务阶段转换系统故障树为多值决策树 ； 连接并生成多任务阶段多值决策树 ； 候选 失效路径列表 ； 失效概率计算 ； 对多任务合成系统按任务阶段进行可靠性分析， 弥补了传 统二值决策树可靠性评估方法对于复杂多任务合成和系统多失效模式系统可靠性评估的 局限性 ； 提出的复杂系统多重任务合成的可靠性评估方法， 有助于提升所设计复杂系统在 多任务阶段的安全工作能力。 0017 本发明复杂系统多重任务合成过程可靠性评估方法， 提升了多重任务合成过程可 靠性评估手段。 附图说明 0018。
10、 下面结合附图和实施方式对本发明一种复杂系统多重任务合成过程可靠性评估 方法作进一步详细说明。 0019 图 1 为多重任务过程故障树。 0020 图 2 为各任务阶段多值决策树。 0021 图 3 为多重任务多值决策树。 0022 图 4 为单任务阶段失效路径图。 0023 图 5 为复杂系统多重任务合成过程可靠性评估方法流程图。 具体实施方式 0024 本实施例是一种复杂系统多重任务合成过程可靠性评估方法。 0025 参阅图1图5,本实施例基于多值决策树的方法， 完成对多重任务合成过程多失 效模式的可靠性评估， 有效弥补二值决策树方法对于复杂系统可靠性评估的缺点， 提升多 重任务合成过程可。
11、靠性评估手段。 0026 下面针对图 1 所示 , 以某多任务过程多失效模式系统的可靠性评估为例 , 该系统 包含三个任务阶段即 phase1， phase2 和 phase3， 系统由三个设备 A， B 和 C 组成， 其中设备 B 包含三种不同的故障模式 :B1， B2 和 B3， 图中 “and” 和 “or” 表示逻辑 “与” 和 “或” 。具体 步骤如下 : 0027 第 1 步， 在对该系统多重任务合成过程分析基础上， 确定任务合成可靠性评估参 数， 包括各任务阶段系统设备组成， 设备失效模式以及对应失效概率密度函数， 各任务阶段 的起始和终止时间， 并在此基础按失效概率进行总的设。
12、备故障模式优先级排序， 获取系统 各任务阶段故障树。将各任务阶段的故障树转换为多值决策树， 转换过程应考虑各任务阶 段的设备优先级排序， 具体包含 , 对某系统各任务阶段的设备优先级排序， 建议按照其失 效率高低进行排序， 例如 ： A3， A2， A1， B33， B23， B13， B32， B22， B12， B31， B21， B11， C3， C2， C1。Bij， i 1， 2， 3， j 1， 2， 3， i 表示不同任务阶段， j 表示不同失效模式。 0028 将图 1 中各故障树转换为图 2 的多值决策树， 以图 2 中第一个任务阶段 In phase 说 明 书 CN 10。
13、4504510 A 4 3/3 页 5 1为例说明， 按照优先级排序， 首先A1,第一个任务阶段中的设备A仅存在一种故障模式， 即 “分支 0 表示正常” 和 “分支 1 表示失效” 。若设备 A 正常， 按照优先级， B1 为第一个任务阶 段中的设备 B， 存在三个故障模式即 “分支 0 表示正常” ，“分支 1 表示失效模式 1” ，“分支 2 表示失效模式 2” ，“分支 3 表示失效模式 3” ， 依次类推。 0029 第 2 步， 在多值决策树基础上， 按任务切换逻辑对各任务阶段多值决策树进行取 反， 逐阶段连接为多任务阶段多值决策树。 由于任务转换过程需遵循任务切换逻辑， 即后一 。
14、个任务阶段的失效状态建立在前一个任务阶段系统正常的条件下。 0030 例如， 假设第一个任务阶段失效表示为 Ph1 F 1， 则第二个任务阶段失效表示为 其中表示任务阶段失效表达式取反。 连接所生成的各任务阶段多值决策树为 多任务多值决策树， 如图 3 所示。 0031 第 3 步， 对所建立的多任务阶段多值决策树路径进行分析， 穷举所有从该任务阶 段初始直至系统失效的路径， 由此得到候选失效路径表达式。 0032 对于不同任务阶段， 从多值决策树顶端到任意失效节点， 即节点 “1” ， 表示一条可 能的失效路径。穷举所有失效路径上的系统设备及其失效模式。例如， 在图 3 中的第一个 任务阶段。
15、， 穷举所有失效路径如表 1 和图 4 所示。 0033 表 1 0034 0035 表 1 中， Path 1 表示路径 1， A1即设备 A 在第一任务阶段失效， Path 2 表示路径 2， 表示A在第一任务阶段正常情况下， 设备B因失效模式1而导致整个系统失效， 依次类 推可以得到所有任务阶段的所有失效路径列表。 0036 第 4 步， 按候选失效路径表达式， 在事先确定的设备概率密度函数基础上通过从 各阶段任务初始时刻到终止时刻的积分， 完成任务失效概率计算。对于表 1 所示第一个任 务阶段的所有失效路径， 其第一个任务阶段失效概率 Q1为 0037 0038 其中表示事先确定的设备。
16、A失效概率密度函数，表示设备A在第一任务 阶段 t0 到 t1 时间段失效概率，表示设备 A 在第一任务阶段 t0 到 t1 时 间段没有失效的概率，表示设备 B 第一任务阶段 t0 到 t1 时间段没 有失效即没有三个失效模式中任意一个的概率。依次类推， 可以得到图 1 系统第二和第三 任务阶段的失效概率 Q2和 Q 3。则图 1 所示系统失效概率为， 即得到多重任务合成过程失效 概率密度或可靠性评估指标。 说 明 书 CN 104504510 A 5 1/2 页 6 图 1 图 2 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 104504510 A 6 2/2 页 7 图 5 说 明 书 附 图 CN 104504510 A 7 。