[发明专利]基于Petri网复杂系统多设计方案的选择方法

说明书

技术领域

本发明属于复杂系统研制阶段的多方案优选方法领域，具体涉及一种基于Petri网复杂系统多设计方案的选择方法。

背景技术

随着科学技术的飞速发展以及对产品的功能要求越来越高，产品需要由许多复杂系统来完成预期的功能，尤其是在航空、航天和核技术等高新技术领域，应用非常广泛。然而在复杂系统的前期设计阶段，针对复杂系统的某项任务或动作，存在多种方案，这样便产生了方案优选问题。复杂系统的方案优选问题一直是产品的重点和难点，如果选的方案存在很多问题，将会给产品的整个生命周期带来不可预估的损失，如后期的维修成本增加以及产品的品牌效应受到影响。

Petri网模型方法自产生以来，作为一种数学和图形的描述分析工具，具有直观、形象等优点，可以很好的描述复杂系统中常见的同步、并发、分布、冲突和资源共享等情况，已经广泛用于各种柔性制造系统等领域。近年来，Petri网也逐渐用于复杂系统的方案优选领域，且一直是分析和解决随机Petri网问题的重点。随机Petri网中变迁失效率随时间的变化而变化，当失效率达到一定阈值时变迁失效，进而复杂系统的最优方案以及系统总时间延迟也就会发生变化，即在某时刻随机Petri网的最优方案可以被找到，但它并不是一成不变的，随着系统状态发生变化，其最优方案在不断的调整。因此，Petri网应用于复杂系统，有强大的描述和表示能力，给复杂系统的方案寻优问题提供了很大的技术支持。

由于复杂系统包括多个子系统和大量组件，因此在复杂系统的研制前期，需要对这些子系统和组件进行选型，这便产生复杂系统多设计方案的选择方法问题。因此，如何从众多的设计方案中选择一个设计方案且使复杂系统在整个生命周期的综合效能达到最优是目前研究的重点和难点。复杂系统通常具有多种属性状态，目前针对复杂系统的分析，能够较全面反应系统的状态包括四种，即可靠性、维修性、测试性和安全性。但是，当前针对复杂系统四性状态一体化的设计方案优选问题开展的研究甚少，大量的研究仍然只是针对单属性进行寻优，寻得的最优路径无法综合权衡复杂系统四性状态属性，也没有相应的一体化模型，缺乏全局性，即当前的研究存在严重的“两张皮”现象，寻得的最优设计方案无法使整个复杂系统同时具备可靠性高、维修性好、测试性高和安全性高等优点。因此，一种综合权衡四性状态的一体化模型，是解决多设计方案选择的重点。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于Petri网复杂系统多设计方案的选择方法，针对复杂系统研制前期，建立了四性一体化模型，解决了现有技术中存在四性无法综合权衡、多种设计方案选取难的问题，即解决了当前在设计方案寻优时，四性之间存在“两张皮”现象的问题。

本发明为解决上述技术问题，采用如下技术方案：

基于Petri网复杂系统多设计方案的选择方法，包括如下步骤：

步骤1，构建可行度模型、基于可行度时延Petri网模型、综合影响参数模型，

确定复杂系统中每个方案中各部件之间的前后逻辑结构关系和各部件的四性参数信息，同时确定每个部件是否为共用部件，其中，四性参数包括可靠性维修性参数A(∞)、测试性参数、安全性参数S，其中，可靠性维修性参数A(∞)，包括失效率λ和修复率μ，测试性参数包括故障检测率FDR、故障隔离率FIR和虚警率FAR；

根据已确定的每个方案中各部件的四性参数，确定单个部件的可行度模型及整个方案的可行度模型，其中，

单个部件的可行度模型为：V_i(t)＝A(∞)·FDR·FIR·(1-FAR)·S，

其中，A(∞)=μλ+μ,]]>

整个方案的可行度模型为：

其中，V_i(t)为单个部件的可行度，h为复杂系统中所选方案的部件序号；