[发明专利]基于系统生存特征的系统可靠性评估方法

说明书

本发明公开了一种基于系统生存特征的系统可靠性评估方法。该方法能够准确、高效地评估具有多种类型组件的复杂系统的可靠性。步骤如下：1利用通用生成函数计算系统生存特征。2基于系统生存特征计算系统可靠度。

所属技术领域

本发明提供了一种基于通用生成函数计算系统生存特征，并利用系统生存特征评估系统可靠性的方法。它适用于具有多种类型组件的复杂系统的可靠性评估。利用通用生成函数可以简便计算出系统的生存特征，在此基础上，利用系统生存特征可以估计系统的可靠度等参数，完成对系统可靠性的评估。本发明属于可靠性与系统工程领域。

背景技术

现代工程系统结构越来越复杂，所包含单元或组件的类型也越来越多，常规可靠性评估方法已无法满足复杂系统可靠性评估要求。因此，有必要寻找新的度量方法或指标对该类复杂系统的可靠性进行建模和分析。系统生存特征(survivalsignature)作为一个新的可靠性度量概念自2012年被正式提出以来，不断有学者对其进行研究发展，现已逐渐成为量化复杂系统或网络系统可靠性的一个有力工具。它将系统的可靠性与组件的可靠性分离开来，为具有多种类型组件的复杂系统提供了更加一般的可靠性评价方法。然而，当前对系统生存特征的计算的研究较少，如何正确、高效地计算系统的生存特征尚未有较明确、理想的方法。

本发明提出了一种新型的基于通用生成函数的系统生存特征计算方法和基于此计算方法的系统可靠性评估方法。该方法利用通用生成函数，可以有效地计算出系统的生存特征，并基于此，估计出系统的可靠度等可靠性指标，实现对复杂系统的可靠性评估。

发明内容

本发明提供了一种利用通用生成函数计算系统生存特征，并基于系统生存特征，对系统进行可靠性评估的方法。目的和解决的问题是：通过扩展通用生成函数，建立系统生成特征计算规则，并利用计算得到的系统特征，评估系统可靠性。

本发明是一种基于系统生存特征的系统可靠性评估方法，主要包含以下二部分：

第一部分：基于通用生成函数计算系统生存特征。

计算系统生存特征是后续可靠性评估的基础，计算系统生存特征包括以下四个步骤：

步骤1：根据故障率或其他可靠性相关指标，对系统中的所有组成单元进行分类，确定所有单元所属的类别k、系统中属于第k类的单元总数量m_k和系统中单元的总类别数K。

步骤2：利用UGF对系统所有组成单元进行初始化表达，得到所有单元的UGF表达式如下：

其中，g_ks是第k类单元的状态向量，共包含K个元素，在g_k0中K个元素全为0，在g_k1中第k个元素值为1，其他元素全为0；p_ks是与g_ks对应的系统功能影响因子，p_k0的值为φ(φ为符号常量)，p_k1的值为1，具体如下：

步骤3：按照系统可靠性框图中，单元之间的串联、并联等不同连接类型对单元的UGF表达式进行计算，得到系统的UGF表达式。

若n单元之间的连接类型为并联，则由这些单元并联组成的系统的UGF表达式u_s(z)的计算公式为：

其中，操作符的运算规则如下：

以由两单元并联组成的系统为例，该系统的UGF表达式u_s(z)计算过程如下：