[发明专利]基于不确定故障树的水下生产系统维修优化方法及装置

说明书

本发明涉及一种基于不确定故障树的水下生产系统维修优化方法及装置，包括以下技术特点：使用不确定故障树计算顶事件Λ_Top发生的信度M_Top；计算顶事件Λ_Top需要投入的总维修费用C_Top；由不确定故障树评估水下生产系统的失效信度，分别建立关于要投入的总维修费用和失效信度的单目标优化模型和多目标优化模型；采用单目标优化模型和多目标优化模型对水下生产系统进行维修优化。本发明使用不确定测度对基本事件发生的信度进行评估，提出不确定故障树。基于不确定故障树对水下生产系统的失效信度进行评估，并建立水下生产系统的单目标和多目标优化模型，对水下生产系统要投入的费用和失效信度进行优化。

技术领域

本发明属于系统设计及维修优化技术领域，涉及一种水下生产系统维修优化方法，尤其是基于不确定故障树的水下生产系统维修优化方法及装置。

背景技术

水下生产系统主要是由油气井、管线、采油树和立管等组成。随着水下生产系统服役年限的增加，出现了越来越多的安全问题，尤其是泄漏问题。水下生产系统一旦发生泄漏将会造成严重的环境污染和重大的经济损失。因此，确保水下生产系统的安全运行并同时使投入的总成本最小是至关重要的。故障树是评估水下生产系统失效信度的有效工具。对于传统故障树而言，基本事件发生的概率是一个精确值，但由于环境因素和检测技术的限制使得我们很难获得充足的水下生产系统相关状态及运行数据，因此无法获取基本事件发生的概率。此时，采用基于概率论的传统故障树评估水下生产系统的信度不再适用。

1965年，Zadeh提出了模糊集理论，用于处理不精确信息的问题。随后学者们基于模糊理论研究各种优化问题。然而，清华大学刘宝碇教授通过桥梁承重的例子说明采用模糊理论对专家的主观信度进行建模是不合适的。为了进一步度量信度，刘教授提出了不确定理论。目前该理论已广泛用于各领域，主要用于对专家的主观信度建模。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种能对水下生产系统的费用和失效信度进行优化的基于不确定故障树的水下生产系统维修优化方法及装置。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种基于不确定故障树的水下生产系统维修优化方法，包括以下步骤：

步骤1、使用不确定故障树计算顶事件Λ_Top发生的信度M_Top；

步骤2、计算顶事件Λ_Top要投入的总维修费用C_Top；

步骤3、由不确定故障树评估水下生产系统的失效信度，分别建立关于要投入的总维修费用和失效信度的单目标优化模型和多目标优化模型；

步骤4、采用单目标优化模型和多目标优化模型对水下生产系统进行维修优化。

而且，所述不确定故障树中基本事件Λ_i发生的信度使用不确定测度进行评估，所述步骤1的具体实现方法为：

若不确定故障树中的基本事件Λ₁,Λ₂,...,Λ_N由“与门”连接，则不确定故障树中的输出事件Λ发生的信度为

若不确定故障树中的基本事件Λ₁,Λ₂,...,Λ_N由“或门”连接，则不确定故障树中的输出事件Λ发生的信度为

其中：∧表示取最小值运算，∨表示取最大值运算。

而且，所述步骤2采用如下公式计算顶事件Λ_Top要投入的总维修费用C_Top：