DFA-ODENets:面向周期多阶段复杂系统的预测仿真框架

部分复杂系统受内外部因素影响在运行时会呈现出周期性的阶段变化,且在不同阶段具有完全不同的动态特性.因此在使用数据驱动方法解决此类系统的预测和仿真问题时,使用单一结构模型难以准确地学习系统在不同阶段的动态特性.本研究提出了基于确定性有限状态机-常微分方程网络的预测仿真框架(DFA-ODENets),以建模周期多阶段系统.该模型由多个ODENet组成,每个ODENet能够从不规则采样的序列数据中学习系统在各个阶段内的动态特性.同时模型集成了基于确定性有限状态自动机思想的阶段转换预测器以实现模型预测时在不同阶段之间自动转换.最后,将DFA-ODENet框架应用于某计算中心制冷系统的预测仿真场景中.模型能够在给定系统运行过程中的服务器负载和环境温度下模拟系统运行过程,并对系统的制冷功率、进气口温度等主要输出变量进行预测.其中,对于制冷系统能耗预测的平均相对误差在5%以内.同时,利用制冷系统仿真模型优化了系统停止制冷时的温度设定值,通过仿真实验表明该优化最高可以节省18%的制冷能耗.

基于三角直觉模糊数的多阶段任务系统可靠性评估

针对多阶段任务系统(Phased Mission System,PMS)可靠性评估中对系统或部件退化规律认识不清、主观知识不完备、环境变化等原因造成部件的信息不足或不精确问题,基于三角直觉模糊数(Triangular Intuitionistic Fuzzy Number,TIFN)和二元决策图(Binary Decision Diagram,BDD)模型,提出了一种PMS可靠性评估方法。首先,定义了TIFN的指数运算法则,证明了其满足的性质;其次,通过多位专家对部件平均故障时间(Mean Time to Failure,MTTF)进行评估,利用TIFN量化专家意见,建立了直觉模糊失效率评估模型,构建了一种计算TIFN的隶属度和非隶属度的方法,根据TIFN的运算法则和指数分布函数定义了部件的模糊失效函数;最后,运用示例说明了该方法的有效性,并与传统PMS-BDD方法、模糊故障树方法和直觉模糊故障树方法进行了对比分析。

阶段性系统康复锻炼对军事训练致膝关节前交叉韧带损伤患者膝关节功能的影响

目的探讨阶段性系统康复锻炼对军事训练致膝关节前交叉韧带(anterior cruciate ligament,ACL)损伤患者膝关节功能影响。方法选取2020年3月至2021年10月收治的军事训练致膝关节ACL损伤战士126例,随机分成常规组与研究组,每组63例。分别予以传统康复锻炼指导、阶段性系统康复锻炼指导,比较2组疼痛症状缓解、膝关节功能及膝关节活动度恢复情况。结果研究组阶段性系统康复锻炼干预与常规组传统康复训练比较,可显著降低VAS评分(F组间=4.982,P组间=0.012);随时间推移,2组术后不同时间VAS评分的差异具有统计学意义(F时点间=5.846,P时点间<0.001);且干预方法与干预时间之间存在明显的交互作用,差异有统计学意义(F交互=5.627,P交互<0.001)。结论阶段性系统康复锻炼能减轻军事训练致膝关节CAL损伤患者疼痛症状,改善膝关节功能,提高关节活动度,安全性良好,值得临床推广。

考虑阶段备份的多态多阶段任务系统可靠性建模方法

近些年来,由于在航空航天、分布式计算以及核电系统等系统中广泛的应用,多阶段任务系统(phased mission system, PMS)可靠性理论与方法得到了广泛的关注与研究。在现代航天系统,尤其是载人航天系统,为了使整个系统的任务可靠性更高,经常会采用任务备份的方法来提高系统的任务可靠性。针对该类型的问题,提出一种基于多态多值决策图(multistate multi-valued decision diagram, MMDD)的方法。首先,将阶段故障树模型转化为阶段模型,其次,根据阶段代数方法将阶段模型融合为系统模型。在阶段模型融合过程中,通过增加随机变量的方法对单元经历的阶段进行统计,从而实现降低所建立的系统模型大小,提高建模效率,并以某型航天器推进子系统为例对建模方法进行说明。

基于动态贝叶斯网络的多阶段任务系统维修优化

针对多阶段任务系统各部件及不同阶段间的相关性,提出了一种多阶段任务系统维修优化的方法。该方法采用4种具有不同有效性测度的维修策略,使得在维修活动尽可能少的情况下获得了较高的任务可靠性;利用动态贝叶斯网络来表征多阶段任务系统各部件及不同阶段间的相关性,在使用隐马尔可夫模型对性能退化部件进行量化的同时,基于观测数据实现了对部件的状态及退化速率的同步更新。

考虑冲击与阶段备份的多阶段任务系统可靠性建模

近年来,由于在航空航天、军事、核能等领域的广泛应用,多阶段任务系统(phased mission system,PMS)可靠性建模方法得到了广泛的关注。航天系统所包含的电子设备会由于自身的老化导致性能退化而失效,同时也会因为外界的随机冲击导致失效,严重影响系统可靠度。针对该问题,提出一种基于模块化方法的模型。首先,将冲击模型与半马尔可夫过程结合,计算受冲击影响的工作单元可靠度。然后,提出一种基于二元决策图(binary decision diagram,BDD)模型的方法,对同时考虑冲击与阶段备份的PMS进行可靠性建模。最后,以某型航天器中的推进子系统为例对所提方法进行说明,并应用蒙特卡罗方法进行验证,证明了所提方法的建模效率与准确性。

分阶段评估系统在急性脑卒中患者院前急救中的应用效果研究

分析急性脑卒中患者院前急救中分阶段评估系统的临床应用效果。选取2021年4月—2023年3月上海市青浦区医疗急救中心收治的68例患者为研究对象。以医疗急救中心行常规院前急救期间(2021年4月—2022年3月)收治的33例急性脑卒中患者为对照组,以医疗急救中心应用分阶段评估系统行院前急救期间(2022年4月—2023年3月)收治的35例急性脑卒中患者为研究组,对比两组患者急救效果。结果显示,研究组急救响应时间、出诊准备时间、院前急救操作时间、院外转运时间短于对照组(P<0.05),急救总有效率高于对照组(P<0.05),临床预后评分优于对照组(P<0.05),急诊救治时间、住院时间短于对照组(P<0.05),不良预后发生率低于对照组(P<0.05)。研究发现,分阶段评估系统在急性脑卒中患者院前急救中的应用效果突出,值得推广应用。

基于贝叶斯网络的多阶段系统可靠性分析模型

针对多阶段系统(PMS)的可靠性评估问题,提出了一种基于贝叶斯网络(BN)的可靠性分析模型PMS-BN.PMS-BN模型首先为每个阶段构建各自的BN,其结果命名为phase-BN.为了描述阶段之间的相关性,将所有phase-BN中表示同一部件但属于不同阶段的根节点用有向边连接,并且将所有phase-BN中的叶节点与一个新的表示PMS系统的节点用有向边连接,从而构建出用于刻画PMS系统的BN,称之为PMS-BN.将各个阶段时间离散为m个时间段,利用BN推理算法获得PMS的可靠性参数.通过2个实例详细阐述PMS-BN的建模过程.PMS-BN模型为PMS可靠性分析提供了一种新的策略,能够方便地实施系统可靠度计算、故障诊断、重要度分析等应用.若构建的PMS-BN满足所有非根节点均具有2个父节点,则PMS可靠度的求解过程仅需O(Nm3)的计算复杂度,其中N为非根节点的个数.

多阶段任务系统(PMS)可靠性模型研究

多阶段任务系统(phased mission system,PMS)包含了一系列具有时间连续且不相互覆盖的基本任务阶段。针对系统特点,对PMS的两种可靠性模型进行了初步的讨论和分析,并提出了一种对包含可修任务的PMS系统可靠性评估的方法。该方法从任务可靠度的角度描述了系统的可靠性,并结合可用度、可信度等描述参数建立了新的评估模型。最后从理论上分析了此方法的可行性,并通过实例验证了其有效性和正确性。

两阶段生产系统的DEA效率评价模型

数据包络分析(DEA)作为一种数学规划方法,已经被广泛用来评价一个决策单元相对于其它决策单元的效率。经典的DEA模型把决策单元看作一个“黑箱”,对决策单元的内部运行机制不作深入的研究。本文以一个两阶段生产系统为例,从生产系统的内部过程出发,提出一个基于DEA的模型以合理评估该决策单元的相对效率。本文提出的模型实质上是一类特殊的网络DEA模型,其评价原理有别于已有的研究成果,但确实有助于管理者确定生产过程(如供应链)的非有效来源及其效率改进方向。

多阶段制造系统中尺寸偏差建模与控制

多阶段制造系统中,最终产品的尺寸偏差是所有加工工位上尺寸偏差累积、耦合与传递的结果.为了解决多阶段制造系统中缺乏系统层上尺寸偏差控制模型的问题,在定义了3个坐标系、零件模型和零件偏差的基础上,通过齐次变换方法,推导出了夹具误差、基准误差、安装误差和加工误差的累积、传递过程,构建了状态空间模型,给出了模型的系统矩阵.该模型建立了每个工位上的零件尺寸偏差与制造过程中各种误差之间的关系,将尺寸偏差控制从设备层扩展到了系统层.实例证明了该模型的有效性和可行性.

多阶段任务系统任务持续能力仿真模型研究

多阶段任务系统(PMS)是一种典型的复杂系统,它包括多个在时间上连续且无相互重叠的阶段任务,执行作战与使用任务的武器装备多数属于这种复杂系统。分析了PMS及任务可靠度、可信度和任务效能等任务持续能力评价参数。结合实际装备系统大都属于可用马尔可夫过程进行描述的可修复系统的特点,为简化模型复杂程度提出了一些合理的假设条件。在此基础上,结合多阶段任务系统自身特点,通过分析多阶段任务系统任务持续能力建模仿真步骤,多阶段任务系统任务效能仿真方法,建立了基于Petri网的多阶段任务系统任务效能多层仿真模型。最后结合常见的"靶场打靶"任务进行了实例验证,并对仿真结果进行了分析。

系统分阶段教育模式对糖尿病患者慢性并发症的影响

目的探讨系统分阶段教育模式对糖尿病慢性并发症的影响。方法将200例2型糖尿病患者随机分为系统分阶段教育组(简称系统教育组)100例、随机教育组50例、未教育组50例。其中系统教育组要求全程参加系统分阶段模式的糖尿病教育,随机教育组凭患者兴趣进行间断教育,未教育组不参加教育。入组前及入组后采取问卷调查的方式了解患者掌握糖尿病基本知识的程度及其心理状况;进行病史询问和必要的体格检查包括身高、体重、血压,及检测空腹血糖(FPG)、早餐后2 h血糖(PPG)、血脂、肾功能、糖化血红蛋白(HbA1c)、尿白蛋白(晨尿)、心电图、眼底检查。比较3组患者糖尿病代谢控制及并发症的发生发展情况。结果系统教育组教育3年后血糖、血脂代谢水平均得到明显改善,与其他2组相比,有极显著性差异(P<0.01);教育3年后眼部、肾脏、神经病变的并发症发生率系统教育组分别上升3%、8%、2%,与随机教育组(10%、14%、14%)、未教育组(20%、22%、12%)相比明显降低,有统计学差异(P<0.05)。结论系统分阶段糖尿病教育模式有利于糖尿病患者的代谢控制及降低糖尿病慢性并发症的发生。

一种基于BDD的多阶段任务系统可靠度新算法

BDD被应用于多阶段任务系统的可靠性分析中,提出了一种新的基于BDD的多阶段任务系统可靠度算法,算法中提出了一次性生成阶段任务系统BDD的快速算法,在生成的BDD的基础上,得到系统的结构函数并计算多阶段任务系统的可靠度,该算法有效解决了马尔可夫链等方法遇到的组合空间爆炸问题,最后结合应用实例,验证了该算法的有效性。

两阶段链形系统生产可能集与DEA评价模型

数据包络分析是一种评价决策单元之间相对效率的数学规划方法,已经被普遍接受并获得广泛应用.两阶段链形系统是一类典型的复杂生产系统,与其相关的效率评价研究是当前研究的热点内容,但对链形系统生产可能集的研究还有待完善.给出两阶段链形系统生产可能集三种定义,证明三者的等价性,并在此基础上给出链形系统的DEA效率评价模型.本文方法可为链形系统性能改善确定明确的标杆,并通过一个算例进行了演示.

阶段任务系统可靠性建模及仿真研究

阶段任务系统(PMS)是一种典型的复杂系统,包含了一系列具有时间连续且不相互覆盖的基本任务阶段,对其系统可靠性的评估是一项复杂的工作,国外已经开展了20多年。在对PMS的几种可靠性模型进行了讨论和分析的基础上,从系统效能的角度出发,从理论上给出了一种新的评估各阶段转换时间随机的PMS系统可靠性的模型,并通过计算机仿真进行了大量次的计算,最后对仿真结果进行了分析。

基于分形的沥青混合料集料组成三阶段系统设计

通过对5组不同分形维数的一度域分形级配与3组AC-16型沥青混合料级配的级配曲线进行对比分析表明:基于分形的集料级配设计方法在进行级配设计时具有一定的盲目性。为此,将基于分形的集料级配设计方法与分形级配评价模式相结合,提出了基于分形的沥青混合料集料组成三阶段系统设计,其由分形维数选取、级配设计和沥青混合料路用性能分析3部分组成,并给出相应的设计流程图。同时,引用已有试验数据对分形维数选取的可行性进行分析,结果表明:基于分形的沥青混合料集料组成三阶段系统设计有利于实现沥青混合料级配设计向目标型沥青混合料级配设计的转变。

串并联混合式多阶段制造系统产品质量建模与控制

目前的偏差流理论仅仅解决了串行制造系统中单个偏差流问题,为了控制串并联混合式多阶段制造系统中的多个偏差流,在现有的研究成果基础上,定义了零件模型和零件偏差,并利用控制理论和工程知识分析,构建了状态空间模型,给出了系统矩阵。该模型将偏差流理论扩展到了多阶段串并联混合式制造系统中,解决了制造系统中多个偏差流影响产品质量的问题。采用系统降维方法,将状态空间模型化简到了工程实用的层次上,具体加工实例表明,该模型是有效和可行的。

认知行为干预对牙周病系统支持治疗阶段患者依从性影响的临床研究

目的研究认知行为干预能否改善患者在牙周病系统支持治疗阶段的依从性。方法将780例就诊的临床诊断为"慢性牙周炎"的患者随机分为对照组和试验组,在基础治疗后6个月分别测量并记录所有牙的简化软垢指数(DI-S)、简化牙石指数(CI-S)、菌斑指数(PLI)和探诊出血指数(BOP)。结果进入牙周支持阶段治疗后两组患者的依从性差异有统计学意义,在基础阶段治疗后6个月患者复诊行口腔检查,两组间DI-S、CI-S、PLI、BOP阳性率水平差异有统计学意义。结论与单纯的口腔卫生宣教相比,认知行为干预能够更好改善牙周炎患者依从性,从而有利于维持牙周支持阶段治疗的效果。

时变结构多阶段任务系统的可靠度研究

大型复杂系统完成规定任务往往涉及多个阶段,并且在不同的任务阶段,系统通常由其各级子系统、单元以不同的功能组合形式构成,因而,其可靠性逻辑结构(框图)也随时间的改变而改变。当连续多阶段系统不能分阶段单独处理时,将引出所谓的时段延续相关性问题。本文重点研究了时变结构多阶段任务系统的时段延续相关性问题,对典型时变结构的可靠度进行了分析,提出了有效的解决方法并建立了相应的数学模型。