基于ANN求导的DSFT中故障概率变化趋势研究

为了在遇到不利工作环境之前,提前采取措施控制元件故障发生,提出基于ANN求导的元件故障概率变化趋势的确定方法。该方法可在不了解系统或元件构成和性质的情况下,仅利用实际故障监测数据分析不同工作环境下元件故障概率变化的趋势和程度;同时该方法也充实了空间故障树(SFT)下的离散型空间故障树(DSFT)理论。给出了ANN求导法处理问题的理论基础和公式推导,结合了一个元件进行该方法的应用,最终得到了该元件的故障概率变化趋势,为实际生产中"先知先觉"的故障预防控制措施提供参考。

SFT中因素间因果概念提取方法研究

为了分析空间故障树中实际故障数据与影响因素之间的因果关系,基于因素空间思想,在空间故障树理论框架内提出一种因素间因果概念的提取方法。针对故障数据分析,将影响元件故障的使用时间和使用温度作为影响因素;将元件故障概率作为目标因素。通过背景关系分析和基本概念半格分析,得出影响因素和目标因素之间的因果概念。将理论和实际中概念的外延和内涵统一,使方法兼顾理论和实际。分析结果中包括了三种基本概念:不可再分的基本概念、中间基本概念、不包含故障概率相的概念。前者属于真概念,可用于实例因果概念分析;后两者不能用于实例因果概念分析,只可作为根据影响因素对对象进行分类的概念。

SFT中故障及其影响因素的背景关系分析

为了使空间故障树具有智能推理的能力,采用因素空间中背景关系分析的基本原理,提出了可分析实际故障数据的故障及影响因素关系分析方法。将影响故障因素设为影响因素,将故障概率设为目标因素,通过建立相空间,制定背景关系状态对应表来分析背景空间,计算因素边缘分布,最终得到影响因素对目标因素的影响情况。该方法可通过定性分析后根据故障状态频率定量得到影响因素对目标因素的影响程度。最后通过实例分析得到元件使用时间和使用温度对故障概率的影响情况,并给出分析的具体过程。

SFT中云模型代替特征函数的可行性分析与应用

为了扩展空间故障树(SFT)理论框架,解决作为框架基础的特征函数构造和计算繁琐问题,使用云模型构造特征函数,形成云化特征函数,进而为云化SFT提供基础。分析了现有特征函数构造过程的缺点,论述了使用云模型构造特征函数的可行性。构建的基本步骤为:首先将根据某因素得到的元件可靠性数据带入逆向云模型发生器,得到特征参数,然后带入正向云模型发生器解析式,最终将该解析式被1减作为元件对于该因素的云化特征函数。使用云化后的特征函数构建了云化元件故障概率分布和云化系统故障概率分布。对所给实例使用上述云化概念进行了计算,表明其结果继承了云模型的特点,同时适用于SFT分析。

SFT中的因素作用路径与作用历史

为描述SFT中系统或元件在不同工作环境状态下经历变化的特征,提出因素作用路径和作用历史的概念。作用路径是描述系统或元件在不同工作状态变化过程中所经历状态的集合,作用历史描述经历作用路径过程中的可积累状态量,同时给出了使用作用路径和作用历史分析问题的步骤。以一个简单电气系统作为实例,计算在设定条件下的元件维护成本。所给作用路径分别为AB和ACB两种,在两种作用历史中,计算使元件故障概率保持20%的维护成本。该维护成本是通过调整使用时间t和使用温度c产生的。最后给出了作用历史计算方法的不足、面临的问题和可能的解决方法。

SFT下的云化概率和关键重要度分布的实现与研究

为了完善空间故障树(space fault tree,SFT)理论,特别是离散型空间故障树(discrete space fault tree,DSFT),考虑系统实际运行过程中产生的具有离散性、随机性和模糊性的可靠性数据,提出了云化SFT方法。该方法利用云模型能表示数据的离散性、随机性和模糊性特点,重构SFT的计算基础,即特征函数。进而在SFT计算中保留原始数据特征,使最终结果也能诠释原始数据特征。主要完成了云化SFT理论环节中的一部分,即云化概率重要度分布和关键重要度分布,论证了引入云模型表示系统可靠性数据的必要性和可行性,给出云化概率重要度分布和关键重要度分布的计算推导过程。通过实例对这两个云化概念进行了计算。研究表明云化SFT结果要比原SFT结果更为接近现实,包含了更多数据的原始特征。

基于集对分析的SFT特征函数重构及性质研究

为研究系统功能状态中确定(可靠及失效)和不确定状态之间的关系,本文提出使用联系数重构空间故障树(space fault tree,SFT)的特征函数。确定和不确定状态使用二元联系数特征函数;可靠、不确定和失效状态使用三元联系数特征函数。本文论述了使用集对分析思想研究系统功能状态的可行性,得到了元件故障概率分布和系统故障概率分布的联系数表示,并研究了一些基本特性。特征函数运算可参照集对分析中三元联系数的运算方法和法则。本文研究是基于集对分析研究系统功能状态及重构SFT的基础。

云化SFT下的径集域与割集域的重构与研究

为了克服原有SFT体系中径集域和割集域处理具有模糊性、随机性和离散性故障数据能力不足的问题,使用云模型和SFT相结合的方法来解决该问题。首先使用云模型云化SFT特征函数,得到云化特征函数,进而云化径集域和割集域,最终得到云化径集域和云化割集域。云化径集域和云化割集域没有严格的分界线,分布区域是通过云滴表示的。若云滴表示的元件/系统故障概率小于P_b,这些云滴存在的区域即为云化径集域;反之大于P_b的云滴存在的区域为云化割集域。通过实例分析了元件X_1和系统的云化径集域和云化割集域,得到了其适合工作的环境因素变化范围组合。分析过程和结果表明云化径集域和云化割集域能克服原始故障数据的不确定性。

01SFT中逐条分析法的系统因素结构反分析

为了解影响系统可靠性的环境因素,得到有益于系统安全工作的因素状态组合,同时进行逻辑推理,形成系统关于可靠性的等效响应结构。在空间故障树(SFT)框架内,建立系统关于可靠性的因素结构反分析框架;定义适用于系统因素结构反分析(IASFS)的01型SFT及其结构化表示方法,即逐条分析法(IIA),并给出过程和数学描述。推理结果表明,就系统可靠性与因素的状态关系而言,所给实例的系统可靠性因素结构为T=A1·A4+A3·A5+A1·A2·A3。用IIA能得到一个等效响应结构,该结构与被分析系统可靠性对工作环境因素变化的响应是相同的。

航天发射场测试发射任务桌面推演系统研究

提出采用桌面推演系统开展航天发射场测试发射任务仿真推演,以实现测试发射任务流程效果评价和流程优化设计,进而提升任务实施能力的解决方案。在总结桌面推演系统主要技术方法和航天发射任务特点的基础上,分析了航天发射任务的桌面推演能力需求和关键技术需求,给出了情景构建方法和航天发射任务桌面推演系统总体架构,并针对真实数据驱动、桌面智能化推演等方面提出建议,可为航天发射任务桌面推演系统的研究与开发提供参考。

基于FTA和ISM的有限空间中毒窒息事故致因分析

为减少有限空间作业中毒窒息事故的发生率,提高有限空间作业的安全管理水平,应用事故树分析方法(FTA)和解释结构模型(ISM)分析有限空间作业中毒窒息事故的致因因素及因素间的相互关系。首先,建立有限空间作业中毒窒息事故树并求出基本事件的结构重要度;其次,将基本事件进行归类和修正后得到ISM的致因因素;再次,利用ISM理论构建7个层级的表明致因因素间关系的解释结构模型(ISM)。结果表明:ISM层级间存在根本影响因素向间接影响因素递阶,进而向直接影响因素递阶的关系。因此,可以通过加强根本影响因素的管理提高间接影响因素的安全状态,从而降低直接影响因素的发生率。

含有单向环的多向环网络结构及其故障概率计算

树形拓扑结构是网状拓扑结构的特例,即空间故障树（SFT）是空间故障网络（SFN）的特殊形式。研究更广泛的系统的可靠性与影响因素的关系,将SFT理论中系统结构的树形表示改为网状表示,形成SFN。给出SFN的性质、基本结构及其与SFT转化方法。SFN的结构包括一般网络结构、多向环网络结构及含有单向环的多向环网络结构。由于单向环的特殊性,具有循环连锁发生故障的特征,无法单独构成SFN,因此将其加入多向环网络结构形成含有单向环的多向环网络结构。重点论述含有单向环的多向环网络结构的表示方法和故障概率计算方法。研究结果表明：构建的SFN可处理具有网络结构的故障发生过程,同时SFN可转化为SFT,进而可利用SFT现有理论方法分析故障过程。

多维空间故障树构建及应用研究

为充分考虑多因素影响下的系统可靠性及其相关性质,将基本事件的发生概率用其n个影响因素作为变量构成的函数Pdi(x)表示,将系统顶事件的发生概率PT从只能计算定值扩展到由其n个影响因素和PT组成的n+1维空间上研究。构建的空间曲面能将实际的故障树系统结构问题转化为数学系统问题。定义了多维空间故障树的相关概念,并根据上述思想研究电气元件系统的故障概率空间,详述在使用时间t和使用温度c等2个因素影响下,相关各概率空间的构造过程。结果表明,针对该空间曲面进行积分,能够得到概率重要度及关键重要度的分布;将该曲面分别对c和t求导,能够得到系统故障概率的变化趋势。

完备与不完备背景关系中蕴含的系统功能结构分析

考虑完备或不完备背景关系中蕴含的元件与系统功能结构关系,提出了基于因素空间理论中因素逻辑的系统功能结构分析法,给出了该方法的严谨的数学定义系统及分析过程的逻辑数学描述。对完备和不完备两个例子进行分析后得到了两个不同的系统功能结构表达式,说明完备背景关系可得到唯一确定的系统功能结构,不完备背景关系可以得到一族确定的系统功能结构。如果不完备背景关系是完备背景关系的子集,那么在不完备背景关系中一定能找到功能之间的线性关系,以补充不完备背景关系。该方法是严谨的逻辑数学推理,可用于广泛领域类似问题的分析。

定量化故障树分析技术在空间相机软件开发中的应用

为保证空间相机软件系统可靠安全地运行,多采用定量化故障树方法对其进行可靠性分析。由于获取故障知识及确定故障树结构有一定难度,提出了一种基于粗糙集的软件故障树建立方法。针对软件故障原因错综复杂,无法获取大量有效数据的情况,给出一种采用Vague集方法对底事件进行建模,从而计算底事件相对重要度和顶事件发生概率的定量分析方法,根据分析结果指导软件的可靠性设计并确定测试重点。实验结果表明:使用提出的故障树分析方法,有效地指导了设计人员通过容错差错和避错等设计措施提高系统的可靠性,解决了由于软件部件可靠性指标很难精确量化,无法进行定量分析的问题。

基于同构节点的动态故障树分析方法

为了解决动态故障树研究领域的马尔可夫链状态空间爆炸问题,给出了一个基于同构节点的动态故障树分析方法。为每个节点建立一个对象,识别同构节点,求解时对于同构节点仅计算一次,从而减少状态空间中的状态数目、缩短计算时间。运用该方法对空间信息处理平台进行可靠性分析,并与其他方法进行对比,结果表明,如果系统结构具有较强的冗余特征,该方法在求解效率上具有比较明显的优势。

基于IPO功能分解的嵌入式软件故障树分层构建方法

针对嵌入式软件需求阶段的安全性分析方法中故障树分析缺少构建方法的问题,结合嵌入式系统的特点,提出了一种故障树分层构建方法.为构建各功能层内部的故障树,提出了基于IPO的功能分解法,采用失效模式与影响分析方法对分解的各部分功能进行影响分析,以确定构建故障树的建树元素,并提出了功能层内部故障树构建的框架模型与各功能层故障树的层次关系,实现了部分故障树构建的自动化,提高了故障树构建的完整性、准确性与效率.在某型号发动机控制软件的安全性分析中,应用上述方法指导该嵌入式软件故障树的构建与分析,验证了该方法的可行性和有效性.

空间故障网络及其与空间故障树的转换

空间故障树是一种研究系统可靠性与影响因素关系的理论体系,用树型结构描述元件与系统之间的可靠性关系,但实际故障发生过程是复杂的,难以表示成树型结构,而更为广泛的是网状结构。因此,尝试将空间故障树中的树型结构转换为网络结构,进而形成空间故障网络。给出空间故障网络的定义、性质及其与空间故障树的转换方法。目的是将空间故障网络转换为空间故障树,以利用空间故障树已有研究结果。给出一般结构和多向环结构的空间故障网络及其转换为空间故障树的方法,为使用空间故障树理论研究一般网络结构故障发生过程提供方法。

系统可靠性方法研究现状与展望

如何依据部件的可靠性属性和系统的结构特性定量分析系统可靠性,是可靠性工程研究中亟待解决的重要问题之一。本文总结现有的系统可靠性分析方法,将其划分为4大类,即解析法、蒙特卡罗法、综合法和网络法,并对上述4种方法的优缺点及适用的系统进行了分析,最后指出将表征组成系统的各组份相互关系的拓扑结构和表征系统组份的节点可靠性属性相结合,构建新的可靠性测度指标评价系统可靠性是未来系统可靠性分析方法的研究趋势。

城市公共开放空间品质的故障树分析模型

对城市公共开放空间进行了定义并分析了城市公共开放空间的属性,针对其特有的属性,建立了城市公共开放空间品质的评价指标体系,并采用故障树分析模型对城市公共开放空间品质进行了评价.对于科学的衡量和评价城市公共开放空间的真实品质,切实营造"生态城市"和"可持续城市",促进和谐建设,均具有积极的现实意义.