多状态多阶段任务系统的可靠度理论计算方法

孙 尧, 孙志礼, 周 杰, 王 健

(1. 东北大学 机械工程与自动化学院, 辽宁 沈阳 110819; 2. 中山大学 生物医学工程学院, 广东 广州 510275)

随着科技发展及人们需求的提高,系统逐渐复杂化,表现为系统的多状态特性及任务的多阶段性,此类系统称为多状态多阶段任务系统(multi-state phased-mission system, MS-PMS)[1-2].MS-PMS广泛存在于航空航天、通信、电力等领域,且经常被配置到关键应用中,一旦发生故障,会造成很大的经济损失甚至人员伤亡.因此,对该类系统的任务可靠度有很高的要求[3].然而,系统的多状态特性与跨阶段依赖性导致其可靠性计算及评估极其困难.目前,这方面的研究已成为该领域的热点.

现阶段关于多阶段任务系统(phased-mission system, PMS)的可靠性研究大多针对二态PMS.Xing等[4]针对具有共因故障的PMS提出了一种基于二元决策图的可靠性分析方法.Mo等[5]针对多模式失效的PMS提出一种基于多元决策图的可靠性分析方法.Levitin等[6]提出一种精确评估由二态不可修部件组成的PMS可靠度的方法.

关于PMS可靠性研究的方法大致分为模拟方法与解析方法.与解析方法相比,模拟方法可用于更一般的系统,但计算效率明显较低[2].解析方法主要分为两大类:第1类为组合模型方法[5,7-9].该类方法可有效处理大规模系统,但只能用于部件相互独立的情形.第2类为状态空间方法[10-13].该类方法在建立系统动态行为方面具有优势,但一般只能处理中小规模系统.

随着系统复杂化,针对多状态系统(multi-state system, MSS)可靠性的研究逐渐广泛[14-16].然而,关于MS-PMS可靠性的研究……