[发明专利]一种确定系统概率重要度和结构重要度的方法

说明书

本发明公开了一种系统概率重要度和结构重要度的方法，其特征在于，为了完善空间故障树理论，特别是离散型空间故障树对于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的适应性，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，其包括如下步骤：首先构造云化特征函数，对系统进行事故树分析，根据分析结果计算云化概率重要度分布和云化关键重要度分布；本发明可用于确定系统可靠性分析中的云化概率重要度分布和关键重要度分布。

技术领域

本发明涉及安全系统工程，特别是涉及系统可靠性分析中的概率重要度和结构重要度。

背景技术

在安全科学中，安全系统工程占有重要地位。因为安全科学目前还是一个边缘学科，其组成部分基本来源于其它学科理论，如矿山安全、建筑安全和化工安全。其相关理论是借鉴关联学科所构建的。虽然安全系统工程也来源于系统工程，但与安全科学结合是很成功的，系统工程理论在安全方面得到了广泛应用。但系统工程理论毕竟不是为安全方向专门设计的，在应用过程中也会遇到安全科学特有的问题，这些问题是安全科学方向的学者们应该察觉并进行研究的。

在研究过程中经常遇到一类问题，例如“电器系统中的二极管，它的故障概率就与工作时间的长短、工作温度的大小、通过电流及电压等有直接关系”。如果对这个系统进行分析，各个元件的工作时间和工作适应的温度等可能都不一样，随着系统整体的工作时间和环境温度的改变，系统的故障概率也是不同的。即系统可靠性变化与环境因素变化的关系问题。

这类问题的相关研究不多，汪可等的采用双向改进模糊2DLDA算法提升多因素影响的局部放电识别可靠性；孙中超等的基于多因素耦合的机构可靠性仿真试验方法；卫健等的计及可靠性因素的配电网多目标重构算法；李志博等的基于结构重要度的AGREE软件可靠性分配方法；宋远骏等的考虑环境因素的计算机可靠性云模型评价；狄鹏等的考虑不同维修效果的多状态可修系统可靠性模型。但这些研究并未形成一种通用的，在系统工程层面解决因素变化对系统可靠性影响的方法，更未能形成相应的理论体系。

针对该问题，提出了一套空间故障树(SFT)理论。但随着研究深入，问题也随之而来。在离散型空间故障树(DSFT)的分析过程中，系统实际运行的可靠性数据具有较大的离散性、随机性和模糊性(下文统称为“不确定性”)，原有方法难以诠释。也提出了因素投影拟合法和模糊结构元化DSFT，但只解决了部分问题。随后使用李德义院士提出的云模型理论来处理这些问题。主要工作是在云化特征函数基础上对SFT中的概率重要度分布和关键重要度分布进行云化。

发明内容

1SFT基本理论及其云化基础

为了从因素角度研究系统可靠性随影响因素变化的特征，提出了SFT理论。该理论认为系统工作于环境之中，由于组成系统的基本事件或物理元件的性质决定了其在不同条件下工作的故障发生概率不同。

目前的SFT可分为三个分支：连续型空间故障树(ContinuousSpaceFaultTree，CSFT)和DSFT。CSFT更接近于经典故障树，完成了与经典故障树中概念和方法相似的功能，并发展了其特有方法。其从系统内部开始研究，再研究系统对外部响应的方法。相对应，DSFT不需要了解系统内部构造和元件性质，研究基础是系统对外界环境变化所进行的响应特征。其从系统对外部响应的监测数据入手分析系统可靠性，是从外至内的研究方法。同时在不清楚系统内部具体构造情况下，通过系统对外界环境因素变化的响应来剖析和窥探系统内部结构，即提出系统结构反分析(Inwardanalysisofstructuralsystems，IASS)。