当前,可靠性研究工作的难点在于对具有复杂特性的重大装备系统的建模和评估,其中一个典型问题就是多阶段任务系统的可靠性建模分析。
《多阶段任务系统可靠性建模与评估》以多阶段任务系统为研究对象,考虑系统在运行过程中,随着任务阶段的改变所体现的结构复杂性、任务复杂性、状态复杂性等“复杂特性”,综合分析了现有系统可靠性评估理论与方法的优势与不足,分别从多阶段、多状态、多故障模式、动态相关等特征出发,对多阶段任务系统的可靠性建模与评估问题进行了系统、详细地阐述。
《多阶段任务系统可靠性建模与评估》可作为复杂装备设计和使用部门的管理人员与技术人员的阅读参考资料,也可作为高等院校相关专业研究生的参考资料。
《多阶段任务系统可靠性建模与评估》提出的理论、方法与技术对重大装备系统的研制与健康管理有较好的借鉴和参考作用。
在可靠性工程中,可靠性评估工作是指根据装备系统的可靠性模型(系统、单元间的功能/结构逻辑关系、单元可靠性模型、系统运行模型等),选择解析求解、数值/仿真求解的方法,或者利用装备系统的历史使用信息数据、可靠性试验数据、专家信息等进行统计分析,评价装备系统在一定工作/环境剖面下的工作能力。可靠性评估作为可靠性工程中的核心工作被应用在装备系统全寿命周期的各个阶段。
随着现代装备系统的日趋大型化、复杂化,可靠性评估工作的开展也面临着许多新的挑战,其中一个典型问题就是多阶段任务系统的可靠性建模与评估。多阶段任务系统广泛出现在航空航天、核能等领域的重大装备系统中,具有多阶段、多任务、多状态等特点。而可靠性作为通用质量特性,是装备质量特征的重要组成,是实现装备维修性、保障性、经济可承受性并最终提升装备战备完好性和形成战斗力的基础技术。随着核、舰船、飞机、化学、电子等工业系统对多阶段任务系统可靠性和寿命的要求愈发严苛,如何对多阶段任务系统的可靠性进行建模和评估成了装备全寿命周期过程中亟须讨论和解决的重要课题。
多阶段任务系统的研究难点源于其结构复杂性、任务复杂性、状态复杂性等“复杂特性”。在工作过程中,多阶段任务系统的任务剖面是变化的且具有阶段性,随着任务阶段的改变,系统在不同阶段中执行的任务不同,系统的功能组成也不同,甚至不同阶段下的环境应力也会发生变化,这就使得系统在不同阶段内是动态的又存在一定的阶段相关性,应用传统的解析方法来解决上述问题是不现实的。另外,大部分系统以及组成系统的单元在实际运行中的状态变化是一个持续的过程。在这个过程中状态逐渐劣化,当状态变化量达到失效阈值时,单元或系统因无法完成既定功能被认为失效。应用传统的二元可靠性理论,假设系统以及组成系统的单元只有“正常”和“失效”两种状态,这样虽然降低了可靠性建模评估的难度,但却难以精确反应多阶段任务系统的真实情况。若同时考虑系统的多种复杂特性,就需要从系统(单元)的故障行为层面对复杂特性进行解耦分析。同时,当系统的复杂因素过多时,可靠性仿真试验技术是一种有力的分析求解方法,为了更清晰准确地描述系统的运作过程,更需要从系统的故障层人手,根据系统的故障过程建立仿真模型。
因此,考虑复杂系统的阶段性、多态性、动态性、相关性特点,研究适用于多阶段任务系统的可靠性建模与评估技术,已经成为可靠性工程领域的研究热点和难点之一。本书从工程应用的角度出发,介绍了多阶段任务系统可靠性建模与评估的理论基础、关键分析方法及典型案例。全书共分为8章。
第1章 绪论
1.1 多阶段任务系统及其特征
1.2 多阶段任务系统可靠性及其指标
1.3 多阶段任务系统可靠性研究现状
1.4 多阶段任务系统研究要点及挑战
第2章 多阶段任务系统可靠性理论基础
2.1 可靠性基本理论
2.2 系统可靠性评估建模技术
第3章 考虑小子样的多阶段任务系统可靠性分析方法
3.1 经典近似方法
3.2 系统可靠性经典近似限
3.3 贝叶斯评估方法
3.4 信息融合可靠性综合评估
第4章 考虑多状态特征的多阶段任务系统可靠性分析方法
4.1 考虑多状态特征的一般可靠性模型
4.2 离散多态系统可靠性分析
4.3 连续多态系统可靠性分析
第5章 考虑多故障模式的多阶段任务系统可靠性分析方法
5.1 故障模式分类及可靠性模型
5.2 多故障模式相关性可靠性模型
5.3 考虑多故障模式的系统可靠性分析方法
5.4 案例分析
第6章 考虑多故障模式的k/n(G)表决系统可靠性分析方法
6.1 考虑载荷共担效应的表决系统可靠性模型
6.2 考虑多故障模式的k/n(G)表决系统可靠性模型
6.3 案例分析
第7章 考虑多阶段特征的多阶段任务系统可靠性分析方法
7.1 考虑多阶段特征的一般可靠性模型
7.2 多阶段相关性可靠性模型
7.3 基于多值决策图的MS-PMS系统可靠性分析
7.4 基于Monte-Carlo仿真的PMS系统可靠性分析
第8章 多阶段任务系统可靠性建模与评估案例研究
8.1 AOCS系统分析
8.2 AOCS系统可靠性建模与评估
参考文献