考虑多维修策略的复杂系统可靠性评估研究

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1、第46卷第2期2016年3月航空计算技术AeronauticalComputingTechniqueV01．46No．2Mal"．2016考虑多维修策略的复杂系统可靠性评估研究王祥，王华伟，徐璇(南京航空航天大学民航学院，江苏南京211106)摘要：对于复杂可修系统，尤其是非马尔科夫可修系统的可靠性评估，常规的数学解析法计算十分复杂，甚至无法得到预期的结果。研究基于故障树最小割集和蒙特卡罗仿真的方法对复杂可修系统的可靠性进行评估，建立相应的仿真模型，设计相应的仿真算法，给出不同维修策略下复杂可修系统的各项可靠性指

2、标，可以为系统的可靠性管理和维修决策提供支持。以某战斗机导弹发射系统为例，验证了模型及算法的有效性。关键词：复杂可修系统；非马尔科夫可修系统；最小割集；蒙特卡罗仿真；维修策略中图分类号：0242文献标识码：A文章编号：1671．654X(2016)02．0097．05ResearchonComplexSystemRenabmtyAssessmentConsidermgMultipleMaintenanceStrategiesWANGXiang，WANGHua—wei，XUXuan(CollegeofCivilAv

3、iation，NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Nanjing21106，China)Abstract：Itisverycomplicatedfortheroutinemathematicalmethodtogettheexpectedresultswhenusedtoassessthereliabilityofthecomplexrepairablesystem，especiallythenon·Markovrepairablesys-tem．Inord

4、ertoassessthecomplexrepairablesystem’Sreliability，thispaperestablishesthecorrespondingsimulationmodelanddesignsthecorrespondingsimulationalgorithmbasedontheminimalcutsetsoffaulttreeandMonteCarlosimulation．Then，thispapergiveseachreliabilityindexofthecomplexrep

5、aira-blesystemtoprovidesupportforthesystemreliabilitymanagementandmaintenancedecision．Finally，anexampleofafightermissilelaunchsystemverifiestheeffectivenessofproposedmodelandalgorithm．Keywords：complexrepairablesystem；non-Markovrepairablesystem；minimalcutsets；

6、MonteCarlosimulation；maintenancestrategy引言目前，系统可靠性领域比较成熟的分析方法主要有基于可靠性框图和故障树的图形演绎法、基于概率论和马尔可夫链的数学解析法、基于信息理论的熵法、基于事件和时间的仿真法⋯。对于不可修系统，使用过程中只经历“正常-÷故障”过程，其可靠性分析计算比较简单，数值计算方法可解决高精度的可靠性指标计算问题。对于可修系统，使用过程中经历“正常_故障_+正常叶故障”反复过程，其系统状态组合和可靠性分析计算十分复杂，数值计算方法只能进行简单系统的可靠性评估

7、，复杂可修系统的可靠性评估一般只能采用蒙特卡罗仿真方法旧J。对于简单的串联、并联、表决或旁联可修系统的可靠性评估，前人已经取得了不少研究成果旧。7J。但是对于较复杂的非马尔科夫可修系统(故障和修理时间服从任意分布)，目前仍未有人提出较为系统化的仿真模型或算法，只有零星的论文或著作发表旧‘131。之前关于非马尔科夫可修系统的文献中一般都假定子系统或部件发生故障时可以立刻得到修理，这并不完全适用于实际情况。例如，为了节约运营成本，公司维修工人数有限，某些子系统或部件发生故障时需要一段随机的待修时间。本文根据系统状态转

8、移及故障树最小割集的相关理论，建立了不同维修策略下复杂可修系统的蒙特卡罗仿真模型及算法，从而获得系统的可靠性估计值。利用Matlab强大的数值计算功能，提高蒙特卡罗抽样模拟的效率，对于研究常用单元分布构成的大型复杂可修系统的可靠性具有一定的参考价值。1不同维修策略下可修系统仿真模型1．1系统组成本文考虑由n个相互独立的子系统或部件(不一定同型)组成的可修系统：收稿日期：2