时变结构多阶段任务系统的可靠度研究

大型复杂系统完成规定任务往往涉及多个阶段,并且在不同的任务阶段,系统通常由其各级子系统、单元以不同的功能组合形式构成,因而,其可靠性逻辑结构(框图)也随时间的改变而改变。当连续多阶段系统不能分阶段单独处理时,将引出所谓的时段延续相关性问题。本文重点研究了时变结构多阶段任务系统的时段延续相关性问题,对典型时变结构的可靠度进行了分析,提出了有效的解决方法并建立了相应的数学模型。研究成果已应用于某大型测控系统的可靠性分析任务中     

基于二元决策图的多阶段任务系统可靠性分析

分析了多阶段任务系统(PMS)可靠性分析中传统二元决策图(BDD)建模方法的不足,提出了一种将多阶段任务失效事件分解为互不相容的阶段失效事件,然后分别建立可靠性BDD模型的新方法。通过该方法建立的PMS可靠性BDD模型不但可以计算总体任务失效概率,同时也能计算任务在各阶段发生失效的概率。最后,给出了一个算例,验证了该算法的有效性。     

基于满意度的多阶段任务系统可靠性冗余优化模型

冗余技术是提高多阶段任务系统可靠性的有效方法,目前对多阶段任务系统可靠性冗余优化研究甚少。分析了静态多阶段任务系统的特征和可靠性计算模型;构建了可靠度、体积、质量和价格的满意度函数并确定各个满意度函数的影响因子;建立了基于综合满意度函数的静态多阶段任务系统可靠性冗余模型,并利用微粒群算法对模型进行求解。算例验证了模型的合理性及算法的有效性。     

基于GO法的多阶段共因失效任务系统可靠性评估

为了解决部件阶段依赖性与共因失效给系统可靠性分析带来的复杂性,针对多阶段共因失效任务系统,结合GO法易于处理有时序、含共因失效系统可靠性分析的特点,首先,将前一阶段的输出信号作为后一阶段的输入信号,建模时首尾连接各阶段模型,建立整个任务系统的隐性GO模型;其次,在进行各信号流状态组合运算时,融入阶段代数处理部件的阶段依赖性;再次,用隐性共因失效分析,将共因失效对系统的影响在状态组合的定量分析中表达出来,得到所需系统可靠性指标;最后,与基于二元决策图的算法进行对比验证。结果表明:GO法可以简捷、准确地处理多阶段共因失效任务系统可靠性评估问题。     

基于速度可控粒子群算法的航天测控系统任务可靠性分配

航天测控系统是一个典型的多阶段任务系统,讨论了可靠性分配时的约束条件和分配目标,构建了其任务可靠性分配模型,针对任务可靠性分配这类复杂的约束组合优化问题,提出了一种速度可控的粒子群优化算法.为克服粒子群算法的早熟问题,该算法引入了速度更新的方向控制规则和尺度控制规则用于增加群体的多样性,并根据两种控制规则,提出了种群粒子的速度更新策略.通过算例仿真,表明算法在用于航天测控系统任务可靠性分配问题时具有分配结果优、收敛速度快等优点.     

Properties of an approximate hazard transform

The calculation of the exact reliability of complex systems is a difficult and tedious task. Consequently simple approximating techniques have great practical value. The hazard transform of a system is an invertible transformation of its reliability function which is convenient and useful in both applied and theoretical reliability work. A simple calculus for finding an approximate hazard transform for systems formed by series and parallel combinations of components is extended so that it can be used for any coherent system. The extended calculus is shown to lead to conservative approximations. A first order version of the extended calculus is also discussed. This method of approximation is even more simple to use, but is not always conservative. Examples of its application indicate that it is capable of giving quite accurate results.     

空中突击部队装备体系作战任务建模方法研究

空中突击部队是由多装备系统组成的装备体系,在执行任务过程中体现多阶段多任务的特点。基于DoDAF体系框架,结合美军空中突击部队装备体系作战任务展开研究。首先,通过作战任务的形式化描述,建立了装备体系作战任务的四元组描述模型;其次,在DoDAF体系框架下,提出建立空中突击部队装备体系作战任务的静态模型和动态模型;最后通过仿真方法对动态模型进行验证,证明了该模型的可信性。     

有限维修能力下多级保障系统装备时变可用度评估及保障方案优化

备件库存和站点维修能力是影响备件维修周转的重要因素,制约着装备的使用效果。针对备件需求随任务阶段动态变化时装备保障方案的评估和优化问题,考虑站点维修能力对备件维修过程的影响,结合METRIC建模方法和动态排队理论,建立了有限维修能力下多级保障系统装备时变可用度评估模型。在评估模型基础之上,以保障费用为优化目标、装备可用度为约束条件,建立任务期内多级保障系统保障方案优化模型。以任务期内的最低可用度所对应的备件短缺数为观测值,分析各项资源的边际效益值,采用边际优化算法对各项资源进行优化计算。算例分析表明,评估模型能够计算多级保障系统任务期内各阶段装备可用度;保障方案优化模型和方法能够得到各项保障资源的优化配置方案。提出的模型和优化方法能够为装备保障人员制订合理的保障方案提供决策支持。     

有限维修能力下多级保障系统装备时变可用度评估及保障方案优化

备件库存和站点维修能力是影响备件维修周转的重要因素,制约装备使用效果。针对备件需求随任务阶段动态变化的装备保障方案评估和优化问题,考虑站点维修能力对备件维修过程的影响,结合METRIC建模方法和动态排队理论,建立了有限维修能力下多级保障系统装备时变可用度评估模型。在评估模型基础之上,以保障费用为优化目标,装备可用度为约束条件,建立了任务期内多级保障系统保障方案优化模型。以任务期内的最低可用度所对应的备件短缺数为观测值,分析了各项资源的边际效益值,采用边际优化算法对各项资源进行优化计算。算例分析表明,评估模型能够计算多级保障系统任务期内各阶段装备可用度;保障方案优化模型和方法能够得到各项保障资源的优化配置方案。提出的模型和优化方法能够为装备保障人员制定合理的保障方案提供决策支持。     

多阶段任务系统任务持续能力数学评价模型研究

分析了多阶段任务系统(PMS)及任务可靠度、可信度和任务效能等任务持续能力评价参数。结合实际装备系统大部分属于可用马尔可夫过程进行描述的可修复系统的特点,为简化模型复杂程度提出了一些合理的假设条件。针对两状态PMS,通过分析其状态转移关系,从阶段任务成功概率和阶段任务间转换概率的概念出发,分析给出其计算方法。结合对可信度和任务效能等参数的分析结果,建立其计算模型,从而建立了多阶段任务系统任务持续能力数学评价模型。最后结合常见的“靶场打靶”任务,通过对比仿真结果进行了模型的实例验证。     

复杂系统可靠度的CLTM建模与递归综合算法

针对大型复杂系统可靠度模型及其综合计算的特点,提出了一种一体化建模方法———"复合逻辑树模型"(CompositeLogicTreeModel,简称CLTM),阐述了其基本思想和原则,给出了相应的可靠度递归调度算法,并设计实现了基于CLTM的可视化建模与综合计算软件。该方法与软件已成功应用于某大型航天系统分析任务。     

有限维修能力下作战单元时变可用度评估模型

针对作战单元任务期内备件需求随任务阶段动态变化的现实情况,考虑作战单元因携行维修能力有限而导致可修件具有一定报废概率的影响,通过引入报废因子,建立两级保障体制下,故障件具有一定报废概率且不考虑外部补给的作战单元时变可用度评估模型。采用Extend Sim仿真软件进行计算,根据仿真值进行参数拟合得到模型中报废因子的近似解析表达形式。研究表明,报废因子能够适应不同的可靠性维修性参数值,模型具有较强的适应性。该模型有效解决了备件非平衡状态下的装备时变可用度评估问题,可为装备管理人员制定合理的保障方案提供支撑。     

混合不确定条件下的飞行器级间分离可靠性分析

为量化飞行器级间分离过程随机不确定性和认知不确定性的综合影响,结合概率和区间理论混合模型特点,提出了一种基于随机和区间理论混合模型的飞行器级间分离可靠性分析方法。面向高超声速飞行器分离任务需求,建立分离动力学仿真模型,针对级间分离结构的几何特点,设计了一种快速碰撞检测方法,进而构建了分离任务的可靠性分析混合模型。通 过将该模型转化为随机可靠性分析的无约束优化问题,考虑分离过程中复杂外力及力矩导致功能函数高度非线性的特点,利用高效全局优化和主动学习Kriging方法实现无约束优化问题高效求解。结合实例表明,该方法能够准确描述混合不确定性因素对飞行器分离过程的影响,给出了飞行器分离任务可靠性区间,可为飞行器分离方案的精细化设计提供决策支持。     

更新理论在机械系统可靠性计算中的应用

耗损型的机械系统的可靠性随着工作时间的增加而变得越来越差。对机械系统的可靠性进行预测和分配或采取相应的维修策略以缩短系统停机时间和减少系统维修费用,是一个需要解决的问题。作者以更新理论作为基础知识,建立了已工作过一定时期的机械系统在未来一段任务时间内的可靠性计算模型,为解决该问题提供了理论依据。     

Remarks on a univariate shock model with some bivariate generalizations

In a 1973 paper J. D. Esary, A. W. Marshall, and F. Proschan [5] considered a shock model giving rise to various nonparametric classes of life distributions of interest in reliability theory. A number of authors have extended these results in a variety of directions. In this paper, alternative proofs of the increasing failure rate (IFR) and decreasing mean residual life (DMRL) results are given which do not make use of the theory of total positivity. Some bivariate extensions are then obtained using a shock model similar to that originally used by H. W. Block, A. S. Paulson, and R. C. Kohberger [2] to unify various bivariate exponential distributions.     

基于任务的舰空导弹武器系统可靠性试验设计

针对舰空导弹在作战任务和战斗中的使用特点,构建基于远洋任务的使用剖面,利用试验设计与仿真试验相结合的方法,研究舰空导弹武器系统及分系统可靠性对导弹武器系统作战效能的影响。建立舰空导弹武器系统的可靠性模型和使用模型。设置不同的作战任务背景,提出了基于任务的舰空导弹武器系统可靠性对作战效能影响的指标,在设定的3种典型作战任务模式下舰空导弹武器系统可靠性对作战效能的影响进行了试验设计和仿真研究。通过仿真比较了任务条件下各可靠性指标和设定的可靠性增长对作战效能的影响。     

基于半实物仿真的水面无人艇测试系统构建方法

水面无人艇是一种新型无人自主作战舰艇,能够通过任务设定、预规划航路、搭载不同的任务载荷,完成多种任务,包括警戒巡逻、侦察监视、反潜反水雷等.由于水面无人艇对工作环境要求较高,因此为了能够在实艇海上试验之前,在实验室条件下进行充分的测试,提出一种基于半实物仿真的水面无人艇测试系统构建方法,测试系统基于由实物岸基航行任务指...     

基于任务成功性的常规潜艇任务剖面构建

在分析了现有任务剖面存在不足的基础上,提出了基于任务成功性的常规潜艇任务剖面构建技术,即对具有不同特点的任务阶段采用不同的构建技术.静态的任务阶段采用任务树图、时间基准图和任务剖面信息表进行描述;作战阶段具有随机性和不确定性,则采用流程建模工具IDEF3建立作战阶段的任务剖面模型,用来描述作战阶段的元任务及其逻辑关系、时序关系.基于任务成功性的任务剖面将为保障性工程的开展奠定基础.     

美军PBL理论及对我军装备保障的启示

美军和其他一些西方国家实践证明:实施PBL(Performance Based Logistics)策略可提高武器系统的完好率,改进任务可靠度,节约保障资源,缩短保障反应时间,因此其理论及实践受到了国内外研究者及许多军队的重视。结合国内外理论研究成果及美军在PBL方面的实践,对PBL概念、实施步骤、实践应用进行了综述。结合实际,从保障理论研究、组织结构转型、合同商保障法规、教育训练等方面进行了思考,为落实武器系统全寿命周期管理、提高装备保障性能提供思路。     

卫星对地观测任务全周期规划模型

为解决应急条件下卫星对地观测任务时间紧迫的问题,从卫星执行对地观测任务的全过程出发,提出了卫星对地观测任务全周期规划模型,综合考虑卫星完成任务的各个阶段,缩短整个任务的执行时间,使其满足应急条件下的时间需求。采用启发式算法求解,并研究了基于冲突队列的解的调整优化策略。实验验证所提的模型和算法能够较好地解决卫星对地观测任务规划问题,在时间紧迫的条件下与传统的各阶段的独立任务规划相比,能够提高任务的完成率,具有实际的应用价值。