专利摘要

本发明公开了一种基于系统生存特征的系统可靠性评估方法。该方法能够准确、高效地评估具有多种类型组件的复杂系统的可靠性。步骤如下：1利用通用生成函数计算系统生存特征。2基于系统生存特征计算系统可靠度。

权利要求

1.一种基于系统生存特征的系统可靠性评估方法，其特征在于该方法包含以下二部分：

第一部分：基于通用生成函数计算系统生存特征；

计算系统生存特征是后续可靠性评估的基础，计算系统生存特征包括以下四个步骤：

步骤1：根据故障率或其他可靠性相关指标，对系统中的所有组成单元进行分类，确定所有单元所属的类别k、系统中属于第k类的单元总数量mk和系统中单元的总类别数K；

步骤2：利用UGF对系统所有组成单元进行初始化表达，得到所有单元的UGF表达式如下：

其中，gks是第k类单元的状态向量，共包含K个元素，在gk0中K个元素全为0，在gk1中第k个元素值为1，其他元素全为0；pks是与gks对应的系统功能影响因子，pk0的值为φ，φ为符号常量，pk1的值为1，具体如下：

步骤3：按照系统可靠性框图中，单元之间的串联、并联等不同连接类型对单元的UGF表达式进行计算，得到系统的UGF表达式；

若n单元之间的连接类型为并联，则由这些单元并联组成的系统的UGF表达式us(z)的计算公式为：

其中，操作符的运算规则如下：

以由两单元并联组成的系统为例，该系统的UGF表达式us(z)计算过程如下：

若n单元之间的连接类型为串联，则由这些单元串联组成的系统的UGF表达式us(z)的计算公式为：

其中，操作符的运算规则如下：

以由两单元串联组成的系统为例，该系统的UGF表达式us(z)计算过程如下：

若可靠性框图中，系统的n个组成单元之间连接类型为嵌套多层次串并联，则先计算系统中由单元简单串联或并联组成的最低层次子模块的UGF表达式，再根据最低层次子模块的UGF表达式计算其上一层次模块的UGF表达式，重复此步骤，直到计算出系统的UGF表达式；

步骤4：根据系统的UGF表达式us(z)计算系统的生存特征计算方法如下：

令

其中，gs＝(l1，l2，...，lK)，则

第二部分：利用系统生存特征的计算结果，估计系统可靠度指标，完成系统可靠性评估；

估计系统可靠性指标包括以下一个步骤：

步骤1：基于生存特征，推导出系统可靠度计算公式如下：

假设不同组件类型的失效时间相互独立，则上式中

因此，系统可靠度可由系统生存特征和不同组件类型的故障概率密度函数计算得到：

说明书

所属技术领域

本发明提供了一种基于通用生成函数计算系统生存特征，并利用系统生存特征评估系统可靠性的方法。它适用于具有多种类型组件的复杂系统的可靠性评估。利用通用生成函数可以简便计算出系统的生存特征，在此基础上，利用系统生存特征可以估计系统的可靠度等参数，完成对系统可靠性的评估。本发明属于可靠性与系统工程领域。

背景技术

现代工程系统结构越来越复杂，所包含单元或组件的类型也越来越多，常规可靠性评估方法已无法满足复杂系统可靠性评估要求。因此，有必要寻找新的度量方法或指标对该类复杂系统的可靠性进行建模和分析。系统生存特征(survivalsignature)作为一个新的可靠性度量概念自2012年被正式提出以来，不断有学者对其进行研究发展，现已逐渐成为量化复杂系统或网络系统可靠性的一个有力工具。它将系统的可靠性与组件的可靠性分离开来，为具有多种类型组件的复杂系统提供了更加一般的可靠性评价方法。然而，当前对系统生存特征的计算的研究较少，如何正确、高效地计算系统的生存特征尚未有较明确、理想的方法。

本发明提出了一种新型的基于通用生成函数的系统生存特征计算方法和基于此计算方法的系统可靠性评估方法。该方法利用通用生成函数，可以有效地计算出系统的生存特征，并基于此，估计出系统的可靠度等可靠性指标，实现对复杂系统的可靠性评估。

发明内容

本发明提供了一种利用通用生成函数计算系统生存特征，并基于系统生存特征，对系统进行可靠性评估的方法。目的和解决的问题是：通过扩展通用生成函数，建立系统生成特征计算规则，并利用计算得到的系统特征，评估系统可靠性。

本发明是一种基于系统生存特征的系统可靠性评估方法，主要包含以下二部分：

第一部分：基于通用生成函数计算系统生存特征。

计算系统生存特征是后续可靠性评估的基础，计算系统生存特征包括以下四个步骤：

步骤1：根据故障率或其他可靠性相关指标，对系统中的所有组成单元进行分类，确定所有单元所属的类别k、系统中属于第k类的单元总数量mk和系统中单元的总类别数K。

步骤2：利用UGF对系统所有组成单元进行初始化表达，得到所有单元的UGF表达式如下：

其中，gks是第k类单元的状态向量，共包含K个元素，在gk0中K个元素全为0，在gk1中第k个元素值为1，其他元素全为0；pks是与gks对应的系统功能影响因子，pk0的值为φ(φ为符号常量)，pk1的值为1，具体如下：

步骤3：按照系统可靠性框图中，单元之间的串联、并联等不同连接类型对单元的UGF表达式进行计算，得到系统的UGF表达式。

若n单元之间的连接类型为并联，则由这些单元并联组成的系统的UGF表达式us(z)的计算公式为：

其中，操作符 的运算规则如下：

以由两单元并联组成的系统为例，该系统的UGF表达式us(z)计算过程如下：

若n单元之间的连接类型为串联，则由这些单元串联组成的系统的UGF表达式us(z)的计算公式为：

其中，操作符 的运算规则如下：

以由两单元串联组成的系统为例，该系统的UGF表达式us(z)计算过程如下：

若可靠性框图中，系统的n个组成单元之间连接类型为嵌套多层次串并联，则先计算系统中由单元简单串联或并联组成的最低层次子模块的UGF表达式，再根据最低层次子模块的UGF表达式计算其上一层次模块的UGF表达式，重复此步骤，直到计算出系统的UGF表达式。

步骤4：根据系统的UGF表达式us(z)计算系统的生存特征 计算方法如下：

令

其中，gs＝(l1，l2，...，lK)，则

第二部分：利用系统生存特征的计算结果，估计系统可靠度等指标，完成系统可靠性评估。

估计系统可靠性指标主要包括以下一个步骤：

步骤1：基于生存特征，推导出系统可靠度计算公式如下：

假设不同组件类型的失效时间相互独立，则上式中

因此，系统可靠度可由系统生存特征和不同组件类型的故障概率密度函数计算得到：

附图说明

图1是方法流程图

图2是系统的结构示意图

图3是系统的单元类型划分与结构层次划分示意图

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的具体实施方式进行详细描述，这些实施方式若存在示例性的内容，不应解释成对本发明的限制。

按照图1所示的具体计算流程，以图2所示的由A、B、C、D、E共五个单元组成的混合串并联系统为对象，计算该系统的生存特征。其中各单元的随机失效时间均服从指数分布，具体的失效率如

表1所示。

表1示例系统各单元失效率

第一部分：基于通用生成函数计算得到系统生存特征。

计算系统生存特征是后续可靠性评估的基础，计算系统生存特征包括以下四个步骤：

步骤1：根据系统单元的失效率等可靠性相关指标，将系统单元分为2类，第一类单元包括A、B，第二类单元包括C、D、E，如图3所示。

步骤2：按照步骤1的分类，初始化系统所有单元的UGF表达式如下：

uA(z)＝uB(z)＝φz(0，0)+1z(1，0)

uC(z)＝uD(z)＝uE(z)＝φz(0，0)+1z(0，1)

步骤3：首先计算子系统①、②的UGF表达式u①(z)、u②(z)如下：

最后计算系统的UGF表达式us(z)如下：

步骤4：根据系统的UGF表达式us(z)计算出系统的生存特征(survivalsignature) 如下：

表2示例系统的生存特征

第二部分：利用系统生存特征计算结果，估计系统可靠度等指标，完成系统可靠性评估。

估计系统可靠性指标主要包括以下一个步骤：

步骤1：根据公式

计算得到系统可靠度为：

λ1＝5×10-6h-1

λ2＝2×10-7h-1

基于系统生存特征的系统可靠性评估方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。