复杂可修系统效能中可信度矩阵的构造方法

复杂可修系统效能中可信度矩阵的构造方法

王武宏　　杨为民(北京航空航天大学工程系统工程系)

　　摘　要　复杂可修系统可信度建模对保证效能的定量分析至关重要. 本文在考虑不同维修状况的基础上,着重对不同任务剖面内相应任务阶段中武器装备可信度进行了深入的定量分析和综合,进而构造出武器装备的可信度矩阵,用于武器装备的效能分析;文中以某地面车辆为例,进一步论证了武器装备可信度矩阵的工程含义,旨在为合理确定一大类武器装备的效能和可信度指标提供理论依据.
关键词　系统分析; 可维修性; 系统可靠性; 系统效能; 地面车辆; 可信度分类号　TJ 07
　　现代武器装备在执行任务过程中可以在不同的环境条件下实现相应的功能,而且在完成某些特定任务时也可能涉及到几个不同运用工况的任务阶段,因此,在进行效能分析时不仅要考虑到武器装备在不同任务剖面内相关任务阶段中可信度的特征,而且也要注意到相应环境条件的影响,更重要的是客观考虑武器装备在不同任务历程中的维修状况,以期实现武器装备可信度矩阵的客观构造.

尽管武器装备的可信度可以用解析法来求解[1～3 ] ,但较少注意到任务持续期间发生多次致命性故障的情况,往往忽略不同运用工况中对致命性故障的不同维修方式,并且将武器装备分解为系统(或分系统、设备等) 来通过完成任务的状
态转移概率建立可信度矩阵,这样容易导致状态划分和概率计算的冗杂. 本文重点研究当致命性故障率和任务修复率为常数,并且武器装备在执行任务过程中发生多次致命性故障时,如何通过不同任务剖面内不同任务阶段条件下武器装备可信度的综合来构造用于武器装备效能分析的可信度矩阵,最后以某地面车辆为例进行了相关的工程验证.

1 　相关设定和符号标记
在进行不同任务剖面内不同任务阶段中可信度定量分析与综合时,为便于构造出可信度矩阵,特做如下设定:
(1) 武器装备在执行任务过程中发生的致命性故障均能发现或测试出来;
(2) 武器装备使用人员在操作时正确无误;
(3) 维修人员、备件器材和工具供应均能满足维修性要求;
(4) 各任务剖面在统计上相对独立,并且同一任务剖面内的每个任务阶段中,武器装备的功能不能相互替代;
(5) 针对不同型号的武器装备做出的相应设定,例如,设定地面车辆在执行任务过程中以平均行驶速度行驶.
公式中相关符号标记:
R ———致命性故障的次数;
I ———任务剖面数;
Mi ———第i 个任务剖面内武器装备致命性故障间隔任务里程;
V i ———第i 个任务剖面内武器装备平均行驶速度;
Ti ———第i 个任务剖面内武器装备恢复功能用任务时间;
Mij ———第i 个任务剖面内第j 个任务阶段中武器装备致命性故障间隔任务里程;
V ij ———第i 个任务剖面内第j 个任务阶段中武器装备平均行驶速度;
Tij ———第i 个任务剖面内第j 个任务阶段中武器装备恢复功能用任务时间;
k ; km ; kn ———任务阶段总数; 不可修任务阶段的数目;可修任务阶段的数目;
Mijm ———第i 个任务剖面内涉及不可修的第
j 个任务阶段中武器装备致命性故障间隔任务里

…

6 　结束语
本文设定武器装备在执行任务过程中发生多次致命性故障且可修复时, 并且当致命性故障率和任务修复率均为常数的情况下, 对不同任务剖面内不同任务阶段中武器装备可信度进行了较为深入的定量分析和综合, 进而依据对不同维修状况的识别,构造出武器装备的可信度矩阵,用于复杂可修系统的效能分析. 文中以某地面车辆的典型任务剖面为例, 进一步论证了武器装备可信度矩阵在效能分析中的工程含义, 旨在为合理确定一大类武器装备的效能和可信度指标提供理论依据与工程化的方向. 研究结果表明,可信度矩阵的构造方法不仅适应于可修系统, 而且也适应于不
可修系统,因而,本文提出的方法在具体型号中的应用具有较为广泛的通用性和适用性.

参　考　文　献
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Approach to Dependability Modelling for Effectivene Analysis of Ground Vehicle System

Wang Wuhong 　Yang Weimin