一种基于故障树和层次分析法的可靠性分配系统及分配方法
【专利摘要】一种基于故障树和层次分析法的可靠性分配系统及分配方法，将故障树方法与层次分析法相结合，以故障树方法为主体，使得可靠性以全系统高度进行分配，利用层次分析法将可靠性分配分为两步：在第一步分配时选出系统中需要增加可靠性的关键部件，将系统的目标可靠性分配为最小割集的目标可靠性；第二步分配时，将主观判断和客观计算相结合，将最小割集的目标可靠性分配为基本事件的目标可靠性，使得系统的目标可靠性分配为元件或者子系统的目标可靠性。
【专利说明】一种基于故障树和层次分析法的可靠性分配系统及分配方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于故障树和层次分析法的可靠性分配系统，属于复杂系统的可靠性分配领域。
【背景技术】
[0002]可靠性设计是获得产品的高可靠性不可或缺的一步。可靠性设计由可靠性预计和可靠性分配两个重要环节组成。可靠性分配是根据任务设计书中规定的可靠性指标，按照一定的法则从上到下分配给组成系统的分系统、子系统或元器件。
[0003]系统的可靠性分配不仅仅是一种简单的数量上的分配，而在再分配过程中要考虑诸多影响因素。系统的可靠性是一个随着功能部件所要完成的功能类型、系统的复杂程度等方面而变化的量，在系统设计初期，由于缺少对影响系统可靠性的各类因素的考虑，使可靠性分配问题变得非常困难。此时，对系统可靠性的分配工作通常依据前期的经验数据或者专家经验，可靠性技术人员会对各个子系统进行调整，使整机的可靠性等于子系统的可靠性之积。得对整机和各个子系统的可靠性进行协调，从而达到规定的系统可靠性。对那些可靠性较高，并且通过花费巨额的代价也不能使其可靠性有明显提高的子系统，对其提出较低的可靠性要求；对于那些可靠性较低，并且通过一些具体的手段，在代价不是很大的情况下可以对其可靠性有明显提高的子系统，可以给予较高的可靠性要求，这样可以有效降低整机的研发费用。
[0004]可靠性分配方法主要分为两大类:有约束的可靠性分配方法和无约束的可靠性分配方法。本发明所使用的方法是无约束的可靠性分配方法的一种，传统的无约束可靠性方法主要有:
[0005](I)快速分配法。该方法是借鉴功能类似的旧系统或旧模块的可靠性数据进行可靠性分配，该方法方便实用，需要有可借鉴的系统或模块的可靠性指标数据，对于新开发的系统系统，如没有参考数据，则此方法无法应用。
[0006](2)等分法。可用于顺序或并行执行的系统系统，优点是它非常简单，但是它没有考虑各模块之间的不同属性，如重要性、复杂性等的不同，只是单纯的平均分配，对于那些需要精确分配各部件可靠性指标的系统则无法采用。
[0007](3)层次分析法。是一种基于功能概图的分配方法，它考虑了系统的开发成本，能在保证系统可靠性达到一定要求的条件下，节约开发资源，但是其算法比较复杂，而且功能概图的确定也具有一定的主观性，且功能概图的最后确定不是在系统设计阶段就能完成的，它需要多个反复才能最后确定，但系统的分配指标需要在设计阶段完成。
[0008](4)基于故障树的分配方法。是一种全新的思路，首先提出把故障树技术运用到可靠性分配中去，创建的快速分配模型具有直观、有效、简单的特点，并且通过图形演绎的方法，表达了系统的内部联系及其关键模块，从而有效地指导用户有针对性地进行可靠性指标分配。但故障树分析法要求分析研究人员对系统结构十分了解，增加了分析的难度。[0009](5)AGREE方法。适用于各单元工作期间失效率为常数的串联系统，综合考虑了各单元的复杂度，概率重要度，工作时间，以及系统间的失效关系。忽略了实际工程中环境，维修，标准化等对可靠性分配的影响。
[0010]对于大型复杂系统，这些无约束的可靠性分配方式有着各自不同的缺点和局限性，如考虑因素不全面，主观性太强或主观性不够，分配过于简单等所导致的分配不够合理。
【发明内容】
[0011]本发明的目的在于:克服现有技术的不足，提出一种基于故障树和层次分析法的可靠性分配系统，使得可靠性分配更加的科学合理，减少可靠性分配与预计的迭代次数，提高应用系统的可靠性。
[0012]本发明技术方案如下:一种基于故障树和层次分析法的可靠性分配系统。如图1，图2，图3，图4所示包括:模型解析器、对象选择器、信息采集器、权值计算器、可靠性分配器和结果输出器6个模块；当需要对系统可靠性进行分配时，由这6个模块分两步进行分配，将系统的目标可靠性分配为基本事件的目标可靠性；
[0013]模型解析器:对给定系统的常规故障树模型进行解析，根据系统外部参数输入基本事件失效率、基本事件最小故障间隔时间，计算出系统最小割集、最小割集所包含的基本事件、最小割集失效率、最小割集中所有基本事件最小故障间隔时间的最大值、基本事件概率重要度，并计算系统当前可靠性，然后向系统外部提供系统当前可靠性，并根据系统外部参数确定系统目标可靠性，保存系统目标可靠性；分离出最小割集列表与基本事件列表，并将这两张列表送至对象选择器；最小割集列表具体包括:最小割集名称、最小割集失效率、最小割集所包含基本事件、最小割集中所有基本事件最小故障间隔时间的最大值；基本事件列表具体包括:基本事件名称、基本事件最小故障间隔时间、基本事件失效率、基本事件概率重要度；
[0014]对象选择器:在两步可靠性分配中，从模型解析器选择可以进行可靠性分配的对象，按照一定的指标进行排序，选择出要进行可靠性分配的分配对象作为信息采集器的输入信息，具体如下:
[0015]在进行第一步分配的时候，从模型解析器的最小割集列表选择所有的最小割集，然后对所有最小割集按照最小割集列表中最小割集失效率从大到小进行排序，从系统外部获得参数确定要进行第一次可靠性分配的最小割集数目，然后按照最小割集失效率从大到小的顺序选择相应数目的最小割集作为第一步可靠性分配的分配对象，生成最小割集选择列表，最小割集选择列表包含:最小割集名称、最小割集失效率、基本事件个数、基本事件名称、所有基本事件最小故障间隔时间的最大值、第二步分配标识，其中第二步分配标识为对象选择器在第二步分配时所需的判断标识，以“是”和“否”来标识对象选择器所选中的最小割集是否完成第二步可靠性分配，其中“是”表示已经完成第二步可靠性分配，“否”标识还没有完成第二步可靠性分配；
[0016]在进行第二步分配的时候，获取对象选择器第一步可靠性分配时所生成的最小割集选择列表和模型解析器中的基本事件列表，然后判断最小割集选择列表中是否有第二步分配标识为“否”的最小割集，如果没有，则结束可靠性分配，如果有，则按照列表顺序选择一个第二步分配标识为“否”的最小割集，获得此最小割集中全部基本事件名称，并按照此最小割集中基本事件的名称，从模型解析器的基本事件列表获得这些基本事件的概率重要度，然后按照这些基本事件的概率重要度从大到小进行排序，向系统外部提供排序好的基本事件名称以及概率重要度，然后由系统外部参数输入确定要选择的基本事件数目，并按照概率重要度从大到小的顺序选择此数目的基本事件作为第二次可靠性分配的对象，将所选基本事件生成基本事件选择列表，并按照基本事件列表信息填写此列表，所述基本事件选择列表包括基本事件名称、基本事件所属最小割集、基本事件概率重要度、基本事件失效率、基本事件最小故障间隔时间；然后将所选的可靠性分配对象送至信息采集器；
[0017]信息采集器:在两步可靠性分配中，对所选的可靠性分配对象，向外部提供可选择的准则层因素，根据系统外部参数输入确定准则层所需要考虑的因素；根据准则层考虑的因素，从系统内部及外部获得层次分析法所需的两两比较矩阵信息，对于需要从系统外部获得信息的两两比较矩阵，根据系统外部输入参数，填充两两比较矩阵信息；对于需要从系统内部获得信息的两两比较矩阵，直接将系统内部参数归一化作为两两比较矩阵的优先数向量，然后向权值计算器输出含有系统外部参数的两两比较矩阵以及由系统内部参数计算获得的两两比较矩阵优先数向量，具体实现过程如下:
[0018]在进行第一步分配时，从对象选择器获得最小割集选择列表，将最小割集选择列表中的所有最小割集作为可靠性分配对象，向外部提供可选择的准则层因素，根据系统外部参数选择准则层需要考虑的因素，可选择准则层因素包括:最小割集失效率、最小割集基本事件个数、最小割集中所有基本事件最小故障间隔时间的最大值；根据准则层考虑的因素，在系统外部获得准则层对目标层两两比较矩阵的参数输入；对于需要在系统内部获得信息的方案层对准则层的两两比较矩阵，根据最小割集选择列表信息，将最小割集参数归一化作为两两比较矩阵的优先数向量，然后信息采集器向权值计算器输出两两比较矩阵以及两两比较矩阵优先数向量；
[0019]在进行第二步分配时，从对象选择器获得基本事件选择列表，选择基本事件选择列表中的所有基本事件作为可靠性分配对象，向外部提供可选择的准则层因素，根据系统外部参数选择准则层需要考虑的因素，准则层因素包括:系统复杂度、工作环境、基本事件最小故障间隔时间、基本事件概率重要度、后果严重程度、可靠性提高潜力、提高可靠性所需费用；根据准则层选择的因素，对于准则层对目标层的两两比较矩阵，从系统外部参数输入获得两两比较矩阵信息；对于方案层对准则层的两两比较矩阵，如果准则层选择了基本事件最小故障间隔时间，基本事件概率重要度，则直接根据对象选择器基本事件选择列表计算方案层对准则层的两两比较矩阵的优先数向量；如果选择其他因素则通过系统外部参数输入两两比较矩阵信息，然后信息采集器输出两两比较矩阵及两两比较矩阵优先数向量到权值计算器；
[0020]权值计算器:从信息采集器获得两两比较矩阵及两两比较矩阵优先数向量，对含有外部参数信息的两两比较矩阵进行一致性检验，若不满足一致性需求，则返回信息采集器重新获取系统外部参数输入，然后重新进行检验，如果满足一致性需求，则对需要进行可靠性分配的对象进行权值计算，然后输出可靠性分配权值，具体实现过程如下:
[0021]第一步可靠性分配时，权值计算器从信息采集器获得以所选最小割集为分配对象的全部两两比较矩阵及两两比较矩阵优先数向量，检验准则层对目标层的两两比较矩阵的一致性，如果不满足一致性需求，则返回信息采集器重新获取外部参数输入，更新两两比较矩阵信息，然后重新进行检验；如果满足一致性，则按照全部满足一致性的两两比较矩阵以及两两比较矩阵优先数向量计算所选最小割集的可靠性分配权值，并将权值储存为最小割集可靠性分配列表，列表包含:最小割集名称、最小割集的可靠性分配权值、最小割集目标可靠性，然后输出最小割集可靠性分配列表到可靠性分配器；
[0022]第二步可靠性分配时，权值计算器从信息采集器获得以所选基本事件为分配对象的全部两两比较矩阵及两两比较矩阵优先数向量，并从对象选择器获得基本事件选择列表，检验准则层对目标层的两两比较矩阵的一致性，如果准则层考虑了工作环境、后果严重程度、可靠性提高潜力、提高可靠性所需费用等比较两两比较矩阵包含系统外部参数的准则层因素，则检验方案层对准则层这些因素的两两比较矩阵的一致性，将不满足一致性的两两比较矩阵返回给信息采集器重新获取系统外部参数，然后重新检验；若全部满足一致性，则按照全部满足一致性的两两比较矩阵以及两两比较矩阵优先数向量计算所选基本事件的可靠性分配权值，然后根据基本事件选择列表计算基本事件原始可靠性，并将此基本事件可靠性分配权值储存为基本事件可靠性分配列表，列表包含:基本事件名称、基本事件所属最小割集、所属最小割集目标可靠性、基本事件的可靠性分配权值、基本事件原始可靠性、基本事件目标可靠性，然后输出基本事件可靠性分配列表到可靠性分配器；
[0023]可靠性分配器:获得权值计算器输出的可靠性分配权值，将目标可靠性分配到所选的对象上，并输出可靠性分配结果，具体实现过程如下:
[0024]第一步可靠性分配时，从权值计算器获得最小割集可靠性分配列表，并从模型解析器获得系统目标可靠性，按照其中最小割集的可靠性分配权值，将系统的目标可靠性分配为所选最小割集的目标可靠性，并将最小割集目标可靠性填入最小割集可靠性分配列表和基本事件可靠性分配列表；
[0025]第二步可靠性分配时，从权值计算器获得基本事件可靠性分配列表，按照其中基本事件的可靠性分配权值，将最小割集的目标可靠性分配为所选基本事件的目标可靠性，并将基本事件目标可靠性填入基本事件可靠性分配列表。
[0026]结果输出器:当完成两步可靠性分配后，结果输出器从权值计算器获得全部基本事件可靠性分配列表，对不同基本事件可靠性分配列表中同一基本事件的不同基本事件目标可靠性，取同一基本事件的不同基本事件目标可靠性的最小值，将此最小值更新到全部含有该基本事件的基本事件可靠性分配列表，然后整合更新后的全部基本事件可靠性分配列表，输出可靠性分配结果列表；可靠性分配结果列表包括:基本事件名称，基本事件目标可靠性。
[0027]如图2所示，本发明方法主要步骤如下:
[0028]1.安全分析人员对核反应堆系统进行故障树建模，得到核反应堆系统或某一分系统的故障树模型；
[0029]2.模型解析器获得模型进行解析，根据系统外部参数输入基本事件失效率、基本事件最小故障间隔时间，计算出系统最小割集、最小割集所包含的基本事件、最小割集失效率、最小割集中所有基本事件最小故障间隔时间的最大值、基本事件概率重要度，并计算系统当前可靠性，然后向系统外部提供系统当前可靠性，并根据系统外部参数确定系统目标可靠性，保存系统目标可靠性；分离出最小割集列表与基本事件列表，并将这两张列表送至对象选择器；；
[0030]3.进行第一步可靠性分配，将系统的目标可靠性分配为所选最小割集的目标可靠性；
[0031]4.进行第二步可靠性分配，将最小割集的目标可靠性分配为所选基本事件的目标可靠性。
[0032]如图3所示，上述的第一步可靠性分配具体步骤如下:
[0033]1.对象选择器从模型解析器获得最小割集列表，从模型解析器的最小割集列表选择所有的最小割集，然后对所有最小割集按照最小割集列表中最小割集的失效率从大到小进行排序，从系统外部获得参数确定要进行第一次可靠性分配的最小割集数目，然后按照最小割集失效率从大到小的顺序选择相应数目的最小割集作为第一步可靠性分配的分配对象，生成最小割集选择列表；
[0034]2.信息采集器从对象选择器获得最小割集选择列表，将最小割集选择列表中的所有最小割集作为可靠性分配对象，向外部提供可选择的准则层因素，根据系统外部参数选择准则层需要考虑的因素，可选择准则层因素包括:最小割集失效率、最小割集基本事件个数、最小割集中所有基本事件最小故障间隔时间的最大值；
[0035]3.信息采集器根据第一步可靠性分配步骤2中准则层考虑的因素，在系统外部获得准则层对目标层两两比较矩阵的参数输入；对于需要在系统内部获得信息的方案层对准则层的两两比较矩阵，根据最小割集选择列表信息，将最小割集参数归一化作为两两比较矩阵的优先数向量，然后信息采集器向权值计算器输出两两比较矩阵以及两两比较矩阵优先数向量；
[0036]4.权值计算器从信息采集器获得以所选最小割集为分配对象的全部两两比较矩阵及两两比较矩阵优先数向量，检验准则层对目标层的两两比较矩阵的一致性，如果不满足一致性需求，则返回信息采集器重新获取外部参数输入，更新两两比较矩阵信息，然后重新进行检验，直到全部满足一致性要求；
[0037]5.权值计算器按照第一步可靠性分配步骤4中全部满足一致性的两两比较矩阵以及两两比较矩阵优先数向量计算所选最小割集的可靠性分配权值，并将权值储存为最小割集可靠性分配列表，然后输出最小割集可靠性分配列表到可靠性分配器；
[0038]6.可靠性分配器从权值计算器获得最小割集可靠性分配列表，并从模型解析器获得系统目标可靠性，按照其中最小割集的可靠性分配权值，将系统的目标可靠性分配为所选最小割集的目标可靠性，并将最小割集目标可靠性填入最小割集可靠性分配列表和基本事件可靠性分配列表。
[0039]如图4所示，上述的第二步可靠性分配具体步骤如下:
[0040]1.对象选择器获取对象选择器第一步可靠性分配时所生成的最小割集选择列表和模型解析器中的基本事件列表，然后判断最小割集选择列表中是否有第二步分配标识为“否”的最小割集，如果没有，则结束可靠性分配，如果有，则根据列表顺序选择一个第二步分配标识为“否”的最小割集，获得此最小割集中全部基本事件名称，并按照此最小割集中基本事件的名称，从模型解析器的基本事件列表获得这些基本事件的概率重要度，然后按照这些基本事件的概率重要度从大到小进行排序，向系统外部提供排序好的基本事件名称以及概率重要度，然后由系统外部参数输入确定要选择的基本事件数目，并按照概率重要度从大到小的顺序选择此数目的基本事件作为第二次可靠性分配的对象，将所选基本事件生成基本事件选择列表，并按照基本事件列表信息填写此列表，然后将所选的可靠性分配对象送至信息采集器；
[0041 ] 2.信息采集器从对象选择器获得基本事件选择列表，选择基本事件选择列表中的所有基本事件作为可靠性分配对象，向外部提供可选择的准则层因素，根据系统外部参数选择准则层需要考虑的因素，准则层因素包括:系统复杂度、工作环境、基本事件最小故障间隔时间、基本事件概率重要度、后果严重程度、可靠性提高潜力、提高可靠性所需费用；根据准则层选择的因素，对于准则层对目标层的两两比较矩阵，从系统外部参数输入获得两两比较矩阵信息；对于方案层对准则层的两两比较矩阵，如果准则层选择了基本事件最小故障间隔时间，基本事件概率重要度，则直接根据对象选择器基本事件选择列表计算方案层对准则层的两两比较矩阵的优先数向量；如果选择其他因素则通过系统外部参数输入两两比较矩阵信息，然后信息采集器输出两两比较矩阵及两两比较矩阵优先数向量到权值计算器；
[0042]3.权值计算器从信息采集器获得以所选基本事件为分配对象的全部两两比较矩阵及两两比较矩阵优先数向量，并从对象选择器获得基本事件选择列表，检验准则层对目标层的两两比较矩阵的一致性，如果准则层考虑了工作环境、后果严重程度、可靠性提高潜力、提高可靠性所需费用等比较两两比较矩阵包含系统外部参数的准则层因素，则检验方案层对准则层这些因素的两两比较矩阵的一致性，将不满足一致性的两两比较矩阵返回给信息采集器重新获取系统外部参数，然后重新检验；若全部满足一致性，则按照全部满足一致性的两两比较矩阵以及两两比较矩阵优先数向量计算所选基本事件的可靠性分配权值，然后根据基本事件选择列表计算基本事件原始可靠性，并将此基本事件可靠性分配权值储存为基本事件可靠性分配列表，列表包含:基本事件名称、基本事件所属最小割集、所属最小割集目标可靠性、基本事件的可靠性分配权值、基本事件原始可靠性、基本事件目标可靠性，然后输出基本事件可靠性分配列表到可靠性分配器；
[0043]4.可靠性分配器从权值计算器获得基本事件可靠性分配列表，按照其中基本事件的可靠性分配权值，将最小割集的目标可靠性分配为所选基本事件的目标可靠性，并将基本事件目标可靠性填入基本事件可靠性分配列表；
[0044]5.返回第二步可靠性分配步骤I分配下一个最小割集；
[0045]6.结果输出器从权值计算器获得全部基本事件可靠性分配列表，对不同基本事件可靠性分配列表中同一基本事件的不同基本事件目标可靠性，取同一基本事件的不同基本事件目标可靠性的最小值，将此最小值更新到全部含有该基本事件的基本事件可靠性分配列表，然后整合更新后的全部基本事件可靠性分配列表，输出可靠性分配结果列表。
[0046]本发明的优点在于:
[0047](I)首先故障树分析法引入到可靠性分配中，极大地简化了系统可靠性分配的计算量，提高了可靠性分配的准确性，使复杂系统的可靠性分配成为可能，提高应用系统的可靠性。
[0048](2)利用了故障树中的结构信息，从全系统的角度进行可靠性分配，使得分配考虑更加全面，结果更加合理。
[0049](3)算出最小割集可靠性,按照最小割集失效率排序可以快速确定关键最小割集与关键部件，对关键部件组成的重要最小割集进行可靠性分配。在对最小割集的分配过程中考虑了最小割集复杂度和时间因素，对比传统基于故障树可靠性分配所使用的再分配法更加合理，同时减少可靠性分配与预计的迭代次数。
[0050](4)在最小割集对基本事件分配的过程中，创新性地利用层次分析法，综合了客观计算，并利用系统外部参数进行主观调整，考虑了概率重要度，基本事件的基本事件最小故障间隔时间，工作环境，后果严重程度等因素，对基本事件可靠度进行分配。所得到的可靠性分配结果更加的准确。
[0051](5)由于利用了故障树的最小割集，不在局限于对某个子系统进行局部的可靠性分配，可靠性分配从整个系统考虑，选出关键部件，使得分配更为宏观化。
【专利附图】
【附图说明】
[0052]图1为本发明系统组成框图；
[0053]图2为本发明方法的实现流程图；
[0054]图3为本发明可靠性分配的第一步实现过程；
[0055]图4为本发明可靠性分配的第二步实现过程；
[0056]图5为本发明范例一所不故障树；
[0057]图6为本发明应用实例故障树。
【具体实施方式】
[0058]下面结合附图对本发明进行详细说明:
[0059]如图1所示，本发明系统包括:模型解析器、对象选择器、信息采集器、权值计算器、可靠性分配器，各模块具体实现过程如下:
[0060]模型解析器:对给定系统的常规故障树模型进行解析，根据系统外部参数输入基本事件失效率、基本事件最小故障间隔时间，计算出系统最小割集、最小割集所包含的基本事件、最小割集失效率、最小割集中所有基本事件最小故障间隔时间的最大值、基本事件概率重要度，并计算系统当前可靠性，然后向系统外部提供系统当前可靠性，并根据系统外部参数确定系统目标可靠性，保存系统目标可靠性；分离出最小割集列表与基本事件列表，并将这两张列表送至对象选择器；最小割集列表具体包括:最小割集名称、最小割集失效率、最小割集所包含基本事件、最小割集中所有基本事件最小故障间隔时间的最大值；基本事件列表具体包括:基本事件名称、基本事件最小故障间隔时间、基本事件失效率、基本事件概率重要度；
[0061]以图5所示故障树为例，对故障树进行模型解析，计算得最小割集为:
[0062]G1= (X1, X3I ；G2= {X3, X4I !G3=IX1, X5I ；G4= {X2, X4, Xj
[0063]其中\、\、X3 > X4 > X5为基本事件名称，G1, G2, G3, G4为最小割集名称。
[0064]假设每个基本事件的可靠度为1=IT2=0.98, r3=r4=0.97, r5=0.75,基本事件的失效概率为Iq1 = 0.02, q2 = 0.02, q3 = 0.03, q4 = 0.03, q5 = 0.25,基本事件最小故障间隔时间为:1500h、1800h、2000h、1100h、2200h, Rs=0.998。
[0065]其中概率概率重要度= 其中Fi为故障率函数，Qi为第i个基本事件失效率，Ii为第i个基本事件的概率重要度，计算如下:
[0066]最小割集的故障率函数为=F1 = q, F2 = q3q4, F3 = q, F4 = q2q4ci5,系统故障率函数Fs为:
[0067]Fs=1-(1-F1) (1-F2) (1-F3) (1-F4)
[0068]化简得:
[0069]Fs = q1q3+q3q4+qiq5+q2q4q5_qiq3q4_qiq3q5_qiq2q4q5+qiq2q3q4q5 故基本事件的_既率重要度求得:
【权利要求】
1.一种基于故障树和层次分析法的可靠性分配系统，其特征在于包括:模型解析器、对象选择器、信息采集器、权值计算器、可靠性分配器和结果输出器6个模块；当需要对系统可靠性进行分配时，由这6个模块分两步进行分配，将系统的目标可靠性分配为基本事件的目标可靠性； 模型解析器:对给定系统的常规故障树模型进行解析；根据系统外部参数输入基本事件失效率和基本事件最小故障间隔时间计算出系统最小割集、最小割集所包含的基本事件、最小割集失效率、最小割集中所有基本事件最小故障间隔时间的最大值、基本事件概率重要度，同时计算系统当前可靠性；然后向系统外部提供系统当前可靠性，并根据系统外部参数确定系统目标可靠性，保存系统目标可靠性；分离出的最小割集列表与基本事件列表送至对象选择器；最小割集列表包括最小割集名称、最小割集失效率、最小割集所包含基本事件、最小割集中所有基本事件最小故障间隔时间的最大值；所述基本事件列表包括基本事件名称、基本事件最小故障间隔时间、基本事件失效率、基本事件概率重要度； 对象选择器:在两步可靠性分配中，根据模型解析器信息选择全部能够进行可靠性分配的对象，按照一定的指标进行排序，选择出要进行可靠性分配的分配对象作为信息采集器的输入信息，具体如下: 在进行第一步分配的时候，从模型解析器的最小割集列表选择所有的最小割集，然后对所有最小割集按照最小割集列表中最小割集失效率从大到小进行排序，从系统外部获得参数确定要进行第一次可靠性分配的最小割集数目，然后按照最小割集失效率从大到小的顺序选择相应数目的最小割集作为第一步可靠性分配的分配对象，生成最小割集选择列表，最小割集选择列表包含:最小割集名称、最小割集失效率、基本事件个数、基本事件名称、所有基本事件最小故障间隔时间的最大值、第二步分配标识，其中第二步分配标识为对象选择器在第二步分配时所需的判断标识，以“是”和“否”来标识对象选择器所选中的最小割集是否完成第二步可靠性分配，其中“是”表示已经完成第二步可靠性分配，“否”标识还没有完成第二步可靠性分配； 在进行第二步分配的时候.，获取对象选择器第一步可靠性分配时所生成的最小割集选择列表和模型解析器中的基本事件列表，然后判断最小割集选择列表中是否有第二步分配标识为“否”的最小割集，如果没有，则结束可靠性分配，如果有，则按照列表顺序选择一个第二步分配标识为“否”的最小割集，获得此最小割集中全部基本事件名称，并按照此最小割集中基本事件的名称，从模型解析器的基本事件列表获得这些基本事件的概率重要度，然后按照这些基本事件的概率重要度从大到小进行排序，向系统外部提供排序好的基本事件名称以及概率重要度，然后由系统外部参数输入确定要选择的基本事件数目，并按照概率重要度从大到小的顺序选择此数目的基本事件作为第二次可靠性分配的对象，将所选基本事件生成基本事件选择列表，并按照基本事件列表信息填写此列表，所述基本事件选择列表包括:基本事件名称、基本事件所属最小割集、基本事件概率重要度、基本事件失效率、基本事件最小故障间隔时间；然后将所选的可靠性分配对象送至信息采集器； 信息采集器:在两步可靠性分配中，对所选的可靠性分配对象，向外部提供可选择的准则层因素，根据系统外部参数输入确定准则层所需要考虑的因素；根据准则层考虑的因素，从系统内部及外部获得层次分析法所需的两两比较矩阵信息，对于需要从系统外部获得信息的两两比较矩阵，根据系统外部输入参数，填充两两比较矩阵信息；对于需要从系统内部获得信息的两两比较矩阵，直接将系统内部参数归一化作为两两比较矩阵的优先数向量，然后向权值计算器输出含有系统外部参数的两两比较矩阵以及由系统内部参数计算获得的两两比较矩阵优先数向量，具体实现过程如下: 在进行第一步分配时，从对象选择器获得最小割集选择列表，将最小割集选择列表中的所有最小割集作为可靠性分配对象，向外部提供可选择的准则层因素，根据系统外部参数选择准则层需要考虑的因素，可选择准则层因素包括:最小割集失效率、最小割集基本事件个数、最小割集中所有基本事件最小故障间隔时间的最大值；根据准则层考虑的因素，在系统外部获得准则层对目标层两两比较矩阵的参数输入；对于需要在系统内部获得信息的方案层对准则层的两两比较矩阵，根据最小割集选择列表信息，将最小割集参数归一化作为两两比较矩阵的优先数向量，然后信息采集器向权值计算器输出所得两两比较矩阵以及两两比较矩阵优先数向量； 在进行第二步分配时，从对象选择器获得基本事件选择列表，选择基本事件选择列表中的所有基本事件作为可靠性分配对象，向外部提供可选择的准则层因素，根据系统外部参数选择准则层需要考虑的因素，准则层因素包括:系统复杂度、工作环境、基本事件最小故障间隔时间、基本事件概率重要度、后果严重程度、可靠性提高潜力、提高可靠性所需费用；根据准则层选择的因素，对于准则层对目标层的两两比较矩阵，从系统外部参数输入获得两两比较矩阵信息；对于方案层对准则层的两两比较矩阵，如果准则层选择了基本事件最小故障间隔时间，基本事件概率重要度，则直接根据对象选择器基本事件选择列表计算方案层对准则层的两两比较矩阵的优先数向量；如果选择其他因素则通过系统外部参数输入两两比较矩阵信息，然后信息采集器输出两两比较矩阵及两两比较矩阵优先数向量到权值计算器； 权值计算器:从信息采集器获得两两比较矩阵及两两比较矩阵优先数向量，对含有外部参数信息的两两比较矩阵进行一致性检验，若不满足一致性需求，则返回信息采集器重新获取系统外部参数输入，然后重新进行检验，如果满足一致性需求，则对需要进行可靠性分配的对象进行权值计算，然后输出可靠性分配权值，具体实现过程如下: 第一步可靠性分配时 ，权值计算器从信息采集器获得以所选最小割集为分配对象的全部两两比较矩阵及两两比较矩阵优先数向量，检验准则层对目标层的两两比较矩阵的一致性，如果不满足一致性需求，则返回信息采集器重新获取外部参数输入，更新两两比较矩阵信息，然后重新进行检验；如果满足一致性，则按照全部满足一致性的两两比较矩阵以及两两比较矩阵优先数向量计算所选最小割集的可靠性分配权值，并将此权值储存为最小割集可靠性分配列表，列表包含:最小割集名称、最小割集的可靠性分配权值、最小割集目标可靠性，然后输出最小割集可靠性分配列表到可靠性分配器； 第二步可靠性分配时，权值计算器从信息采集器获得以所选基本事件为分配对象的全部两两比较矩阵及两两比较矩阵优先数向量，并从对象选择器获得基本事件选择列表，检验准则层对目标层的两两比较矩阵的一致性，如果准则层考虑了工作环境、后果严重程度、可靠性提高潜力、提高可靠性所需费用等比较两两比较矩阵包含系统外部参数的准则层因素，则检验方案层对准则层这些因素的两两比较矩阵的一致性，将不满足一致性的两两比较矩阵返回给信息采集器重新获取系统外部参数，然后重新检验；若全部满足一致性，则按照全部满足一致性的两两比较矩阵以及两两比较矩阵优先数向量计算所选基本事件的可靠性分配权值，然后根据基本事件选择列表计算基本事件原始可靠性，并将此基本事件可靠性分配权值储存为基本事件可靠性分配列表，列表包含:基本事件名称、基本事件所属最小割集、所属最小割集目标可靠性、基本事件的可靠性分配权值、基本事件原始可靠性、基本事件目标可靠性，然后输出基本事件可靠性分配列表到可靠性分配器； 可靠性分配器:获得权值计算器输出的可靠性分配权值，将目标可靠性分配到所选的对象上，并输出可靠性分配结果，具体实现过程如下: 第一步可靠性分配时，从权值计算器获得最小割集可靠性分配列表，并从模型解析器获得系统目标可靠性，按照其中最小割集的可靠性分配权值，将系统的目标可靠性分配为所选最小割集的目标可靠性，并将最小割集目标可靠性填入最小割集可靠性分配列表和基本事件可靠性分配列表； 第二步可靠性分配时，从权值计算器获得基本事件可靠性分配列表，按照其中基本事件的可靠性分配权值，将最小割集的目标可靠性分配为所选基本事件的目标可靠性，并将基本事件目标可靠性填入基本事件可靠性分配列表； 结果输出器:当完成两步可靠性分配后，结果输出器从权值计算器获得全部基本事件可靠性分配列表，对不同基本事件可靠性分配列表中同一基本事件的不同基本事件目标可靠性，取同一基本事件的不同基本事件目标可靠性的最小值，将此最小值更新到全部含有该基本事件的基本事件可靠性分配列表，然后整合更新后的全部基本事件可靠性分配列表，输出可靠性分配结果列表；可靠性分配结果列表包括:基本事件名称，基本事件目标可靠性。
2.一种基于故障树和层次分析法的可靠性分配系统，其特征在于将系统的目标可靠性分配为基本事件的目标可靠性的具体实现步骤如下: 对系统进行故障树建模，得到核反应堆系统或某一分系统的故障树模型；然后模型解析器获得模型进行解析，确定系统目标可靠性，分离出最小割集列表与基本事件列表，并将这两张列表送至对象选择器；` 进行第一步可靠性分配将整个系统的目标可靠性分配为所选最小割集的目标可靠性，其具体实现方式是:对象选择器从模型解析器获得最小割集列表，按照系统外部输入参数所确定的数目选择最小割集失效率较大的最小割集作为第一步可靠性分配的对象，生成最小割集选择列表；信息采集器根据第一步可靠性分配的对象向外部提供可选择的准则层因素，根据系统外部参数选择准则层需要考虑的因素；然后信息采集器在系统外部获得准则层对目标层两两比较矩阵的参数输入；对于需要在系统内部获得信息的方案层对准则层的两两比较矩阵，根据最小割集选择列表信息，将最小割集参数归一化作为两两比较矩阵的优先数向量，然后信息采集器向权值计算器输出两两比较矩阵以及两两比较矩阵优先数向量；然后权值计算器从信息采集器获得以所选最小割集为分配对象的全部两两比较矩阵及两两比较矩阵优先数向量，检验准则层对目标层的两两比较矩阵的一致性，如果不满足一致性需求，则返回信息采集器重新获取外部参数输入，更新两两比较矩阵信息，然后重新进行检验，直到全部满足一致性要求；然后权值计算器将全部满足一致性要求的两两比较矩阵以及两两比较矩阵优先数向量计算所选最小割集的可靠性分配权值，并将权值储存为最小割集可靠性分配列表；然后可靠性分配器从权值计算器获得最小割集可靠性分配列表，并从模型解析器获得系统目标可靠性，按照其中最小割集的可靠性分配权值，将系统的目标可靠性分配为所选最小割集的目标可靠性，并将最小割集目标可靠性填入最小割集可靠性分配列表和基本事件可靠性分配列表； 进行第二步可靠性分配，将所选最小割集的目标可靠性分配为每个最小割集中所选择的基本事件的目标可靠性，其具体实现方式是:对象选择器获取对象选择器第一步可靠性分配时所生成的最小割集选择列表和模型解析器中的基本事件列表，然后判断最小割集选择列表中是否有第二步分配标识为“否”的最小割集，如果没有，则结束可靠性分配，如果有，则根据列表顺序选择一个第二步分配标识为“否”的最小割集，获得此最小割集中全部基本事件名称，并按照此最小割集中基本事件的名称，从模型解析器的基本事件列表获得这些基本事件的概率重要度，然后按照这些基本事件的概率重要度从大到小进行排序，向系统外部提供排序好的基本事件名称以及概率重要度，然后由系统外部参数输入确定要选择的基本事件数目，并按照概率重要度从大到小的顺序选择此数目的基本事件作为第二次可靠性分配的对象，将所选基本事件生成基本事件选择列表，并按照基本事件列表信息填写此列表，然后将所选的可靠性分配对象送至信息采集器；然后信息采集器从对象选择器获得基本事件选择列表，选择基本事件选择列表中的所有基本事件作为可靠性分配对象，向外部提供可选择的准则层因素，根据系统外部参数选择准则层需要考虑的因素，根据准则层选择的因素，对 于准则层对目标层的两两比较矩阵，从系统外部参数输入获得两两比较矩阵信息；对于方案层对准则层的两两比较矩阵，如果准则层选择了基本事件最小故障间隔时间，基本事件概率重要度，则直接根据对象选择器基本事件选择列表计算方案层对准则层的两两比较矩阵的优先数向量；如果选择其他因素则通过系统外部参数输入两两比较矩阵信息，然后信息采集器输出两两比较矩阵及两两比较矩阵优先数向量到权值计算器；然后权值计算器从信息采集器获得以所选基本事件为分配对象的全部两两比较矩阵及两两比较矩阵优先数向量，并从对象选择器获得基本事件选择列表，检验准则层对目标层的两两比较矩阵的一致性，如果准则层考虑了工作环境、后果严重程度、可靠性提高潜力、提高可靠性所需费用等比较两两比较矩阵包含系统外部参数的准则层因素，则检验方案层对准则层这些因素的两两比较矩阵的一致性，将不满足一致性的两两比较矩阵返回给信息采集器重新获取系统外部参数，然后重新检验；若全部满足一致性，则按照全部满足一致性的两两比较矩阵以及两两比较矩阵优先数向量计算所选基本事件的可靠性分配权值，然后根据基本事件选择列表计算基本事件原始可靠性，并将此基本事件可靠性分配权值储存为基本事件可靠性分配列表，列表包含:基本事件名称、基本事件所属最小割集、所属最小割集目标可靠性、基本事件的可靠性分配权值、基本事件原始可靠性、基本事件目标可靠性，输出基本事件可靠性分配列表到可靠性分配器；然后可靠性分配器从权值计算器获得基本事件可靠性分配列表，按照其中基本事件的可靠性分配权值，将最小割集的目标可靠性分配为所选基本事件的目标可靠性，并将基本事件目标可靠性填入基本事件可靠性分配列表；然后重复第二步可靠性分配过程，直到可靠性分配结束； 当完成两步可靠性分配后，结果输出器从权值计算器获得全部基本事件可靠性分配列表，对不同基本事件可靠性分配列表中同一基本事件的不同基本事件目标可靠性，取同一基本事件的不同基本事件目标可靠性的最小值，将此最小值更新到全部含有该基本事件的基本事件可靠性分配列表，然后整合更新后的全部基本事件可靠性分配列表，输出可靠性分配结果列表。
【文档编号】G06F19/00GK103440419SQ201310389569
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年8月31日 优先权日:2013年8月31日
【发明者】李博远, 胡戎翔, 汪进, 王芳, 贾伟, 吴宜灿 申请人:中国科学院合肥物质科学研究院