一种基于割序集的动态故障树蒙特卡洛仿真定量计算方法

摘要

本发明公开一种基于割序集的动态故障树蒙特卡洛仿真定量计算方法，可靠性及安全(安全系统工程)技术领域。所述方法首先自左向右深度优先遍历不同的动态逻辑门，根据动态逻辑门的割序转化规则，得出动态故障树的最小割序集；采用蒙特卡洛仿真的方法，将事件的抽样失效时间与最小割序集进行对比，如果符合最小割序集中事件的发生顺序，且最后事件的发生时间在设定的系统运行时间之内，则记一次失效。本发明可以为工程中可靠性设计、改进、提高、排故等提供重要信息。同时基于割序集进行蒙特卡洛仿真，避免了对DFT的二次转化，例如转化为马尔科、贝叶斯网络或失效时间树等，优化了定量计算流程。

主权项

一种基于割序集的动态故障树蒙特卡洛仿真定量计算方法，其特征在于：步骤一、自左向右深度优先遍历不同的动态逻辑门，根据动态逻辑门的割序转化规则，得出动态故障树的最小割序集；具体为：第(1)步，自左向右深度优先遍历，搜索到DFT中最底层的逻辑门，根据不同的逻辑门类型所对应的割序或割，给出遍历到DFT中逻辑门对应的割序或割；第(2)步，遍历搜索得到逻辑门上方事件是否为顶事件，如果是，执行第(4)步，如果不是，执行第(3)步；第(3)步，自左向右深度优先遍历，在上一次遍历搜索的基础上继续向上搜索，搜索到上一层逻辑门；若该逻辑门下方为底事件，则给出其对应的割序或割；若该逻辑门下方为中间事件，根据该逻辑门的门类型，将该逻辑门下方中间事件所对应的割序或割序集合并，合并又分为割与割的合并，割序与割的合并，割序与割序的合并，同时转至第(2)步；第(4)步，将顶事件的所有割序集进行去重复，得出最小割序集，最小割序集中有k个割序；步骤二、采用蒙特卡洛仿真的方法，得出不同事件的抽样失效时间，对事件的抽样失效时间排序，对比最小割序集，如果符合最小割序集中事件的发生顺序，且最后事件的抽样失效时间在设定的系统运行时间之内，则记一次失效，经过多次仿真抽样，进而计算DFT顶事件的可靠度、不可靠度和平均故障时间MTTF；具体为：2.1.设置总仿真次数M、动态故障树所分析设定的系统运行时间T、动态故障树所有底事件失效分布q₁,q₂,…,q_n，及变量m,n,f_m，其中，m表示当前仿真次数，n表示动态故障树底事件个数，f_m用于判断第m次仿真在设定的系统运行时间T内顶事件是否失效，顶事件失效，则f_m＝1，顶事件没有失效，则f_m＝0；初始条件m＝0,f_m＝0；2.2.仿真次数m加1，即m＝m+1，判断加1后的仿真次数是否大于M，若是，仿真结束，转至第2.9步；否则，进行第2.3步；2.3.根据动态故障树的底事件的失效分布q₁,q₂,…,q_n，仿真抽样得到各底事件抽样失效时间为t₁，t₂，...，t_ii，...，t_n；1,2,…,ii,…,n分别唯一标记一个底事件；2.4.遍历所有逻辑门，如果为某一动态逻辑门，则按照该逻辑门的处理规则具体处理抽样失效时间；2.5.对抽样失效时间处理完后，依次用处理后的抽样失效时间代替第2.3步中对应事件的抽样失效时间；2.6.对第2.5中的处理后的抽样失效时间按照从小到大的顺序排序，排序后的抽样失效时间顺序为t′₁，t'₂，...，t′_ii，...，t'_n；1,2,…,ii,…,n分别唯一标记一个底事件；2.7.依次对比最小割序集中割序表示的底事件及底事件失效的发生顺序与仿真抽样得到的对应底事件及底事件的抽样失效时间顺序；若第i个割序表示的多个底事件失效顺序，与抽样得到的该多个底事件的抽样失效时间从小到大的顺序一致，则记该割序抽样失效时间为t_i＝tmax，tmax为该割序中最后一个底事件的抽样失效时间；系统的抽样失效时间t为割序集中所有割序最小的抽样失效时间，即系统仿真抽样失效时间t＝mint_i(i＝1,2,…,k)；2.8.令t_m＝t，t_m为第m次仿真系统抽样失效时间，若t_m＞T,则说明仿真抽样得出的系统失效的时间长于初始设定的系统运行时间T，即设定的系统运行时间T内，故障树顶事件没有发生，则f_m＝0，f_m为判断第m次仿真系统是否在设定的运行时间内失效；反之，顶事件在T时间内发生失效，则f_m＝1转回步骤2.2。2.9.仿真结束，则在设定的系统运行T时间内顶事件发生的概率，也即顶事件的不可靠度不可靠度为t_i为每次仿真系统的失效时间。