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云模型在系统可靠性中的应用研究

作　者: 付倩
导　师: 蔡之华
学　校: 中国地质大学
专　业: 计算机软件与理论
关键词: 云模型可靠性串并联系统加权云
分类号: N945.17
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

可靠性从上个世纪三四十年代就受到了人们的关注,其主要原因就是当时军用产品频频出现故障,以至于人们不得不深刻的反思应该怎样对产品的可靠性进行保证。从那以后,人们便开始了对可靠性的研究。许多国家都相继建立了自己的可靠性研究机构,将可靠性用到了生活的方方面面,对产品质量的提高和生活安全的保障都起到了很好的促进作用。总体说来,可靠性的发展大体上分为三个阶段。第一个阶段就是上三四十年代,也就是可靠性的发展的初期阶段,其主要的原因就是当时军用的电子设备经常出现故障,引发了一系列对可靠性思考,使得可靠性的研究开始进入人们的视野。第二个阶段是上个世纪五六十年代,也就是可靠性的中期发展阶段,这个时期主要的发展体现在以下三个方面：一、研究人员将概率论与数理统计的相关知识用到了可靠性评估中来,并且对许多的可靠性问题进行了深入的研究。二、许多国家都相继建立了自己的可靠性组织,使得可靠性的研究进入了专业性的轨道。但这时的可靠性研究主要偏重于民用产品的可靠性研究,带来了很好的社会效益。三、可靠性被应用到了生产和生活的方方面面,例如,电气,化工,冶金,建筑,食品,通信,医疗等多个方面。第三个阶段就是上个世纪七十年代以后,这时的主要成就集中在两个方面。一、许多国家都颁布了自己的可靠性标准,也出现了一些国际上通用的可靠性标准。二、形成了一系列比较成熟的可靠性评估方法。其中包括,故障树分析(FTA),事件树分析(ETA),故障模式影响及可靠性分析(FMECA)等。它们都在实际生活中得到了广泛的应用,也收到了很好的效果。虽然上面提出了很多的可靠性评估方法,但这些方法只能很好的解决在一个或者多个工作条件下的可靠性的评估问题,对于那些工作条件变化,或者工作条件用定性语言描述的情况下的可靠性评估,就不能适用。为了解决此类问题,宋远骏,李德毅等人提出了基于云模型的可靠性评估方法,解决了此问题。在生活中,我们经常会遇到一些含有不确定性的语言值,例如“20公里左右”,“青年人”等,在可靠性评估中,也经常遇到这样的语言值,例如“寒冷”,“电压不稳”,等。为了更好的描述这种不确定性,李德毅院土于1995年提出了一种定性与定量的转换模型—云模型。云模型可以将含有不确定性的定性的语言值进行量化,从而更直观的表达各种不确定性。宋远骏,李德毅等提出了基于云模型的可靠性评估方法。此种方法的主要的特点是将产品的工作条件转换为工作条件云,并建立产品的环境适应度云,然后将不同的工作条件代入相应的环境适应度云,得到在不同的工作条件下的环境适应度,最后计算出其可靠性。这样的计算是一个多次随机的过程,多次随机的结果反映了产品可靠性的总体变化情况。在采用云模型进行可靠性评估时,对其评估结果有两点要注意：一、其可靠性评估结果不是一个确定的值,基本上都是在一定的范围内波动,其主要的原因就是描述工作条件的语言值含有不确定性。二、随着时间推移,其波动范围是不一样的。一股情况下,开始时系统可靠性较高,其波动的范围也很小,工作时间越长,其可靠性会变低,其波动的范围也会变大。实验证明,这种基于云模型的系统可靠性评估方法很好的解决了在工作条件可变或者工作条件用定性语言描述的情况的可靠性评估问题。但是这种基于云模型的可靠性评估方法,也有几个问题值得去进行深入的研究：(1)上面介绍的基于云模型的可靠性评估方法是针对单个产品或者部件的,那么对于具有更加复杂的结构的系统(如串联,并联,串并混联)如何使用云模型进行可靠性评估呢?(2)从实际生活中我们知道,不同的环境因素对产品可靠性的大小的影响是不一样的,同一因素对不同的产品的可靠性的影响也是不一样的,那么,在使用云模型进行可靠性评估时,如何将这些因素考虑进去,使得评估的结果更加符合实际?针对上面这两个问题,我们提出了基于云模型的串并联系统的可靠性评估方法和加权云模型,其主要的思想如下：(1)基于云模型的串并联系统可靠性评估方法。由于传统的串并联系统的可靠性评估方法可以在工作条件恒定的情况下进行定量的计算,考虑到在云模型的可靠性评估过程中,每一次随机的随机的可靠性评估实际上也就是一次定量的评估,因此,在计算时可以采取传统的串联系统的可靠性评估方法,也就是说,在大体的云模型随机实现的基础之上,随机之后的具体的计算是通过传统的串联系统的可靠性评估方式进行的,实际上是一种将云模型和传统的可靠性评估方式相结合的可靠性评估方式。(2)加权云模型。为了刻画不同的环境因素对可靠性的影响,最直接的方法就是对不同的环境因素赋予不同的权重。对那些对可靠性影响很大的环境因素赋予大的权重,对于那些对环境因素影响不大的因素,赋予小的权重。这样使得不同的环境因素的变化对产品的可靠性的影响是不一样。并且我们将加权云模型应用于单个部件和串并联系统的可靠性评估,这种方法同样也将传统的可靠性评估方法和云模型结合起来,使得评价结果更加符合实际情况。文中通过实验证明了我们提出这两种基于云模型的可靠性评方式的有效性和实用性,为可靠性的评估提供了一种新的思路。

全文目录

作者简介  5-7
摘要  7-9
ABSTRACT  9-12
第一章绪论  12-15
  §1.1 论文选题及其研究意义  12-13
  §1.2 国内外研究现状  13-14
  §1.3 论文主要研究的内容  14-15
第二章传统的可靠性评估方法  15-23
  §2.1 基本概念  15-16
  §2.2 故障树分析  16-18
  §2.3 事件树分析  18-19
  §2.4 故障模式影响及危害性分析  19-22
  §2.5 小结  22-23
第三章云模型及其在可靠性中的应用  23-34
  §3.1 云模型  23-26
  §3.2 定性与定量之间的转换  26-29
  §3.3 正态云模型数学性质  29-31
  §3.4 基于云模型的可靠性评估方法  31-33
  §3.5 小结  33-34
第四章基于云模型的串并联系统可靠性评估方法  34-42
  §4.1 典型的系统可靠性模型  34-36
  §4.2 基于云模型的系统可靠性评估  36-37
  §4.3 可靠性评估实例  37-41
  §4.4 小结  41-42
第五章加权云模型  42-51
  §5.1 环境因素影响  42
  §5.2 单个部件的加权云模型  42-43
  §5.3 单个部件的加权云模型评估实例  43-45
  §5.4 系统可靠性的加权云模型评估  45-47
  §5.5 系统可靠性的加权云模型评估实例  47-50
  §5.6 小结  50-51
第六章总结  51-52
致谢  52-53
参考文献  53-55

云模型在系统可靠性中的应用研究

内容摘要

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