[发明专利]一种用于故障树决策图分析的模块化事件排序方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于故障树决策图分析的模块化事件排序方法。

背景技术

故障树(FaultTree，FT)提供了一个包含系统所有可能失效模式的图形化 描述，是系统可靠性分析的有力工具。最早是由H.A.Watson在1961-62研究洲 际导弹(Minuteman)发射系统时提出的，随后得到广泛的研究和应用并形成了国 际标准(DIN25424,IEC61025)。

在故障树构造过程中把系统最不希望发生的事件作为故障树的顶事件，找 出导致这一不希望事件的所有可能发生的直接因素和原因，它们是处于过渡状 态的中间事件，并由此逐步深入分析，直到找出导致事件发生的基本原因，即 故障树的底事件为止。这些底事件又称为基本事件，它们的数据是已知的，这 样就可以从所有基本事件的定量数据，通过故障树的运算而求得全系统的可靠 性参数。

通常在故障树中主要由两种逻辑门:与门(∧)和或门(∨)来刻画基本事 件(基本部件失效)和顶层事件(系统失效)之间的关系。除了与和或门，故障树还 可以包含k-out-of-n门。因为k-out-of-n门能够用等价的与门和或门组合来表示， 所以我们只考虑与门和或门。

如图1给出了一个故障树实例，该实例描述了由部件X₁、X₂、X₃构成的系 统。当X₁和X₂中有一个部件失效或者X₁和X₃中有一个部件失效系统就失效。 该系统对应的故障树中TopEvent是顶层事件，最底层的事件X₁、X₂、X₃为基本 事件分别对应部件X₁、X₂、X₃的失效事件。如果我们用布尔变量表示事件是否 发生，如变量x₁表示事件X₁的状态，当x₁＝1表示事件X₁发生，即X₁部件故障， 而当x₁＝0表示事件X₁不发生，即X₁部件正常。这样该故障树就等价于布尔表 达式(x₁∨x₂)∧(x₁∨x₃)。

基于二进制决策图(BinaryDecisionDiagram，BDD)分析故障树通常包含 以下2个步骤：

1)为所有的基本事件建立一个事件排序。

2)根据该变量排序，构造故障树对应的BDD。

已有研究表明，第二步所构造的BDD大小和事件排序有密切关系。例如对 于图2中的故障树。当采用的事件排序为X1-X2-X3-X4得到的BDD如图3所 示。当采用的事件排序为X4-X3-X2-X1得到的BDD如图4所示。显然事件排 序X1-X2-X3-X4能够得到更小的BDD，所以该排序是更好的排序。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单，设计 合理、使用方便的一种用于故障树决策图分析的模块化事件排序方法，它通过 采用两遍排序的方法，把故障树模块和模块化故障树排序过程分开处理，能够 获得最小的BDD。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明所述的一种用于故障树决策图分析的模块化事件排序方法，它采用 如下的技术方案：

步骤一：对故障树进行模块化；

其采用如下步骤：

1)其模块化过程是一个自底向上的过程；

2)当发现一个故障树门下面包含的基本事件在其他地方没有出现过， 则该门可以作为一个模块；

3)然后用一个模块变量进行替换，继续向上处理，直至故障树的顶层 门；

步骤二：生成每个故障树模块的事件排序；

其采用如下步骤：

1)对于步骤一获得各个模块采用从左到右的方法进行事件排序；

2)得到排序的结果；

步骤三：生成模块化故障树的事件排序；

步骤四：采用替换法获得最终完整边排序；

其采用如下步骤：