考虑自检与修复性维修的可靠性建模及算法研究

由于传统可靠性模型的局限性，本文针对考虑自检和修复性维修的系统中，系统故障发生、检测与修复的时间相关特性，提出了最小割集法、马尔科夫法两种系统可用性建模方法，对具有自检及修复性维修系统的可用性进行分析评估，并对分析结果进行了对比，克服了传统可靠性模型的不足。并使用具备自检与可修特性的产品实际案例用于可用性分析评估，验证了模型的适用性和有效性。

可靠性模型是从系统故障规律认知的角度， 对系统及其组成部件进行建模， 反映系统的主要故障特征， 用于预计或估算产品的可靠性。

研究可靠性建模的方法有很多， 传统的可靠性建模方法主要是静态的模型， 描述系统和部件故障之间的静态关系如：如可靠性框图(RBD) [1]、故障树分析(FTA)、事件树(ETA) [2]等， 近年来，国内外学者提出了多种建模方法，如：马尔科夫模型[3] [4]、Petri 网模型、贝叶斯模型、GO 图模型等[5]，这类模型偏向于动态分析系统故障的过程，以及部件失效对系统故障的传递和影响等。

本文研究的对象是具有自检与修复性维修特征的系统， 对这类系统而言， 它的故障发生规律与自检、修复的时序密切相关，无法用传统的RBD、FTA 等方法直接描述系统和组件的故障关系，如图1 所示， 它指出了产品故障发生、检测、隔离、修复的时序图。图中可见，评估系统的可用性需要关注故障的检测和修复，而传统的可靠性模型关注的是产品的故障，对于考虑自检与修复性维修的多组件集成系统， 应该探索更适合于该系统的可用性模型及方法。

Figure 1. Product failure occurrence, detection, isolation and repair 图1. 产品故障发生、检测、隔离、修复[6] 系统一般是由单个或多个组件构成，当组件具备自检、可修的特征，系统的状态与组件的状态(是否故障、故障是否被检测出等)以及多组件的状态的时序关系密切相关。本文分别针对具有自检与修复性维修特征的单组件系统、多组件系统进行分析，总结了几类通用的可用性模型及特殊系统的可用性模型。