CN102880451A

CN102880451A - Go法中系统有共因失效时可靠性的确定方法

Info

Publication number: CN102880451A
Application number: CN2011101986368A
Authority: CN
Inventors: 王任泽; 张建岗
Original assignee: China Institute for Radiation Protection
Current assignee: China Institute for Radiation Protection
Priority date: 2011-07-15
Filing date: 2011-07-15
Publication date: 2013-01-16

Abstract

本发明属于系统可靠性分析技术领域，具体涉及一种GO法中系统有共因失效时可靠性的确定方法。该方法将共因组内的所有部件都用等效共因失效部件替换，由此得出替换GO图，对此GO图进行定量化分析，得到系统的只含共因失效的故障概率，再加上系统不含共因失效的故障概率，即是系统考虑共因失效时的故障概率。本发明通过定量化替换GO图可对不同的共因组一起处理，其概念简单，便于实施，准确度高，适于工程应用。

Description

GO法中系统有共因失效时可靠性的确定方法

技术领域

本发明属于系统可靠性分析技术领域，具体涉及一种GO法中系统有共因失效时可靠性的确定方法。

背景技术

共因失效(Common Cause Failure，CCF)是一种相依失效(DependentFailure)，表现为多个冗余部件由于共同的原因同时或在一段短时间间隔内发生失效。相依失效事件能造成系统冗余性的破坏，运行经验和各种风险研究得到一致的结论：相依失效对事故发生的贡献往往占主导地位。相依失效大体上可分为共因触发事件、系统间相依和单元间相依三类。核安全领域内关心的一个特殊类型的相依失效就是共因失效，这是由单一的原因引起几个设备或系统同时发生故障的情况。

GO法和故障树方法一样是一种有效的系统可靠性分析方法。GO法的基本原理是以操作符代表单元，以信号流代表单元之间的连接，将系统图转换成GO图。GO法的定量计算是从输入操作符开始，沿信号流序列，按操作符运算规则，逐步计算信号流的状态概率，直至代表系统的最终输出信号。原则上应用GO法可以得到系统成功概率和故障概率的计算表达式。现有的有共因失效的系统的GO法的可靠性分析方法简介如下：

在分组法中，某共因组(含有的部件编号是n，p…)内的某个部件n不包含共因失效的故障概率为：

Q_nI＝Q_n-C_n，p…

其中Q_n是不考虑共因失效情况下，部件n的故障概率；C_n，p…是部件n，p…的共因失效概率，C_n，p…的计算公式为：

C_{n, p \cdot \cdot \cdot} (t) = \frac{c}{c + \underset{i = n, p \cdot \cdot \cdot}{Σ} μ_{i}} + [γ_{C} - \frac{c}{c + \underset{i = n, p \cdot \cdot \cdot}{Σ} μ_{i}}] \exp [- (c + \underset{i = n, p \cdot \cdot \cdot}{Σ} μ_{i}) t]

其中c为部件n，p…的共因失效率；μ_n，μ_p…为部件n，p…的修复率；γ_C为部件n，p…在初始时刻处于共因失效状态的概率。

设复杂系统有M个共因组，评估得到第m组的共因失效概率为C_m，系统故障概率为：

Q = Q_{I} + Σ_{m - 1}^{M} C_{m} (Q_{00 \cdot \cdot \cdot} - Q_{11 \cdot \cdot \cdot})

其中Q_I为不包含共因失效的系统故障概率，Q_00…和Q_11…分别为共因组内所有部件成功概率都取0和成功概率都取1时计算的系统故障概率。

上述系统故障概率计算方法的缺点是所需程序涉及符号或字符串运算，编程复杂，且计算耗时长；对每个共因组需计算两次系统故障概率，计算过程复杂。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷，提供一种GO法中系统有共因失效时可靠性的确定方法，从而能够更加快捷、准确的计算有共因失效的系统故障概率，确定系统的可靠性。

本发明的技术方案如下：一种GO法中系统有共因失效时可靠性的确定方法，包括如下步骤：

(1)在原系统GO图的基础上，将共因组内的所有部件都用等效共因失效部件替换，得到替换后的GO图；

(2)对替换后的GO图进行定量化分析，得到系统只含共因失效的故障概率Q_C；

(3)将系统只含共因失效的故障概率Q_C与系统不含共因失效的故障概率Q_I相加，得到系统考虑共因失效时的故障概率，公式如下：

Q＝Q_I+Q_C。

进一步，如上所述的GO法中系统有共因失效时可靠性的确定方法，步骤(1)中，如果存在如下两种情况，则共因组内的所有部件仅用一个等效共因失效部件表示即可：

(i)共因组内所有部件的输入都相同；

(ii)共因组内所有部件的输出都相同。

本发明的有益效果如下：本发明将共因组内的所有部件都用等效共因失效部件替换，由此得出替换GO图，对此GO图进行定量化分析，得到系统的只含共因失效的故障概率，再加上系统不含共因失效的故障概率，即是系统考虑共因失效时的故障概率。本方法的优点是通过定量化替换GO图可对不同的共因组一起处理。本方法概念简单，便于实施，准确度高，适于工程应用。

附图说明

图1为具体实施方式中一个简单的串并联系统GO图；

图2为将图1中共因组内的所有部件都用等效共因失效部件替换后的GO图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细的描述。

本发明所提供的GO法中系统有共因失效时可靠性的确定方法的计算公式如下：

Q＝Q_I+Q_C

其中Q_I为系统不包含共因失效的故障概率；Q_C为系统仅包含共因失效的故障概率。

Q_I的计算与分组法中相同(为公知技术)。

Q_C的计算步骤如下：

1.在原来的系统GO图基础上，共因组内的所有部件都用等效共因失效部件替换。共因失效是由于空间、环境、设计以及人因等方面的共同原因造成多个部件同时失效，它是一种相依失效事件，各部件发生失效的事件不再是相互独立的。由某种共同原因造成的同时失效的多个部件构成了一个共因失效组，简称共因组。

2.逻辑简化新得到的GO图。比如下列情形，共因组内的所有部件仅用一个等效共因失效部件表示即可：

(1)共因组内所有部件的输入都相同；

(2)共因组内所有部件的输出都相同。

在上述的输入都相同和输出都相同两种情况时，共因组内的所有部件仅用一个等效共因失效部件替换即可，也就是可把整个共因组仅用等效共因失效部件表示；其它情况下，共因组内的所有部件分别用等效共因失效部件替换。

3.称逻辑简化后的GO图为替换GO图，对其定量化。

Q_C和Q_I具体的定量化算法就是应用GO法对系统进行可靠性分析的方法。GO法可以直接由代表部件的操作符的可靠性参数，进行系统可靠性的定量计算，得到精确的结果。具体的定量化计算方法比较繁琐复杂，请参见相关的GO法学术专著，如清华大学出版社出版的《GO法原理及应用》。

下面结合一个简单的实例对将共因组内的所有部件都用等效共因失效部件替换的情况进行说明。

如图1所示，为一个简单的串并联系统的GO图，假设在图1的系统中，部件1和2、部件4和5、部件7和8都分别组成共因失效组。

那么，表征共因失效的替换GO图如图2所示，图2中的部件1、2、3分别是图1中部件1、2和4、5与7、8的等效共因失效部件。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims

1.一种GO法中系统有共因失效时可靠性的确定方法，包括如下步骤：

Q＝Q_I+Q_C。

2.如权利要求1所述的GO法中系统有共因失效时可靠性的确定方法，其特征在于：步骤(1)中，如果存在如下两种情况，则共因组内的所有部件仅用一个等效共因失效部件表示即可：

(i)共因组内所有部件的输入都相同；

(ii)共因组内所有部件的输出都相同。