CN110989561A - 一种构建故障传播模型的方法及故障传播路径确定方法 - Google Patents

一种构建故障传播模型的方法及故障传播路径确定方法 Download PDF

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尹宝石
刘�东
张克利
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Abstract

本申请涉及一种将FMECA分析转变为Petri网构建故障传播模型的方法及故障传播路径确定方法，包括：基于引发各层级故障模式的模式故障概率，对应得到各层级库所的故障发生概率；基于各层级故障模式对上一层级影响的概率，对应得到各层级库所对上一层级影响的弧权值；基于各层级故障模式对交联系统影响的系数，对应得到各层级库所对交联系统影响的弧权值；基于各层级库所的故障发生概率、对上一层级影响的弧权值、对交联系统影响的弧权值构建分层Petri网故障传播模型。此外，涉及一种基于上述将FMECA分析转变为Petri网构建故障传播模型的方法实施的故障传播路径确定方法。

Description

一种构建故障传播模型的方法及故障传播路径确定方法
技术领域
本申请属于故障传播路径确定技术领域，具体涉及一种将FMECA分析转变为Petri网构建故障传播模型的方法及故障传播路径确定方法。
背景技术
故障模式、故障机理及故障影响分析是系统可靠性研制工作的基础是，当前，故障模式、影响及危害性分析FMECA是对故障模式、故障机理和故障影响分析的主要手段。
故障模式、影响及危害性分析FMECA是研究故障传播的有力工具，该分析方法可根据系统结构进行分层，然后对各分层层级进行分析，通过故障影响的分析，最终确定单个故障模式对系统的影响，可有效识别系统中的单点故障，通过多人/多组织协作，便于工程应用。但故障模式、影响及危害性分析FMECA无法解决采取改进措施后，如何再分析，以及故障传播的影响显性化及系统之间的交叉影响，这极大限制了分析的应用，此外，采用故障模式、影响及危害性分析FMECA其假设故障率为定值，对于故障率可变的情况无法进行分析，且故障模式、影响及危害性分析FMECA分析是自故障模式出发，假设不发生其他故障的情况下，分析故障的影响，对于外场排故过程中，检测到故障现象之后，很难直接给出故障传播路径。
随着系统复杂度、集成度的提升，故障模式、影响及危害性分析FMECA报告长达数百页，且对于交联故障影响却仍然为主观的定性结论，这就导致装备故障后，很难通过FMECA分析快速定位故障，更不可能给出合理的排故引导建议。
鉴于现有技术的上述缺陷提出本申请。
发明内容
本申请的目的是提供一种将FMECA分析转变为Petri网构建故障传播模型的方法及故障传播路径确定方法，以克服或减轻现有技术至少一方面的缺陷。
本申请的技术方案是：
一方面提供一种将FMECA分析转变为Petri网构建故障传播模型的方法，其特征在于，包括：
基于引发各层级故障模式的模式故障概率，对应得到各层级库所的故障发生概率；
基于各层级故障模式对上一层级影响的概率，对应得到各层级库所对上一层级影响的弧权值；
基于各层级故障模式对交联系统影响的系数，对应得到各层级库所对交联系统影响的弧权值；
基于各层级库所的故障发生概率、对上一层级影响的弧权值、对交联系统影响的弧权值构建分层Petri网故障传播模型。
根据本申请的至少一个实施例，基于引发各层级故障模式的模式故障概率，对应得到各层级库所的故障发生概率，具体为：
Figure BDA0002338128510000021
其中，
P为一层级中库所的故障发生概率；
λm为引发对应层级故障模式的模式故障概率；
T为对应层级产品的工作时间。
根据本申请的至少一个实施例，λm＝λα；其中，
λ为故障概率；
α为对应层级故障模式的频数比。
根据本申请的至少一个实施例，基于各层级故障模式对上一层级影响的概率，对应得到各层级库所对上一层级影响的弧权值，具体为：
W＝β；其中，
W为一层级中库所对上一层级影响的弧权值；
β对应层级故障模式对上一层级影响的概率。
根据本申请的至少一个实施例，基于各层级故障模式对交联系统影响的系数，对应得到各层级库所对交联系统影响的弧权值，具体为：
n＝Ф；其中，
n为一层级中库所对交联系统影响的弧权值；
Ф对应层级故障模式对交联系统影响的系数。
根据本申请的至少一个实施例，Ф通过对对应层级故障模式对交联系统影响进行灰色关联分析或者Pearson相关性分析得到。
另一方面提供一种故障传播路径确定方法，包括：
根据任一上述的将FMECA分析转变为Petri网构建故障传播模型的方法构建分层Petri网故障传播模型；
分层Petri网故障传播模型任一层级中库所的故障发生概率与对上一层级影响的弧权值或对交联系统影响的弧权值乘积的最大值为上一层级中对应库所故障的传播路径。
附图说明
图1是本申请实施例提供的将FMECA分析转变为Petri网构建故障传播模型的方法的过程示意图；
图2是本申请实施例提供的故障传播路径确定方法的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关申请，而非对该申请的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本申请相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示系统或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，还需要说明的是，在本申请的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
下面结合附图1至图2对本申请做进一步详细说明。
一方面提供一种将FMECA分析转变为Petri网构建故障传播模型的方法，其特征在于，包括：
基于引发各层级故障模式的模式故障概率，对应得到各层级库所的故障发生概率；
基于各层级故障模式对上一层级影响的概率，对应得到各层级库所对上一层级影响的弧权值；
基于各层级故障模式对交联系统影响的系数，对应得到各层级库所对交联系统影响的弧权值；
基于各层级库所的故障发生概率、对上一层级影响的弧权值、对交联系统影响的弧权值构建分层Petri网故障传播模型。
对于上述实施例公开的将FMECA分析转变为Petri网构建故障传播模型的方法，本领域技术人员可以理解的是，故障模式、影响及危害性分析FMECA为分层结构，在进行行Petri网转化时，故障模式、影响及危害性分析FMECA每一层级的表格可对应一个Petri网，故障模式、影响及危害性分析FMECA不同层级的表格通过故障影响进行关联，即下一层级故障模式为其上一层级故障原因，下一层级的故障影响为其上一层级的故障模式，因此下一层级Petri网的输出库所为上一层级Petri网的输入库所，由此可以建立分层Petri网，确定的各层级库所的故障发生概率、对上一层级影响的弧权值、对交联系统影响的弧权值得到故障传播模型。
对于上述实施例公开的将FMECA分析转变为Petri网构建故障传播模型的方法，本领域技术人员还可以理解的是，其将FMECA分析转变为Petri网构建得到故障传播模型，基于此可利用Petri网强大的数学计算能力来研究故障传播规律，为故障诊断及视情维修提供输入。
在一些可选的实施例中，基于引发各层级故障模式的模式故障概率，对应得到各层级库所的故障发生概率，具体为：
Figure BDA0002338128510000051
其中，
P为一层级中库所的故障发生概率；
λm为引发对应层级故障模式的模式故障概率；
T为对应层级产品的工作时间。
在一些可选的实施例中，λm＝λα；其中，
λ为故障概率；
α为对应层级故障模式的频数比。
在一些可选的实施例中，基于各层级故障模式对上一层级影响的概率，对应得到各层级库所对上一层级影响的弧权值，具体为：
W＝β；其中，
W为一层级中库所对上一层级影响的弧权值；
β对应层级故障模式对上一层级影响的概率。
在一些可选的实施例中，基于各层级故障模式对交联系统影响的系数，对应得到各层级库所对交联系统影响的弧权值，具体为：
n＝Ф；其中，
n为一层级中库所对交联系统影响的弧权值；
Ф对应层级故障模式对交联系统影响的系数。
在一些可选的实施例中，Ф通过对对应层级故障模式对交联系统影响进行灰色关联分析或者Pearson相关性分析得到。
另一方面提供一种故障传播路径确定方法，包括：
根据任一上述的将FMECA分析转变为Petri网构建故障传播模型的方法构建分层Petri网故障传播模型；
分层Petri网故障传播模型任一层级中库所的故障发生概率与对上一层级影响的弧权值或对交联系统影响的弧权值乘积的最大值为上一层级中对应库所故障的传播路径。
对于上述实施例公开的故障传播路径确定方法方法，本领域技术人员可以理解的是，其基于上述实施例公开的将FMECA分析转变为Petri网构建故障传播模型的方法构建的分层Petri网故障传播模型实施，利用Petri网强大的数学计算能力来研究故障传播规律，可对复杂系统故障传播过程进行定量化分析，用于故障测试点的设计及外场故障的快速定位，同时可以设计有效措施，阻止故障传播路径，达到抑制故障的目的。
对于上述故障传播路径确定方法有以下更为具体的实施例：
根据任将FMECA分析转变为Petri网构建故障传播模型的方法构建得到如图2所示的分层Petri网故障传播模型，其包括库所1、2、3、4、5、6、7、8，其中，库所1故障发生概率为P1、对上一层级影响的弧权值为W1、对交联系统影响影响的弧权值为n1；库所2故障发生概率为P2、对上一层级影响的弧权值为W2；库所3故障发生概率为P3、对上一层级影响的弧权值为W3、对交联系统影响影响的弧权值为n3；库所4故障发生概率为P1、对上一层级影响的弧权值为W4；库所5故障发生概率为P5、对上一层级影响的弧权值为W5、对上一层级影响的弧权值为n5；库所6故障发生概率为P6、对上一层级影响的弧权值为W6；
检测到库所8发生故障，若P5·n5>P6·W6，则确定故障传播路径为P5→P8；对于库所5，若P2·W2>P1·n1>P3·n3，则确定故障传播路径为P2→P5，最终有故障传播路径P2→P5→P8。
至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本申请的技术方案，员容易理解的是，本申请的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本申请的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本申请的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种将FMECA分析转变为Petri网构建故障传播模型的方法，其特征在于，包括：
基于引发各层级故障模式的模式故障概率，对应得到各层级库所的故障发生概率；
基于各层级故障模式对上一层级影响的概率，对应得到各层级库所对上一层级影响的弧权值；
基于各层级故障模式对交联系统影响的系数，对应得到各层级库所对交联系统影响的弧权值；
基于各层级库所的故障发生概率、对上一层级影响的弧权值、对交联系统影响的弧权值构建分层Petri网故障传播模型。
2.根据权利要求1所述的将FMECA分析转变为Petri网构建故障传播模型的方法，其特征在于，
所述基于引发各层级故障模式的模式故障概率，对应得到各层级库所的故障发生概率，具体为：
Figure FDA0002338128500000011
其中，
P为一层级中库所的故障发生概率；
λm为引发对应层级故障模式的模式故障概率；
T为对应层级产品的工作时间。
3.根据权利要求2所述的将FMECA分析转变为Petri网构建故障传播模型的方法，其特征在于，
λm＝λα；其中，
λ为故障概率；
α为对应层级故障模式的频数比。
4.根据权利要求1所述的将FMECA分析转变为Petri网构建故障传播模型的方法，其特征在于，
所述基于各层级故障模式对上一层级影响的概率，对应得到各层级库所对上一层级影响的弧权值，具体为：
W＝β；其中，
W为一层级中库所对上一层级影响的弧权值；
β对应层级故障模式对上一层级影响的概率。
5.根据权利要求1所述的将FMECA分析转变为Petri网构建故障传播模型的方法，其特征在于，
所述基于各层级故障模式对交联系统影响的系数，对应得到各层级库所对交联系统影响的弧权值，具体为：
n＝Ф；其中，
n为一层级中库所对交联系统影响的弧权值；
Ф对应层级故障模式对交联系统影响的系数。
6.根据权利要求5所述的将FMECA分析转变为Petri网构建故障传播模型的方法，其特征在于，
Ф通过对对应层级故障模式对交联系统影响进行灰色关联分析或者Pearson相关性分析得到。
7.一种故障传播路径确定方法，其特征在于，包括：
根据如权利要求1-6任一所述的将FMECA分析转变为Petri网构建故障传播模型的方法构建分层Petri网故障传播模型；
分层Petri网故障传播模型中任一层级中库所的故障发生概率与对上一层级影响的弧权值或对交联系统影响的弧权值乘积的最大值为上一层级中对应库所故障的传播路径。
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