CN112765833A - 冗余多阶段任务系统动态任务的可靠性建模与评估方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种冗余多阶段任务系统动态任务的可靠性建模与评估方法。所述方法包括：根据建立冗余多阶段任务系统的阶段级任务成功路径模型，模型包括基础阶段任务实体、冗余阶段任务实体和实体关系弧。对成功路径模型中的冗余阶段任务实体的任务状态进行不交化处理。分别建立基础阶段任务实体和冗余阶段任务实体的阶段内任务可靠性模型。根据部件可靠性参数、阶段级任务成功路径模型和阶段内任务可靠性模型，得到冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果。本申请建立的描述阶段任务执行过程各阶段内的部件任务可靠性逻辑的双层模型，能够解决描述多个可执行阶段路径且阶段非2状态的问题，且通过将可靠性计算划分到各个阶段能够显著提高计算效率。

Description

冗余多阶段任务系统动态任务的可靠性建模与评估方法

技术领域

本申请涉及系统可靠性评估技术领域，特别是涉及一种冗余多阶段任务系统动态任务的可靠性建模与评估方法。

背景技术

多阶段任务系统(PMS)已经被广泛用作描述许多可以将其任务分为多个阶段的系统的任务可靠性模型。为提高任务可靠性，PMS可能在整个任务中增加阶段冗余(一种时间冗余)来执行在前序阶段失败的任务，因此，这类系统具有如下特点：

(1)阶段任务失败不一定引起系统任务失败。由于存在阶段任务冗余，当某一阶段任务失败后，该任务可以被安排到其后续冗余阶段重新执行，若执行成功，阶段任务仍可判定为成功。

(2)系统任务执行序列不唯一。由于系统存在阶段冗余，系统的任务执行序列会随着系统部件的状态变化而动态变化。因此，系统的可靠度是具有离散分布的函数而非一个固定值。

(3)系统的阶段任务执行序列集合依赖于不同的冗余调度策略。一个阶段任务可以有多个冗余备份阶段，相同失效阶段在不同的冗余调度策略下将优先选择不同的冗余阶段，进而产生不同的系统阶段执行序列。

目前用于评估冗余多阶段任务系统的可靠性的方法主要有以下四类：

(1)组合方法：PMS可靠性分析中的一个关键问题是处理同一个部件在不同阶段被使用所产生的依赖关系，组合方法就是运用可靠性框图、故障树模型等对PMS进行建模，再运用其它方法处理阶段依赖并对模型求解。组合方法是一种静态模型，考虑到具有阶段冗余的系统任务执行序列的不确定性，单纯使用组合方法难以之间用于描述具有阶段冗余的PMS。

(2)基于状态空间的方法：该类方法通过描述系统所有部件状态构成的状态空间及状态转移矩阵，计算状态向量中成功状态的概率和作为系统的可靠度。由于系统的状态随部件数量增加成指数增长，因此，该方法会面临状态空间爆炸问题。

(3)模块化方法，包括两种：一是将静态组合方法与Markov方法进行组合，用组合方法描述阶段间的状态转移，用状态空间的方法描述阶段内部件的状态转移，缓解状态空间爆炸问题；二是使用动态故障树，将动态故障树分为独立的静态子树与动态子数，再分别使用静态组合模型方法和状态空间的方法。已有公开文献将静态组合模型方法与事件树相结合，使用事件树对任务与阶段间的可靠性关系进行建模，使用故障树或动态故障树对阶段与设备间的可靠性关系进行建模，虽然这些方法考虑了阶段冗余，但是上述方法都是假定调度策略已经给定的前提下，并未考虑调度策略。

(4)仿真方法：仿真方法具有适用范围广，模型约束少的优点，但是仿真方法的缺陷也很明显：仿真运行中需要对部件故障、修复实际进行反复抽样，对于高可靠性部件的系统需要很高的仿真次数才能达到满意的精度。基于Petri网的建模与仿真方法结合了仿真方法与状态空间方法的优点，被广泛使用，但是，该方法对建模者的要求很高，需要建模者十分熟悉Petri网以及待建模系统的任务流程，建模后难以评估模型的逻辑正确性，非常依赖个人主观经验；随着系统复杂程度增加，部件与阶段数量的增加，建模难度与出错率极大增加，此外，目前没有被广泛使用的建模工具，计算机实现困难。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够适用于冗余多阶段任务系统动态任务的可靠性建模与评估方法。

一种冗余多阶段任务系统动态任务的可靠性建模与评估方法，包括：

根据待评估的冗余多阶段任务系统的阶段任务数据和阶段任务关系数据，建立对应的阶段级任务成功路径模型。阶段级任务成功路径模型包括基础阶段任务实体、冗余阶段任务实体和实体关系弧。

对成功路径模型中的冗余阶段任务实体的任务状态进行不交化处理。

分别建立基础阶段任务实体和冗余阶段任务实体的阶段内任务可靠性模型。

根据预设的部件可靠性参数、阶段级任务成功路径模型和阶段内任务可靠性模型，得到冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果。

其中一个实施例中，根据待评估的冗余多阶段任务系统的阶段任务数据和阶段任务关系数据，建立对应的阶段级任务成功路径模型的步骤包括：

根据待评估的冗余多阶段任务系统的阶段任务数据建立对应的阶段任务实体。阶段任务实体包括基础阶段任务实体和冗余阶段任务实体。

根据冗余多阶段任务系统的阶段任务关系数据建立阶段任务实体之间的实体关系弧。实体关系弧包括有向弧、抑止弧和冗余弧。

根据阶段任务实体和实体关系弧，得到阶段级任务成功路径模型。

其中一个实施例中，对成功路径模型中的冗余阶段任务实体的任务状态进行不交化处理的方式包括：

获取预设的冗余阶段任务实体的优先级数据。优先级数据包括，一个基础阶段任务实体对应的冗余阶段任务实体集合的优先级序列，一个冗余阶段任务实体对应的基础阶段任务实体集合的优先级序列。

根据优先级数据和阶段级任务成功路径模型得到冗余阶段任务实体的不交化任务状态。不交化任务状态包括，执行基础阶段任务状态，执行冗余阶段任务状态，占用导致不可执行冗余阶段任务状态，故障导致不可执行冗余阶段任务状态。

其中一个实施例中，根据预设的部件可靠性参数、阶段级任务成功路径模型和阶段内任务可靠性模型，得到冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果的步骤包括：

根据预设的部件可靠性参数和阶段内任务可靠性模型，分别得到基础阶段任务和冗余阶段任务的可靠性参数。

根据基础阶段任务和冗余阶段任务的可靠性参数，在阶段级任务成功路径模型中得到不交化最短任务成功路径的集合。

根据不交化最短任务成功路径的集合得到冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果。

其中一个实施例中，根据基础阶段任务和冗余阶段任务的可靠性参数，在阶段级任务成功路径模型中得到不交化最短任务成功路径的方式包括：

在阶段级任务成功路径模型获取第一阶段任务实体，根据第一阶段任务实体对应的第一阶段任务的可靠性参数，得到冗余阶段任务实体的当前不交化任务状态。根据冗余阶段任务实体的当前不交化任务状态，在阶段级任务成功路径模型获取第i阶段任务实体，根据第i阶段任务实体对应的第i阶段任务的可靠性参数更新冗余阶段任务实体的当前不交化任务状态。其中，2≤i≤m，m为冗余多阶段任务系统的总阶段数。

其中一个实施例中，根据不交化最短任务成功路径的集合得到冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果的步骤包括：

根据阶段级任务成功路径模型得到各条不交化最短任务成功路径对应的阶段任务实体。

根据各条不交化最短任务成功路径对应的阶段任务的可靠性参数，得到冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果。

其中一个实施例中，分别建立基础阶段任务实体和冗余阶段任务实体的阶段内任务可靠性模型的方式包括：

使用可靠性框图建立分别建立基础阶段任务实体和冗余阶段任务实体的阶段内任务可靠性模型。

一种冗余多阶段任务系统动态任务的可靠性建模与评估装置，包括：

阶段级任务成功路径模型建立模块，用于根据待评估的冗余多阶段任务系统的阶段任务数据和阶段任务关系数据，建立对应的阶段级任务成功路径模型。阶段级任务成功路径模型包括基础阶段任务实体、冗余阶段任务实体和实体关系弧。

阶段任务实体状态不交化处理模块，用于对成功路径模型中的冗余阶段任务实体的任务状态进行不交化处理。

阶段内任务可靠性模型建立模块，用于分别建立基础阶段任务实体和冗余阶段任务实体的阶段内任务可靠性模型。

可靠性评估模块，用于根据预设的部件可靠性参数、阶段级任务成功路径模型和阶段内任务可靠性模型，得到冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果。

一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现以下步骤：

根据待评估的冗余多阶段任务系统的阶段任务数据和阶段任务关系数据，建立对应的阶段级任务成功路径模型。阶段级任务成功路径模型包括基础阶段任务实体、冗余阶段任务实体和实体关系弧。

对成功路径模型中的冗余阶段任务实体的任务状态进行不交化处理。

分别建立基础阶段任务实体和冗余阶段任务实体的阶段内任务可靠性模型。

根据预设的部件可靠性参数、阶段级任务成功路径模型和阶段内任务可靠性模型，得到冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果。

一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

根据待评估的冗余多阶段任务系统的阶段任务数据和阶段任务关系数据，建立对应的阶段级任务成功路径模型。阶段级任务成功路径模型包括基础阶段任务实体、冗余阶段任务实体和实体关系弧。

对成功路径模型中的冗余阶段任务实体的任务状态进行不交化处理。

分别建立基础阶段任务实体和冗余阶段任务实体的阶段内任务可靠性模型。

根据预设的部件可靠性参数、阶段级任务成功路径模型和阶段内任务可靠性模型，得到冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果。

与现有技术相比，上述冗余多阶段任务系统动态任务的可靠性建模与评估方法、装置、计算机设备和存储介质，建立多阶段任务系统的阶段级任务成功路径模型，对成功路径模型中的冗余阶段任务实体的任务状态进行不交化处理，再分别建立阶段任务实体的可靠性模型，得到上层描述不同的阶段任务执行路径、下层描述每个阶段内的部件任务可靠性逻辑的双层模型。评估时，首先根据系统中部件的可靠性参数，通过建立的模型得到阶段级成功路径，随后对路径上部件的可靠性进行计算，得到冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果。本申请能够解决描述多个可执行阶段路径且阶段非2状态的问题，且通过将可靠性计算划分到各个阶段能够显著提高计算效率，随系统组成阶段越多、调度手段越复杂、可执行路径越多，该优势越明显。

附图说明

图1为一个实施例中冗余多阶段任务系统动态任务的可靠性建模与评估方法的应用场景图；

图2为一个实施例中冗余多阶段任务系统动态任务的可靠性建模与评估方法的步骤图；

图3为另一个实施例中冗余多阶段任务系统动态任务的可靠性建模与评估方法的流程示意图；

图4为一个实施例中冗余阶段任务实体的一种任务状态的标识方式示意图；

图5为一个实施例中冗余阶段任务实体的另一种任务状态的标识方式示意图；

图6为一个实施例中冗余阶段任务实体的另一种任务状态的标识方式示意图；

图7为一个示例多阶段任务系统的组成示意图；

图8为不考虑阶段冗余时示例多阶段任务系统的可靠性框图；

图9为场景二中示例多阶段任务系统的阶段级任务成功路径模型；

图10为场景二中示例多阶段任务系统的阶段任务实体的部件级可靠性框图；

图11为场景二中示例不同策略下多阶段任务系统的阶段任务实体的部件级可靠性框图；

图12为场景三中示例多阶段任务系统的阶段级任务成功路径模型；

图13为场景二中示例多阶段任务系统的阶段任务实体的部件级可靠性框图；

图14为一个实施例中计算机设备的内部结构图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供的冗余多阶段任务系统动态任务的可靠性建模与评估方法，可以应用于如图1所示的应用环境中。其中，终端102通过网络与服务器104通过网络进行通信，从服务器获取需要进行可靠性建模和评估的多阶段任务系统的阶段任务数据和阶段任务关系数据，并给出对该多阶段任务系统的可靠性评估结果。其中，终端102可以但不限于是各种个人计算机、笔记本电脑、智能手机、平板电脑和便携式可穿戴设备，服务器104可以用独立的服务器或者是多个服务器组成的服务器集群来实现。

在一个实施例中，如图2所示，提供了一种冗余多阶段任务系统动态任务的可靠性建模与评估方法，以该方法应用于图1中的终端为例进行说明，包括以下步骤：

步骤202，根据待评估的冗余多阶段任务系统的阶段任务数据和阶段任务关系数据，建立对应的阶段级任务成功路径模型。阶段级任务成功路径模型包括基础阶段任务实体、冗余阶段任务实体和实体关系弧。

多阶段任务系统(PMS)是一种复杂系统，用于描述可将任务分为多个阶段的系统。为提高任务可靠性PMS可能在整个任务中增加阶段冗余来执行在前序阶段失败的任务。这使得系统任务执行过程包括的阶段任务的序列不唯一，即任务的成功路径不唯一，其对应的系统可靠度是具有离散分布的函数而非一个固定值。

阶段任务数据是指冗余多阶段任务系统中包括的所有阶段任务的集合，包括基础阶段任务和其对应的冗余阶段任务。阶段任务关系数据是指基础阶段任务之间的时序关系，基础阶段任务和冗余阶段任务之间的对应关系，基础阶段任务失败时选择冗余阶段任务的优先顺序，冗余阶段任务被多个基础阶段任务选择时的优先执行顺序等。根据上述关系建立冗余多阶段任务系统的阶段级任务成功路径模型。模型中的实体对应于阶段任务，包括基础阶段任务实体和冗余阶段任务实体，实体关系弧对应于阶段任务之间的关系。模型用于描述系统中可能存在的任务成功路径，即从执行任务的第一阶段到最后一阶段所需的阶段任务的序列。

步骤204，对成功路径模型中的冗余阶段任务实体的任务状态进行不交化处理。

由于基础阶段任务实体和冗余阶段任务实体之间可能存在多对多的映射关系，因此在一条成功路径上，前面阶段任务如果占用了某一冗余阶段任务实体，则后面阶段任务就不能同时使用这一冗余阶段任务实体。本申请中的对于冗余阶段任务实体的任务状态进行不交化处理是指，通过区分冗余阶段任务实体的任务执行状态(如完全/部分/完全无空闲、完全/部分故障等)，确定其当前可以提供的冗余任务执行能力，使任务成功路径不仅考虑指定的任务执行需求和冗余备份关系，还考虑一条任务成功路径中前序阶段任务的执行情况以及调度策略，使规划的任务成功路径更加合理。

步骤206，分别建立基础阶段任务实体和冗余阶段任务实体的阶段内任务可靠性模型。

具体的，对于每一个阶段任务实体，分别基于其包括的部件建立其对应的阶段内任务可靠性模型。

步骤208，根据预设的部件可靠性参数、阶段级任务成功路径模型和阶段内任务可靠性模型，得到冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果。

基于阶段级任务成功路径模型得到对应的任务成功路径，根据任务成功路径上各个阶段任务实体的阶段任务可靠性模型得到该任务成功路径的可靠性评估结果。

本实施例提供的方法能够解决描述多个可执行阶段路径且阶段非2状态的问题，且通过将可靠性计算划分到各个阶段能够显著提高计算效率，且系统组成阶段越多、调度手段越复杂、可执行路径越多，该优势越明显。

其中一个实施例中，如图3所示，提供了一种冗余多阶段任务系统动态任务的可靠性建模与评估方法，包括以下步骤：

步骤302，根据待评估的冗余多阶段任务系统的阶段任务数据建立对应的阶段任务实体。阶段任务实体包括基础阶段任务实体和冗余阶段任务实体。根据冗余多阶段任务系统的阶段任务关系数据建立阶段任务实体之间的实体关系弧。实体关系弧包括有向弧、抑止弧和冗余弧。根据阶段任务实体和实体关系弧，得到阶段级任务成功路径模型。

本实施例建立的阶段级任务成功路径模型中的元素如表1所示。

表1阶段级任务成功路径模型的元素定义

步骤304，获取预设的冗余阶段任务实体的优先级数据。优先级数据包括，一个基础阶段任务实体对应的冗余阶段任务实体集合的优先级序列，一个冗余阶段任务实体对应的基础阶段任务实体集合的优先级序列。

由于在冗余多阶段任务系统中，基础阶段任务和冗余阶段任务之间可能是多对多的关系，因此仅根据表1定义的元素是无法获得唯一的任务成功路径的。因此需要根据调度策略的得到冗余阶段任务实体的优先级数据，并根据表1定义的元素建立阶段级任务成功路径模型。

具体地，对于一个基础阶段任务对应多个冗余阶段任务的情况，根据基础阶段任务选择冗余阶段任务的优先顺序消除多选项的冲突。定义基础阶段任务i的冗余优先序：

Rd_i＝h_i,1＞h_i,2＞…h_i,ni,h_i,j∈RH_i,j＝1,2,…n_i

其中，RH_i为基础阶段任务i对应的冗余阶段任务的集合，Rd_i＝h_i,1＞h_i,2＞…h_i,ni为冗余阶段任务的优先序。例如，RH₁＝{h₃,h₄,h₅}，Rd₁＝h₃＞h₄＞h₅表示基础阶段任务1的冗余阶段任务包括阶段3、4、5；当阶段1失效时，由阶段3优先执行该失效任务，当阶段3不能成功执行时，再依次由阶段4，5执行。

对于一个阶段同时作为几个阶段的冗余阶段的情况：如阶段4同时为阶段1跟2的冗余阶段任务，那么当阶段1与2都失效，且阶段1和2都优先选择阶段4为冗余阶段时，假定阶段4只能执行一个阶段任务，则需要确定其选择执行阶段任务来源的优先序。定义冗余阶段任务i的执行优先序列集合为：

Ed_i＝h_i,1＞h_i,2＞…＞h_i,ni,h_i,j∈EH_i,j＝1,2,…n_i

其中，EH_i为冗余阶段任务i对应的基础阶段任务的集合，Ed_i＝h_i,1＞h_i,2＞…＞h_i,ni为基础阶段任务的执行优先序。同时，还定义集合EH_i,j＝{h_i,x|h_i,x＞h_i,j},h_i,x∈EH_i，表示能把h_i作为冗余阶段任务的阶段任务实体中，比阶段h_j具有更高的优先级的阶段任务实体集合。例如，EH₆＝{h₃,h₄,h₅}，Ed_i＝h₄＞h₃＞h₅，表示阶段6可以执行阶段3、4、5的失效任务，当阶段3、4、5都失效时，阶段6优先执行阶段4的任务，若阶段4在阶段6执行前被成功执行，则阶段6优先执行阶段3的任务，同时有，EH_6,3＝{h₄}，EH_6,5＝{h₄,h₃}。

步骤306，根据优先级数据和阶段级任务成功路径模型得到冗余阶段任务实体的不交化任务状态。不交化任务状态包括，执行基础阶段任务状态，执行冗余阶段任务状态，占用导致不可执行冗余阶段任务状态，故障导致不可执行冗余阶段任务状态。

仅依靠步骤304的描述方式不能反应阶段任务实体中部件可靠性逻辑的变化。这是因为：1)当某个阶段的任务发生变换时，对应的部件可靠性逻辑随之变换；2)一个阶段任务中某些部件出现故障时，可能出现无法执行冗余阶段任务的情况，例如阶段3的部件故障无法执行阶段1的任务；3)当一个冗余阶段执行的任务数量达到上限时，也无法再执行冗余任务。

为区分模型中冗余阶段任务实体的不同任务状态，本实施例定义了针对于冗余阶段任务实体的四种任务状态，对冗余阶段任务的可能状态进行不交化处理。以基础阶段任务h_i的第j个冗余阶段任务h_j为例进行说明：

1)执行冗余阶段任务状态。用h_i′h_j表示阶段i任务失败，且将在阶段j实施，在模型中的标识方式如图4所示。输出阶段h_j是h_i的冗余阶段，阶段h_i的任务失败，阶段h_j需要去执行它原定的任务以及h_i阶段中的任务，它的部件组合逻辑将发生改变，因此使用h_i′h_j标识；此外，当输出阶段h_j是h_i的后续阶段时，使用有向弧。

2)故障导致不可执行冗余阶段任务状态。用

表示h_j是h_i的冗余阶段，但是h_j在执行冗余任务前其用于执行h_i阶段的部件失效，不能作为h_i阶段的冗余执行任务；但与此同时，h_j仍然可以正常执行h_j阶段中的基本阶段任务，标识方式如图5所示。

3)占用导致不可执行冗余阶段任务状态。用

表示h_j是h_i的冗余阶段，h_i执行任务失败，但是阶段h_j不能执行阶段h_i的失效任务，因为h_j已经被另一个失败阶段h_x占用的冗余(其优先级更高)，且h_x∈EH_j,i，标识方式如图6所示。

4)执行基础阶段任务状态。表示h_j当前仅执行自身的基础阶段任务，而没有执行其他阶段的失效任务。

由于第4)种状态不影响冗余阶段任务实体的任务状态，因此基于步骤302至306中描述的2个优先序和前面3个冗余阶段任务实体的任务状态表达方式，可以得到一个在阶段级的不交化的阶段状态集合。比如阶段h_i有两个冗余阶段分别是h_j,h_k，并且h_j＞h_k，则阶段h_i的路径集P_i是

步骤308，使用可靠性框图建立分别建立基础阶段任务实体和冗余阶段任务实体的阶段内任务可靠性模型。

具体地，各个阶段任务的阶段内任务可靠性模型可以使用可靠性框图(RBD)方式建立，表示上各个阶段内的部件任务可靠性逻辑。

步骤310，根据预设的部件可靠性参数和阶段内任务可靠性模型，分别得到基础阶段任务和冗余阶段任务的可靠性参数。根据基础阶段任务和冗余阶段任务的可靠性参数，在阶段级任务成功路径模型中得到不交化最短任务成功路径的集合。根据阶段级任务成功路径模型得到各条不交化最短任务成功路径对应的阶段任务实体，根据各条不交化最短任务成功路径对应的阶段任务的可靠性参数，得到冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果。

具体地，要得到整个冗余多阶段任务系统的最短成功路径，其关键在于首先得到每个阶段任务的任务状态不交化的阶段级任务成功路径的集合，然后基于得到的各条阶段级任务成功路径中包括的阶段任务的可靠性参数，得到整个冗余多阶段任务系统的可靠性计算结果。具体步骤如下：

假设一个PMS有n个部件，工作在m个阶段。不考虑阶段冗余时仅存在一条工作路径，仅包括基础阶段任务实体，表示为h₁→h₂→...→h_m。考虑阶段冗余时则会有多个阶段可行路径，设这些路径的集合为P_i。如果有RH_i＝{h_a,h_b}，Rd_i＝h_a＞h_b，那么

h_a＞h_b表示h_i的冗余阶段h_a的优先级高于冗余阶段h_b。由于每种表达式表示了h_i阶段与其冗余阶段的不同状态，因此P_i中的阶段路径都是不相交的。

PMS成功的标准是所有的阶段任务都成功运行，因此h₁→h₂→...→h_m是PMS的一条任务成功路径。当阶段h_i发生故障时，可以通过调用冗余阶段任务来执行其任务，如果此时能够成功执行所有阶段任务，则这个调用了冗余阶段任务的路径就是一条任务成功路径。可以根据当前规划的阶段级任务成功路径中包含的阶段任务，得到对冗余阶段任务的占用情况，进而得到冗余阶段任务的不交化的任务状态，逐步得到完整的阶段级任务成功路径。具体方式包括：在阶段级任务成功路径模型获取第一阶段任务实体，根据第一阶段任务实体对应的第一阶段任务的可靠性参数，得到冗余阶段任务实体的当前不交化任务状态。根据冗余阶段任务实体的当前不交化任务状态，在阶段级任务成功路径模型获取第i阶段任务实体，根据第i阶段任务实体对应的第i阶段任务的可靠性参数更新冗余阶段任务实体的当前不交化任务状态，其中2≤i≤m。

进一步地，本实施例为方便统一计算，定义一个PMS的所有可能路径为P_1,2,...,m，其计算方法为：

两个相邻的阶段任务实体的可能路径算法定义为：

其中，p_i,n是P_i的第n个阶段级路径，p_i,n表示为

为阶段h_i可能的阶段通路乘子。例如，对于

则有

基于前述定义的表达式，

的

可以有四种类型：h_i、

以及

因此定义P_i所有可能的乘子集

即

对于

1)当h_j是h_i的一个冗余阶段时，需要处理

与

种都存在阶段h_j表达式的情况，即

或

根据任务逻辑定义其计算方法为：h_i′h_j·h_j＝h_i′h_j；

这表示阶段h_j中可以执行阶段h_i中任务的某些部件发生故障，而在阶段h_j中工作的某些其他部件也故障了，从而无法执行阶段h_j中的任务。此外，对于一个阶段状态，表达式

与

是与

同时出现的，当

时，不需要讨论

或

只有当

会得到

但这里并不产生新的乘子。

2)当阶段h_j和阶段h_i有相同的冗余阶段h_k时，则需要考虑

与

种都存在阶段h_k表达式的情况：即

时，

根据任务逻辑定义其计算方法：

因为这里假定一个阶段只能做一个阶段的冗余阶段；

模型假设若阶段h_k中的某些部件在它的任务开始时就发生故障，它就不能成为任何阶段的冗余阶段；

因为本实施例中一个阶段只能做一个阶段的冗余阶段；

因为本实施例中一个阶段只能做一个阶段的冗余阶段。

3)除上述的两种情况外，有

P_i和P_j中的阶段级路径都是不相交的，即：

因此处理了P_i和P_j中相同的阶段后，P_ij中的所有新路径仍然是不相交的，即：

且

基于上述算法，可以得到P_i,j的2阶段不交化路径集合，

其中，n_ab＝n_a.n_b，

是h_i→h_j的一个路径，

定义H_i,j是P_i,j乘子集合，上述算法生成了一个新的乘子：

因此有

代表h_j是h_i的冗余阶段，h_x是h_j的冗余阶段。每种阶段状态都是由部件状态及组合逻辑决定的，由上述定义，阶段状态与部件状态及组合逻辑是一一对应的，例如，假设3个阶段的部件逻辑为：

若阶段状态为

则有

其中，a_i,a_j,a_x是功能相同的部件x(a_i,i)是部件a_i在阶段h_i结束时的状态。可以通过数学归纳法来证明可以通过提出的算法来迭代计算P_1,2,...,m，并且仅生成一类新型乘子，可以统一表示为

产生这类乘子的算法及条件可以归纳为：

h_j∈Rh_i,h_k∈Rh_j。

如果一个任务仅有k+1阶段，则H_k+1＝{h_k+1}。当计算P_1,2,...,k+1时，只有当h_k+1是h_i的冗余阶段的情况需要被讨论，即当

这些算法在1)、2)中都已经给出，不再重复。

基于上述算法，本实施例可以计算出一个拥有阶段冗余的PMS的阶段级通路集合P_1,2,...,m，但是不是所有路径都是可行的，需要对以下两种路径进行检验：

1)包含元素

的路径。如果路径中有此类元素，则应检查是否存在故障阶段占用了阶段j。如果不是，则该路径存在逻辑错误，不能视为可行路径。

2)包含元素

的路径。具有元素

的路径表示阶段j在执行h_i的失败任务前，出现了部件故障。若这些部件为与后续阶段的公用部件，则可能引起后续阶段无法成为冗余阶段，若该路径依然将共用的后续阶段视为冗余阶段，则该路径存在逻辑错误，不能视为可行路径。

经过上述逻辑检查之后就可以获得P_1,2,...,m。

在获得任务成功路径之后，可以基于BDD算法获得各个阶段任务中部件层的路径。需要说明的使是，一个任务成功路径阶段任务路径可对应于一个以上的部件层路径。例如，

部件a₂可以执行a₁的任务，且Rh₁＝{h₃}。对于阶段层的路径h₁·h₂·h₃，在部件层有4个路径：a₁·c·a₂+a₁·c′d·a₂+a₁·c·a₂′e+a₁·c′d·a₂′e。对于阶段层的路径h₁′h₃·h₂，在部件层有两个路径：a₁′a₂·c·e+a₁′a₂·c′d·e。

应该理解的是，虽然图2-3的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，图2-3中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

为了更清楚的说明本申请提出方法的实施方式，下面以对图7所示的系统进行可靠性建模和评估为例进行说明。该系统具有一个中心E和三个站A、B、C，根据每个站的时间窗和任务持续时间，系统的任务可分为三个阶段。A站和B站分别有一套任务设备，C站有两套任务设备，每套任务设备都具有三种部件：a、b和c，例如四套任务设备中的部件a1，a2，a3和a4都属于a类部件，具有相同的功能和可靠性参数。这三类部件的不同组合逻辑可以支持不同的系统任务。系统不考虑阶段冗余的PMS可靠性框图如图8所示，举例说明其含义为：阶段1仅需要测控站A中的部件a与b同时工作，而阶段2中部件a和b具有类似的系统功能，任意一个部件都可以完成阶段任务。

表2系统各阶段持续时间

表2给出了每个阶段的持续时间(以分钟为单位)，以及各个阶段可以执行的阶段任务情况。此外，当多个部件组合可以执行故障任务时还应该制定部件冗余策略。在所有情况下，我们假定部件的冗余执行顺序为：

a2＞a3＞a4,b2＞b3＞b4,c＞2＞c3＞c4,a＞b

下面在三个场景下分别进行讨论：

场景一：没有阶段冗余。当没有冗余阶段时，这里只有一个阶段层通路：h₁→h₂→h₃→h₄(命名为p_1)。当使用部件的无条件可靠性来评估路径的可靠性时，有：

R₁＝P(h₁)·P(h₂)·P(h₃)·P(h₄)

其中，P(h₁)＝(P_a1(1)·P_b1(1)·P_e1(1))，P(h₂)＝((P_a2(2)+Q_a2(2)·P_b2(2))·P_c2(2)·P_e(2))，

P(h₃)＝(P(A₂(3))+Q(A₂(3))·P(A₃(3))+Q(A₂(3))·Q(A₃(3))·P(A₄(3)))·(P_e(3))

P(A₂(3))＝P_a2(3)·P_b2(3)·P_c2(3),Q(A₂(3))＝1-P(A₂(3))

P(A₃(3))＝P_a3(3)·P_b3(3)·P_c3(3),Q(A₃(3))＝1-P(A₃(3))

P(A₄(3))＝P_a4(3)·P_b4(3)·P_c4(3),Q(A₄(3))＝1-P(A₄(3))

P(h₄)＝(P(A₃(4))+(1-P(A₃(4)))·P(A₃(4)))·(P_e(4))

P(A₃(4))＝P_a3(3)·P_b3(3)·P_c3(3),P(A₄(4))＝P_a4(4)·P_b4(4)·P_c4(4)

场景二：Rd₁＝{h₃}，Rd₂＝{h₄}。在这种情况下，无需定义Ed，因为

具有描述不同任务执行过程的阶段级任务成功路径模型，如图9所示。基于以上假设，这里有P₁＝{h₁,h₁′h₃}。P₂＝{h₂,h₂′h₄}，P₃＝{h₃}P₄＝{h₄}。可以得出：

则：

则在该场景下，该任务具有4个阶段层路径，与建模结果一致，验证了算法可用于获得具有阶段冗余的PMS的不交化最短阶段层路径集。在这种场景下，产生三条新路径：

1)h₂→h₁′h₃→h₄(命名为p_2)，阶段1任务失败且在阶段3中成功执行。

以上两条路径是独立的，因此可以通过下式计算PMS的可靠性：

R₂＝P(h₁·h₂·h₃·h₄+h₂·h₁′h₃·h₄)

＝p(h₁·h₂·h₃·h₄)+p(h₂·h₁′h₃·h₄)

下层模型如图10所示，其使用可靠性框图来描绘每个阶段的部件组合逻辑。

2)h₁→h₃→h₂′h₄(命名为p_3)，阶段2失败后重新在阶段4中执行。

3)h₁′h₃→h₂′h₄(命名为p_4),阶段1失败并在阶段3中执行，而阶段2失败并在阶段4中执行。

计算PMS可靠性，R₂＝p(h₁·h₂·h₃·h₄)+p(h₁·h₃·h₂′h₄)+p(h₂·h₁′h₃·h₄)+p(h₁′h₃·h₂′h₄)，对应的下层模型如图11所示。

但仅根据部件级可靠性框图无法直接获得具有新定义的冗余阶段的可靠性，如h₂′h₄的结构表达式需要表示阶段4中的可靠性逻辑和阶段2中的故障逻辑，h₂′h₄的可靠性表达式为

基于以上讨论，可以得到不同阶段的部件级表达式。

场景三：Rd₁＝{h₃,h₄},Rh₁＝h₃＞h₄，Rd₂＝{h₃,h₄},Rh₂＝h₃＞h₄。在这种情况下Ed₃＝{h₁,h₂},Eh₃＝h₂＞h₁,EH_3,1＝{h₂}，Ed₄＝{h₁,h₂},Eh₄＝h₁＞h₂,EH_4,2＝{h₁}。基于以上假设，得到描述不同任务执行过程的阶段级任务成功路径模型如图12所示。根据假设，有

P₃＝{h₃}和P₄＝{h₄}。

根据上述的算法，

因为有路径存在

与

等，需要进行检验。其中路径

中的

表示阶段3因为执行了冗余，所以不能执行阶段1的任务，但是在这个路径中，它不是一个冗余阶段。因此该路径不是可行路径；路径

中的

表示阶段3中的某些部件故障导致阶段3无法成为阶段2的冗余阶段。在这种情况下，阶段4也无法执行阶段2的故障任务，因为阶段4中的所有部件均为阶段3中的共用部件。类似地，

在逻辑上也不可行。

经过逻辑检查，得到：R₃＝p(h₁·h₂·h₃·h₄)+p(h₁·h₂′h₃·h₄)+p(h₁′h₃·h₂·h₄)+p(h₁′h₄·h₂′h₃)。

在此场景下，产生两个新路径：

1)h₁→h₂′h₃→h₄(命名为p_5)，阶段2失败，在阶段3中执行；

2)h₁′h₄→h₂′h₃(命名为p_6)，阶段1失败并在第四阶段执行，第二阶段失败并在第三阶段执行。

可以发现不同的冗余策略将产生不同的阶段层路径。新产生的乘子的部件可靠性框图模型如图13所示。且其可靠性计算式为：

P(h₁′h₄)＝(Q_a1(1)+P_a1(1)·Q_b1(1))·P_a3(4,1)·P_b3(4,1)·P_a4(4)·P_b4(4)·P_c4(4)·P_e(4)

当使用相同的部件组合逻辑执行故障任务时，h₂′h₃的可靠性表达式为：

P(h₂′h₃)＝(Q_c2(2)+P_c2(2)·(Q_a2(2)·Q_b2(2)))·(P_a3(3,2)+Q_a3(3,2)·P_b3(3,2))

·P_c3(3,2)·P(A₄(3))·(P_e(3))

P(A₄(3))＝P_a4(3)·P_b4(3)·P_c4(3)

在一个实施例中，提供了一种冗余多阶段任务系统动态任务的可靠性建模与评估装置，包括：

阶段级任务成功路径模型建立模块，用于根据待评估的冗余多阶段任务系统的阶段任务数据和阶段任务关系数据，建立对应的阶段级任务成功路径模型。阶段级任务成功路径模型包括基础阶段任务实体、冗余阶段任务实体和实体关系弧。

阶段任务实体状态不交化处理模块，用于对成功路径模型中的冗余阶段任务实体的任务状态进行不交化处理。

阶段内任务可靠性模型建立模块，用于分别建立基础阶段任务实体和冗余阶段任务实体的阶段内任务可靠性模型。

可靠性评估模块，用于根据预设的部件可靠性参数、阶段级任务成功路径模型和阶段内任务可靠性模型，得到冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果。

其中一个实施例中，阶段级任务成功路径模型建立模块用于根据待评估的冗余多阶段任务系统的阶段任务数据建立对应的阶段任务实体。阶段任务实体包括基础阶段任务实体和冗余阶段任务实体。根据冗余多阶段任务系统的阶段任务关系数据建立阶段任务实体之间的实体关系弧。实体关系弧包括有向弧、抑止弧和冗余弧。根据阶段任务实体和实体关系弧，得到阶段级任务成功路径模型。

其中一个实施例中，阶段任务实体状态不交化处理模块用于获取预设的冗余阶段任务实体的优先级数据。优先级数据包括，一个基础阶段任务实体对应的冗余阶段任务实体集合的优先级序列，一个冗余阶段任务实体对应的基础阶段任务实体集合的优先级序列。根据优先级数据和阶段级任务成功路径模型得到冗余阶段任务实体的不交化任务状态。不交化任务状态包括，执行基础阶段任务状态，执行冗余阶段任务状态，占用导致不可执行冗余阶段任务状态，故障导致不可执行冗余阶段任务状态。

其中一个实施例中，可靠性评估模块用于根据预设的部件可靠性参数和阶段内任务可靠性模型，分别得到基础阶段任务和冗余阶段任务的可靠性参数。根据基础阶段任务和冗余阶段任务的可靠性参数，在阶段级任务成功路径模型中得到不交化最短任务成功路径的集合。根据不交化最短任务成功路径的集合得到冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果。

其中一个实施例中，可靠性评估模块用于在所述阶段级任务成功路径模型获取第一阶段任务实体，根据所述第一阶段任务实体对应的第一阶段任务的可靠性参数，得到所述冗余阶段任务实体的当前不交化任务状态；根据所述冗余阶段任务实体的当前不交化任务状态，在阶段级任务成功路径模型获取第i阶段任务实体，根据第i阶段任务实体对应的第i阶段任务的可靠性参数更新冗余阶段任务实体的当前不交化任务状态。其中，2≤i≤m，m为冗余多阶段任务系统的总阶段数。

其中一个实施例中，可靠性评估模块用于根据阶段级任务成功路径模型得到各条不交化最短任务成功路径对应的阶段任务实体。根据各条不交化最短任务成功路径对应的阶段任务的可靠性参数，得到冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果。

其中一个实施例中，阶段内任务可靠性模型建立模块用于使用可靠性框图建立分别建立基础阶段任务实体和冗余阶段任务实体的阶段内任务可靠性模型。

关于一种冗余多阶段任务系统动态任务的可靠性建模与评估装置的具体限定可以参见上文中对于一种冗余多阶段任务系统动态任务的可靠性建模与评估方法的限定，在此不再赘述。上述一种冗余多阶段任务系统动态任务的可靠性建模与评估装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端，其内部结构图可以如图14所示。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种冗余多阶段任务系统动态任务的可靠性建模与评估方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域技术人员可以理解，图14中示出的结构，仅仅是与本申请方案相关的部分结构的框图，并不构成对本申请方案所应用于其上的计算机设备的限定，具体的计算机设备可以包括比图中所示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者具有不同的部件布置。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，包括存储器和处理器，该存储器存储有计算机程序，该处理器执行计算机程序时实现以下步骤：

根据待评估的冗余多阶段任务系统的阶段任务数据和阶段任务关系数据，建立对应的阶段级任务成功路径模型。阶段级任务成功路径模型包括基础阶段任务实体、冗余阶段任务实体和实体关系弧。

对成功路径模型中的冗余阶段任务实体的任务状态进行不交化处理。

分别建立基础阶段任务实体和冗余阶段任务实体的阶段内任务可靠性模型。

根据预设的部件可靠性参数、阶段级任务成功路径模型和阶段内任务可靠性模型，得到冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据待评估的冗余多阶段任务系统的阶段任务数据建立对应的阶段任务实体。阶段任务实体包括基础阶段任务实体和冗余阶段任务实体。根据冗余多阶段任务系统的阶段任务关系数据建立阶段任务实体之间的实体关系弧。实体关系弧包括有向弧、抑止弧和冗余弧。根据阶段任务实体和实体关系弧，得到阶段级任务成功路径模型。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：获取预设的冗余阶段任务实体的优先级数据。优先级数据包括，一个基础阶段任务实体对应的冗余阶段任务实体集合的优先级序列，一个冗余阶段任务实体对应的基础阶段任务实体集合的优先级序列。根据优先级数据和阶段级任务成功路径模型得到冗余阶段任务实体的不交化任务状态。不交化任务状态包括，执行基础阶段任务状态，执行冗余阶段任务状态，占用导致不可执行冗余阶段任务状态，故障导致不可执行冗余阶段任务状态。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据预设的部件可靠性参数和阶段内任务可靠性模型，分别得到基础阶段任务和冗余阶段任务的可靠性参数。根据基础阶段任务和冗余阶段任务的可靠性参数，在阶段级任务成功路径模型中得到不交化最短任务成功路径的集合。根据不交化最短任务成功路径的集合得到冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：在所述阶段级任务成功路径模型获取第一阶段任务实体，根据所述第一阶段任务实体对应的第一阶段任务的可靠性参数，得到所述冗余阶段任务实体的当前不交化任务状态；根据所述冗余阶段任务实体的当前不交化任务状态，在阶段级任务成功路径模型获取第i阶段任务实体，根据第i阶段任务实体对应的第i阶段任务的可靠性参数更新冗余阶段任务实体的当前不交化任务状态。其中，2≤i≤m，m为冗余多阶段任务系统的总阶段数。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：根据阶段级任务成功路径模型得到各条不交化最短任务成功路径对应的阶段任务实体。根据各条不交化最短任务成功路径对应的阶段任务的可靠性参数，得到冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果。

在一个实施例中，处理器执行计算机程序时还实现以下步骤：使用可靠性框图建立分别建立基础阶段任务实体和冗余阶段任务实体的阶段内任务可靠性模型。

在一个实施例中，提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现以下步骤：

根据待评估的冗余多阶段任务系统的阶段任务数据和阶段任务关系数据，建立对应的阶段级任务成功路径模型。阶段级任务成功路径模型包括基础阶段任务实体、冗余阶段任务实体和实体关系弧。

对成功路径模型中的冗余阶段任务实体的任务状态进行不交化处理。

分别建立基础阶段任务实体和冗余阶段任务实体的阶段内任务可靠性模型。

根据预设的部件可靠性参数、阶段级任务成功路径模型和阶段内任务可靠性模型，得到冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据待评估的冗余多阶段任务系统的阶段任务数据建立对应的阶段任务实体。阶段任务实体包括基础阶段任务实体和冗余阶段任务实体。根据冗余多阶段任务系统的阶段任务关系数据建立阶段任务实体之间的实体关系弧。实体关系弧包括有向弧、抑止弧和冗余弧。根据阶段任务实体和实体关系弧，得到阶段级任务成功路径模型。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：获取预设的冗余阶段任务实体的优先级数据。优先级数据包括，一个基础阶段任务实体对应的冗余阶段任务实体集合的优先级序列，一个冗余阶段任务实体对应的基础阶段任务实体集合的优先级序列。根据优先级数据和阶段级任务成功路径模型得到冗余阶段任务实体的不交化任务状态。不交化任务状态包括，执行基础阶段任务状态，执行冗余阶段任务状态，占用导致不可执行冗余阶段任务状态，故障导致不可执行冗余阶段任务状态。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据预设的部件可靠性参数和阶段内任务可靠性模型，分别得到基础阶段任务和冗余阶段任务的可靠性参数。根据基础阶段任务和冗余阶段任务的可靠性参数，在阶段级任务成功路径模型中得到不交化最短任务成功路径的集合。根据不交化最短任务成功路径的集合得到冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：在所述阶段级任务成功路径模型获取第一阶段任务实体，根据所述第一阶段任务实体对应的第一阶段任务的可靠性参数，得到所述冗余阶段任务实体的当前不交化任务状态；根据所述冗余阶段任务实体的当前不交化任务状态，在阶段级任务成功路径模型获取第i阶段任务实体，根据第i阶段任务实体对应的第i阶段任务的可靠性参数更新冗余阶段任务实体的当前不交化任务状态。其中，2≤i≤m，m为冗余多阶段任务系统的总阶段数。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：根据阶段级任务成功路径模型得到各条不交化最短任务成功路径对应的阶段任务实体。根据各条不交化最短任务成功路径对应的阶段任务的可靠性参数，得到冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果。

在一个实施例中，计算机程序被处理器执行时还实现以下步骤：使用可靠性框图建立分别建立基础阶段任务实体和冗余阶段任务实体的阶段内任务可靠性模型。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种冗余多阶段任务系统动态任务的可靠性建模与评估方法，其特征在于，所述方法包括：

根据待评估的冗余多阶段任务系统的阶段任务数据和阶段任务关系数据，建立对应的阶段级任务成功路径模型；所述阶段级任务成功路径模型包括基础阶段任务实体、冗余阶段任务实体和实体关系弧；

对所述成功路径模型中的冗余阶段任务实体的任务状态进行不交化处理；

分别建立所述基础阶段任务实体和所述冗余阶段任务实体的阶段内任务可靠性模型；

根据预设的部件可靠性参数、所述阶段级任务成功路径模型和所述阶段内任务可靠性模型，得到所述冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据待评估的冗余多阶段任务系统的阶段任务数据和阶段任务关系数据，建立对应的阶段级任务成功路径模型的步骤包括：

根据待评估的冗余多阶段任务系统的阶段任务数据建立对应的阶段任务实体；所述阶段任务实体包括基础阶段任务实体和冗余阶段任务实体；

根据所述冗余多阶段任务系统的阶段任务关系数据建立所述阶段任务实体之间的实体关系弧；所述实体关系弧包括有向弧、抑止弧和冗余弧；

根据所述阶段任务实体和所述实体关系弧，得到阶段级任务成功路径模型。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述成功路径模型中的冗余阶段任务实体的任务状态进行不交化处理的方式包括：

获取预设的冗余阶段任务实体的优先级数据；所述优先级数据包括，一个基础阶段任务实体对应的冗余阶段任务实体集合的优先级序列，一个冗余阶段任务实体对应的基础阶段任务实体集合的优先级序列；

根据所述优先级数据和所述阶段级任务成功路径模型得到所述冗余阶段任务实体的不交化任务状态；所述不交化任务状态包括，执行基础阶段任务状态，执行冗余阶段任务状态，占用导致不可执行冗余阶段任务状态，故障导致不可执行冗余阶段任务状态。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据预设的部件可靠性参数、所述阶段级任务成功路径模型和所述阶段内任务可靠性模型，得到所述冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果的步骤包括：

根据预设的部件可靠性参数和所述阶段内任务可靠性模型，分别得到基础阶段任务和冗余阶段任务的可靠性参数；

根据所述基础阶段任务和所述冗余阶段任务的可靠性参数，在所述阶段级任务成功路径模型中得到不交化最短任务成功路径的集合；

根据所述不交化最短任务成功路径的集合得到所述冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述基础阶段任务和所述冗余阶段任务的可靠性参数，在所述阶段级任务成功路径模型中得到不交化最短任务成功路径的方式包括：

在所述阶段级任务成功路径模型获取第一阶段任务实体，根据所述第一阶段任务实体对应的第一阶段任务的可靠性参数，得到所述冗余阶段任务实体的当前不交化任务状态；

根据所述冗余阶段任务实体的当前不交化任务状态，在所述阶段级任务成功路径模型获取第i阶段任务实体，根据所述第i阶段任务实体对应的第i阶段任务的可靠性参数更新所述冗余阶段任务实体的当前不交化任务状态；其中，2≤i≤m，m为所述冗余多阶段任务系统的总阶段数。

6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，根据所述不交化最短任务成功路径的集合得到所述冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果的步骤包括：

根据所述阶段级任务成功路径模型得到各条所述不交化最短任务成功路径对应的阶段任务实体；

根据各条所述不交化最短任务成功路径对应的阶段任务的可靠性参数，得到所述冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果。

7.根据权利要求1至6中任意一项所述的方法，其特征在于，分别建立所述基础阶段任务实体和所述冗余阶段任务实体的阶段内任务可靠性模型的方式包括：

使用可靠性框图建立所述分别建立所述基础阶段任务实体和所述冗余阶段任务实体的阶段内任务可靠性模型。

8.一种冗余多阶段任务系统动态任务的可靠性建模与评估装置，其特征在于，所述装置包括：

阶段级任务成功路径模型建立模块，用于根据待评估的冗余多阶段任务系统的阶段任务数据和阶段任务关系数据，建立对应的阶段级任务成功路径模型；所述阶段级任务成功路径模型包括基础阶段任务实体、冗余阶段任务实体和实体关系弧；

阶段任务实体状态不交化处理模块，用于对所述成功路径模型中的冗余阶段任务实体的任务状态进行不交化处理；

阶段内任务可靠性模型建立模块，用于分别建立所述基础阶段任务实体和所述冗余阶段任务实体的阶段内任务可靠性模型；

可靠性评估模块，用于根据预设的部件可靠性参数、所述阶段级任务成功路径模型和所述阶段内任务可靠性模型，得到所述冗余多阶段任务系统的可靠性评估结果。

9.一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述方法的步骤。

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