JP3415583B2 - System reliability analysis apparatus and method - Google Patents

System reliability analysis apparatus and method

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JP3415583B2 JP2000376073A JP2000376073A JP3415583B2 JP 3415583 B2 JP3415583 B2 JP 3415583B2 JP 2000376073 A JP2000376073 A JP 2000376073A JP 2000376073 A JP2000376073 A JP 2000376073A JP 3415583 B2 JP3415583 B2 JP 3415583B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、複雑な冗長構成を
持つシステムの信頼性評価方法に関する。特に、通信機
械室の空調システムのように停止しても即座に空調対象
の通信システムの機能停止に結び付くわけではないため
に、一定時間の停止の後に初めてシステムダウンと見な
すことにより、適切なシステムの信頼性を評価するため
のシステム信頼性解析装置及び方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a reliability evaluation method for a system having a complicated redundant configuration. In particular, even if it stops like the air conditioning system in the communication machine room, it does not immediately lead to the function stop of the communication system to be air-conditioned, so by considering it as a system down only after a certain period of stop The present invention relates to a system reliability analysis device and method for evaluating reliability of a system.

【0002】[0002]

【従来の技術】本発明の説明に入る前に、まず従来の空
調システムの信頼性評価方法について説明する。空調シ
ステムの構成例を図1に示す。空調システムは、商用電
源、予備発電機、及び通信システムを収納した通信機械
室を空調するために複数の空調装置を備えている。本例
では通常時は商用電源で電力を空調装置に供給してい
る。そして、空調装置に数は例えば3台とする。商用電
源停止時は予備の発電機が起動して空調装置に電力を供
給する。ここで、もし商用電源と予備発電機の双方が故
障した時は、空調装置への電力供給は停止し、空調はス
トップする。また、空調装置についても故障は起こり、
故障している台数に応じて空調能力が低下する。ところ
で、上記に述べたような原因により空調能力の停止また
は低下が起こった時、通信機械室の室温は瞬時に上昇す
るのではなく、低下した空調能力に応じて決まる一定時
間を経て、冷却対象となっている通信システムの動作に
支障を来すような室温に到達する。例えば、空調装置の
全数停止の時は30分、1台のみ稼働の場合は1時間、
2台可動の場合は2時間の如くである。尚、3台とも稼
働している時は、当然この時間は無限(すなわち、いく
ら時間が経っても室温が上昇しない)である。
2. Description of the Related Art Prior to describing the present invention, a conventional reliability evaluation method for an air conditioning system will be described. An example of the configuration of the air conditioning system is shown in FIG. The air conditioning system includes a plurality of air conditioners for air conditioning a communication machine room that houses a commercial power source, a standby power generator, and a communication system. In this example, power is normally supplied to the air conditioner from a commercial power source. The number of air conditioners is, for example, three. When the commercial power supply is stopped, a backup generator is activated to supply power to the air conditioner. Here, if both the commercial power supply and the standby generator fail, the power supply to the air conditioner is stopped and the air conditioner is stopped. In addition, the air conditioner also failed,
The air conditioning capacity decreases according to the number of failed units. By the way, when the air conditioning capacity is stopped or lowered due to the reasons described above, the room temperature of the communication machine room does not rise instantaneously, but after a certain time determined according to the lowered air conditioning capacity, the cooling target Reaches a room temperature that interferes with the operation of the existing communication system. For example, 30 minutes when all air conditioners are stopped, 1 hour when only one is operating,
It takes about two hours when two units are movable. Incidentally, when all three units are operating, this time is naturally infinite (that is, the room temperature does not rise no matter how much time elapses).

【0003】このようなシステムの信頼性評価において
は、システムの挙動をマルコフモデルで解析して、空調
機台数毎の状態確率等を解析し、そのうち、上記の時間
を超えた部分のみをシステムダウン時間として解析する
方法が取られる。その具体的手順を以下に示す。まず、
空調システムについてマルコフ遷移図を描く。商用電源
の故障率(X時間に1回故障するとした場合の逆数1/X)
をλCS、修理率(修理時間の逆数)をμCS、予備発電機
の故障率をλDEG、修理率をμDEG、空調装置の故障率を
λAC、修理率をμAC、とするとマルコフ遷移図は図2と
なる。尚、ここでは故障の発生はランダム、修理時間分
布は指数分布としている。また、商用電源、予備発電
機、各空調装置の故障は独立に発生するものとしてい
る。図中で状態(x,y,z)は、x=0が商用電源アップ、x
=1が商用電源ダウン、y=0が予備発電機アップ、y=1
が予備発電機ダウン、を意味し、z=0,1,2,3はダウンし
ている空調装置の数を表すものとする。そして、図中
で、矢印はある状態から他の状態への遷移の生起する頻
度(遷移率)を表している。この点は、通常のマルコフ
解析の手法と同じである。
In the reliability evaluation of such a system, the behavior of the system is analyzed by a Markov model to analyze the state probability for each number of air conditioners, and only the part exceeding the above time is shut down. The method of analyzing as time is taken. The specific procedure is shown below. First,
Draw a Markov transition diagram for the air conditioning system. Failure rate of commercial power supply (reciprocal 1 / X when failure occurs once every X hours)
Let λ CS be the repair rate (reciprocal of the repair time) be μ CS , the standby generator failure rate be λ DEG , the repair rate be μ DEG , the air conditioner failure rate be λ AC , and the repair rate be μ AC . The transition diagram is shown in FIG. In addition, here, the occurrence of failures is random, and the repair time distribution is an exponential distribution. Further, it is assumed that the commercial power supply, the standby power generator, and each air conditioner malfunction independently. In the figure (x, y, z), x = 0 commercial power up, x = 0
= 1 for commercial power down, y = 0 for standby generator up, y = 1
Means that the standby generator is down, and z = 0,1,2,3 represents the number of air conditioners that are down. Then, in the figure, the arrow indicates the frequency (transition rate) at which a transition from one state to another occurs. This point is the same as the usual Markov analysis method.

【0004】図2に示したマルコフ過程は、例えば、図
3に示すように状態の変化(遷移)が繰り返し起こって
いる。図3では、まず状態(1,0,0)から始まり、(1,1,
0)、(1,1,1)、(1,0,1)、(1,1,1)の順に状態が遷移
している様子を表している。ここで、稼働空調装置数に
着目すると、(1,0,0)の場合には3台とも稼働している
ので室温の上昇は生じない。(1,1,0)のときは、空調装
置への電力の供給が断たれるので3台とも停止してお
り、従って30分以内(許容時間)にこの状態を脱しな
いと室温が許容値を突破する。(1,1,1)の場合も同様で
ある。また、(1,0,1)のときは、停止している空調装置
数は1台のみなので、2時間以内にこの状態を脱しない
とシステムダウンである。
In the Markov process shown in FIG. 2, for example, a state change (transition) occurs repeatedly as shown in FIG. In FIG. 3, the state (1,0,0) is started first, and then (1,1,
0), (1,1,1), (1,0,1), (1,1,1) are shown in this order. Here, focusing on the number of operating air conditioners, in the case of (1,0,0), room temperature does not rise because all three are operating. When it is (1,1,0), the power supply to the air conditioner is cut off, so all three units are stopped. Therefore, if this state is not removed within 30 minutes (allowable time), the room temperature will reach the allowable value. Break through. The same applies to the case of (1,1,1). When (1,0,1), only one air conditioner is stopped, so the system is down unless this state is removed within 2 hours.

【0005】従来技術によるシステム信頼性解析方法
は、各状態の発生頻度とその状態が許容時間を経過して
も継続し続ける確率を求めて加算することによりシステ
ムダウン発生頻度とし、さらに図3のシステムダウンと
見なされる部分の長さを足し合わせて全時間との比率を
取ることでシステム不稼働率とするものである。(この
手法では、図3に示すように(1,1,0)から(1,1,1)に遷
移が起こった時(すなわち、電源の供給が絶たれている
状態で空調装置3台の内の1台がダウンした場合)、解
析において、システムが回復したものと見なすので、厳
密には正しくないが、この方法で実用上問題ない精度の
解析ができることが分かっている。)次に、各状態への
遷移の起こる頻度を求める。それは以下のようにする。
In the system reliability analysis method according to the prior art, the occurrence frequency of each state and the probability that the state will continue even after the allowable time has elapsed are calculated and added to obtain the system down occurrence frequency. The system unavailability is determined by adding the lengths of the parts considered to be system down and taking the ratio with the total time. (In this method, when a transition from (1,1,0) to (1,1,1) occurs as shown in FIG. 3 (that is, when the power supply is cut off, the three air conditioners are (If one of them goes down), it is considered that the system has recovered in the analysis, so it is not strictly correct, but it is known that this method can perform an analysis with no problem in practical use.) Find the frequency of transition to each state. It does as follows.

【0006】まず図2に対応する平衡方程式を立ててそ
れを解き、各状態の定常確率P(x,y,z)を求める。この方
法はよく知られたマルコフ解析の一般的技法であるの
で、詳細は略す。これをもとに、着目する状態、例えば
状態(1,1,1,)への遷移が起こる可能性がある他の状態
(0,1,1,)、(1,0,1)、(1,1,0)、(1,1,2)の定常確率
(P())に、(1,1,1)への遷移率(故障率λ、修理率μ)
を掛けたものを加算すればよい。すなわち、 (1,1,1)への遷移の起こる頻度 =λCS P(0,1,1)+λDEG P(1,0,1)+3λAC P(1,1,0)+2μAC P(1,1,2) (1) である。
First, the equilibrium equation corresponding to FIG. 2 is established and solved, and the stationary probability P (x, y, z) of each state is obtained. Since this method is a well-known general technique of Markov analysis, its details are omitted. Based on this, the state of interest, for example, another state where transition to state (1,1,1,) may occur
To the stationary probability (P ()) of (0,1,1,), (1,0,1), (1,1,0), (1,1,2), go to (1,1,1) Transition rate (fault rate λ, repair rate μ)
Multiply by and add. That is, the frequency of transition to (1,1,1) = λ CS P (0,1,1) + λ DEG P (1,0,1) + 3λ AC P (1,1,0) + 2μ AC P ( It is 1,1,2) (1).

【0007】このようにして、状態(1,1,1)への遷移が
起こる頻度が得られた後で、その後、一定時間を超えて
その状態にとどまる事象の(他の状態に遷移するまで)
発生頻度を求めれば、それがシステムダウンの発生頻度
になる。また、一定時間を超えて、その状態にとどまる
時間の全時間に対する割合を求めればシステム不稼働率
が得られる。状態(x,y,z)を一般化して状態iとすると、
In this way, after the frequency of the transition to the state (1,1,1) is obtained, thereafter, for the event that remains in that state for a certain period of time (until the transition to another state). )
If the frequency of occurrence is calculated, it will be the frequency of occurrence of system down. Further, the system downtime can be obtained by obtaining the ratio of the time remaining in that state over a certain time to the total time. If the state (x, y, z) is generalized to the state i,

【0008】[0008]

【数1】 ここで、 λi:状態iへの遷移が(全ての遷移元状態から)起こる
頻度(例えば、図2の状態(1,1,1)への遷移の起こる頻
度:(1)式) gi(t):状態iから他の状態への遷移が、時刻tに発生す
る確率密度 Ti:状態iにおける室温が限度を越えるまでの許容時間 Σは全ての状態(i)について和を取ることを意味する
[Equation 1] Here, λ i : the frequency of transition to the state i (from all transition source states) (for example, the frequency of transition to the state (1,1,1) of FIG. 2: Expression (1)) g i (t): Probability density at which transition from state i to another state occurs at time t T i : Allowable time Σ until room temperature exceeds the limit in state i SUM for all states (i) Means

【0009】[0009]

【数2】 である。ここで、(t−Ti)はシステムダウン時間を表
し、gi(t)は、着目する状態(例えば、(1,1,1))から
他の状態(例えば、(1,1,0)、(0,1,1)、・・・)への
遷移が起こるまでの時間の確率密度であるが、マルコフ
過程の場合、着目状態からの遷移率の合計の和で求めら
れる。
[Equation 2] Is. Here, (t−T i ) represents the system down time, and g i (t) is from the state of interest (for example, (1,1,1)) to another state (for example, (1,1,0). ), (0,1,1), ...) It is the probability density of the time until the transition occurs, but in the case of Markov process, it is calculated by the sum of the transition rates from the state of interest.

【0010】すなわち、上記の式における積分の部分は
具体的に下記となる。第(2)式の中の積分については、
That is, the integral part of the above equation is specifically as follows. For the integral in equation (2),

【0011】[0011]

【数3】 ここで、μiは状態iから他の状態への遷移率の合計(例
えば、図2の状態(1,1,1)から他の状態の遷移率の合
計:μAC+μCS+μDEG+2μAC)を表す。第(3)式の中
の積分については、
[Equation 3] Here, μ i is the sum of transition rates from state i to other states (for example, the sum of transition rates from state (1,1,1) in FIG. 2 to other states: μ AC + μ CS + μ DEG + 2μ AC ) Represents. For the integral in equation (3),

【0012】[0012]

【数4】 である。[Equation 4] Is.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】以上が従来の技術によ
る空調システムの信頼性評価方法の概要であるが、最近
の空調システムはその構成を益々複雑にしているので、
従来技術によって信頼性評価を行うには以下のような問
題点があった。 システム検討の場面では、色々な構成のシステムを解
析して結果を比較することにより最適なシステム構成
(例えば、空調装置群の構成など)が探求されるが、こ
れを能率的に行うには、上記の解析を機械的に実施する
方法が必須である。 システム構成が複雑になると、解析の基礎となるマル
コフ過程の状態数が爆発的に増えるので、計算時間や精
度の面で現実的でなくなる。
The above is the outline of the reliability evaluation method for the air conditioning system according to the conventional technique. However, since the recent air conditioning system has a complicated structure,
There are the following problems in performing reliability evaluation by the conventional technology. In the system examination scene, the optimum system configuration (for example, the configuration of the air conditioner group) is sought by analyzing the systems of various configurations and comparing the results. In order to do this efficiently, A method for mechanically performing the above analysis is essential. When the system configuration becomes complicated, the number of states of the Markov process, which is the basis of the analysis, explosively increases, which makes it impractical in terms of calculation time and accuracy.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する
ために、本発明では、解析対象となる空調システムを挙
動が独立なサブシステムに分割して、まずはそれらのサ
ブシステムのマルコフ過程(以降「サブマルコフプロセ
ス」という)を作成し(これは各個与えられるものとす
る)、これらを組み合わせて、以降は機械的に解析する
手法を提示する。上記の課題を解決するために、本発
明は、サブシステムの内の幾つかを故障しないと仮定し
て評価対象システムの信頼性を評価した結果を信頼性の
上限近似値とし、サブシステムの内の幾つかを空調能力
の劣化を段階的ではなく一挙に0になるシステムに置き
換えて出来るシステムの解析結果を信頼性の下限近似値
とし、これらを適宜狭めていく近似方法を提示する。
In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, the air conditioning system to be analyzed is divided into subsystems having independent behaviors, and the Markov process of those subsystems (hereinafter "Sub-Markov process") is created (this is given individually), these are combined, and the method of mechanical analysis is presented below. In order to solve the above problems, the present invention assumes that some of the subsystems do not fail and evaluates the reliability of the evaluation target system as the upper limit approximation value of the reliability, Some of the above are replaced by a system in which the deterioration of the air conditioning capacity is replaced by a system in which the deterioration becomes zero at a stroke rather than in a stepwise manner, and the lower limit approximation value of the reliability is set as an approximation method, and an approximation method for narrowing these is presented.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、実施例に基づいて本発明を
説明する。 (課題を解決する実施例1)図1に示したシステムの
挙動は、商用電源、予備発電機、3台をセットで考えた
システムとして空調装置群(以降「空調装置システム」
という)の3つのパートの挙動がそれぞれ独立である。
そこで、これらをシステム全体を構成するサブシステム
1,2,3と考える(図4(a))。それぞれのサブシステム
は、マルコフ過程を形成している。これらをサブマルコ
フプロセス1,2,3(i1,i2,i3)と言うことにする。各サブ
マルコフプロセスのマルコフ遷移図は図4(b)に示すよ
うに3つとなる。尚、独立なサブプロセスへの分割は必
ずしも1通りとは限らない。すなわち、商用電源と予備
発電機をセットにしたサブシステムと、3台の空調装置
群の2つのサブシステムと考えるのである。このときは
サブマルコフプロセスは図5(b)のようになる。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described below based on Examples. (Example 1 for solving the problem) The behavior of the system shown in FIG. 1 is as follows:
The behavior of each of the three parts) is independent.
Therefore, these are the subsystems that make up the entire system.
Consider it as 1,2,3 (Fig. 4 (a)). Each subsystem forms a Markov process. We call these sub-Markov processes 1,2,3 (i 1 , i 2 , i 3 ). There are three Markov transition diagrams for each sub-Markov process, as shown in FIG. 4 (b). Note that the number of divisions into independent sub-processes is not always one. That is, it is considered to be a subsystem in which a commercial power source and a standby generator are set, and two subsystems of a group of three air conditioners. At this time, the sub-Markov process becomes as shown in Fig. 5 (b).

【0016】図7を参照して実施例1の手順を説明す
る。 (1)ここで、サブマルコフプロセスの状態遷移図は、そ
の作成方法はさておいて与えられているものとする。サ
ブマルコフプロセスを規定するパラメータの表現として
は、例えば、状態間の遷移率を行列形式で書き表す方法
がある。すなわち、状態数の次数をもつ正方行列Aにて
(その(i,j)要素をaijとする)、状態jから状態iへの遷
移率aijで表すようにすれば、任意の形のサブマルコフ
プロセスが表現される。また、これを用いて、信頼性解
析装置の実現に当たっては、各サブマルコフプロセスの
遷移率行列Akを入力させるように構成すればよい。 (2)次に各状態に対する稼働停止空調装置数を入力す
る。
The procedure of the first embodiment will be described with reference to FIG. (1) Here, it is assumed that the state transition diagram of the sub-Markov process is given aside. As a parameter expression that defines the Sub-Markov process, for example, there is a method of writing the transition rate between states in a matrix format. That is, in a square matrix A having the degree of the number of states (its (i, j) element is a ij ), if the transition rate a ij from the state j to the state i is used, an arbitrary form can be obtained. The Sub-Markov process is represented. Further, using this, when realizing the reliability analysis device, the transition rate matrix A k of each sub-Markov process may be input. (2) Next, enter the number of shutdown air conditioners for each state.

【0017】このように、各サブマルコフプロセスの遷
移率行列が与えられたという前提で、前記のサブマルコ
フプロセスが組み合わさってできた、システムの信頼性
評価は以下となる。まず、サブマルコフプロセスは全部
でm個あるとする。サブマルコフプロセスk(1≦k≦m)
の状態はnk個あるものとし、その遷移率行列をAk(その
(i,j)要素をaij (k)とする)とする。このとき、システ
ム全体を記述するマルコフプロセスの状態は各サブプロ
セスの状態を組にして列挙したもの(i1,i2,・・・,ik,
・・・,im)であって(図4の例では3個)、その数は、
n1×n2×・・・×nk×・・・×n m個ある(図4の例では
2×2×4個)。これらの状態全てについて、その状態
への遷移が起こる頻度、その状態での平均継続時間、そ
の状態での室温上昇までの許容時間が得られれば、あと
は従来技術によってシステムダウン頻度、不稼働率が求
められる。
In this way, the transition of each sub-Markov process
Given the transfer matrix, the above submarco
System reliability created by the combination of
The evaluation is as follows. First of all, all the Sub-Markov processes
Suppose there are m. Sub-Markov process k (1 ≤ k ≤ m)
State is nkAnd the transition rate matrix is Ak(That
(i, j) element as aij (k)And). At this time, the system
The state of the Markov process that describes the entire system is
Set of statuses (i1, i2, ・ ・ ・, Ik,
..., im) (Three in the example of FIG. 4), and the number is
n1× n2× ・ ・ ・ × nk× ・ ・ ・ × n mThere are some (in the example of FIG. 4,
2x2x4 pieces). For all these states, the state
Transition frequency, the average duration in that state,
If you can obtain the allowable time for the room temperature to rise in
System down frequency and downtime rate
Can be

【0018】本発明の手順を説明する。 [定常状態確率算出] (3)第一に、着目状態(i1,i2,・・・,ik,・・・,im)へ
の遷移の発生頻度は以下のようにして求める。最初に、
各サブマルコフプロセスにおける各状態の定常状態確率
を求める。これは、各サブマルコフプロセスの遷移率行
列が与えられていれば、よく知られたマルコフ解析の手
法で求められる。
The procedure of the present invention will be described. In the steady state probability calculating] (3) First, attention state occurrence frequency of transition (i 1, i 2, ··· , i k, ···, i m) to is determined as follows. At first,
Obtain the steady state probability of each state in each sub-Markov process. This can be obtained by a well-known Markov analysis method if the transition rate matrix of each sub-Markov process is given.

【0019】具体的には、列ベクトルxkに関する下記の
方程式の解である。 0=Akxk (k=1,2,・・・,m) xkの要素の和は1であり、0、xk(例えば、図4(b)にお
いてx1=P(j1)、x2=P(j2) 、x3=P(j3))は列ベクトルで
ある。(例えば、図4(b)において、サブマルコフプロ
セス1の記述する情報は 次元数:2
Specifically, it is the solution of the following equation for the column vector x k . 0 = A k x k (k = 1,2, ..., m) The sum of the elements of x k is 1, and 0, x k (for example, x 1 = P (j 1 in FIG. 4B). ), X 2 = P (j 2 ), x 3 = P (j 3 )) are column vectors. (For example, in FIG. 4 (b), the information described by the sub-Markov process 1 is the number of dimensions: 2

【0020】[0020]

【数5】 で表される。) (4)このようにして求めた、サブマルコフプロセスkにお
ける状態jkの定常状態確率をP(jk)とすると、状態(j1,
j2,・・・,jk,・・・,jm)の定常状態確率は、 P(j1)×P(j2)×・・・×P(jk)×・・・×P(jm) である。このようにして、システム全体を一つのマルコ
フプロセスと考えた時の、各状態の定常確率が求められ
る。 [着目状態への遷移頻度算出] (5)次に、着目状態への遷移の起こる頻度は、それに遷
移可能な全ての状態の状態確率に、着目状態への遷移率
を掛けたものの和として求められる。
[Equation 5] It is represented by. ) (4) If the steady state probability of the state j k in the sub-Markov process k obtained in this way is P (j k ), the state (j 1 ,
j 2 , ・ ・ ・, j k , ・ ・ ・, j m ), the steady state probability is P (j 1 ) × P (j 2 ) × ・ ・ ・ × P (j k ) × ・ ・ ・ × P (j m ). In this way, the steady state probability of each state is obtained when the entire system is considered as one Markov process. [Calculation of the transition frequency to the state of interest] (5) Next, the frequency of transition to the state of interest is calculated as the sum of the state probabilities of all possible states multiplied by the transition rate to the state of interest. To be

【0021】すなわち、着目状態を(i1,i2,・・・,ik,
・・・,im)としたとき、それへ遷移可能な状態とは、m
個のサブマルコフプロセスの内の一つに注目し(例え
ば、k番目のサブマルコフプロセス)、そのサブマルコ
フプロセス内にて、状態ik へ遷移可能な状態を列挙
That is, the state of interest is (i 1 , i 2 , ..., I k ,
,, i m ), the transitionable state is m
Focus on one of the sub-Markov processes (for example, the k-th sub-Markov process), and enumerate the states that can transit to the state i k in the sub-Markov process.

【数6】 して、上記(i1,i2,・・・,ik,・・・,im)の内、ik
場所を、これらで置き換えたものであって、これらの置
き換えをkを1からmの全てについて行って得られた状態
である。そして、こうして得られた「着目状態に遷移可
能な状態」から着目状態への遷移の発生頻度は、
[Equation 6] Then, in the above (i 1 , i 2 , ..., i k , ..., i m ), the i k location is replaced by these, and these replacements are made k 1 It is a state obtained by performing all of to m. Then, the occurrence frequency of the transition from the “state capable of transitioning to the state of interest” thus obtained to the state of interest is

【0022】[0022]

【数7】 を、(α)について和を取ったものである。従って、着目
状態(i1,i2,・・・,i k,・・・,im)への遷移の発生頻度
の合計は、
[Equation 7] Is the sum of (α). Therefore, pay attention
State (i1, i2, ・ ・ ・, I k, ・ ・ ・, Im) To the transition
Is the sum of

【0023】[0023]

【数8】 となる。 [着目状態から他の状態への遷移率計算] (6)次に、着目状態から他の何れかの状態への遷移まで
の時間分布であるが、これは、着目状態から他のあらゆ
る状態への遷移率の単純な合計である。従って、各サブ
マルコフプロセスを記述する遷移率行列の要素の内、着
目状態から出て行くものに相当するものを合計すればよ
い。すなわち、
[Equation 8] Becomes [Calculation of transition rate from state of interest to other states] (6) Next, the time distribution from the state of interest to the transition to any of the other states. This is from the state of interest to all other states. Is a simple sum of the transition rates of. Therefore, among the elements of the transition rate matrix that describe each sub-Markov process, those that correspond to those that leave the state of interest may be summed. That is,

【0024】[0024]

【数9】 βは状態ikから遷移する他の状態を表す。 [着目状態に係るシステムダウン頻度及びシステム不稼
働率算出] [システムダウン頻度及びシステム不稼働率累積] (7)かくして、従来技術においてシステムダウン発生頻
度、システム不稼働率を求めるに必要な3つの要素(着
目状態への遷移の発生頻度、着目状態から他の状態への
遷移率、着目状態での許容時間)の内、前2者が求まっ
たこととなる。最後の、着目状態での許容時間は、シス
テム全体の状態と関連付けて記憶手段に記憶しておい
て、システムダウン頻度算出の際に参照すればよい。例
えば、図1の空調システムを図4(a)に示すようなサブ
システムに分割して記述する場合、システム状態は(i1,
i2,i3)となるが、これらと許容時間とを関連付けて記憶
する(例えば、稼働停止空調装置1台の時は許容時間Ti
は2時間)。対応付けテーブルの一例を図6に示す。 (8) 従来技術の式(2)、(3)に基づいてシステムダウン発
生頻度とシステムダウン不稼働率を求める。
[Equation 9] β represents another state transitioning from the state i k . [Calculation of system down frequency and system non-operation rate according to the state of interest] [System down frequency and system non-operation rate accumulation] (7) Thus, in the prior art, three types of system down occurrence frequency and system non-operation rate required The former two of the elements (frequency of transition to the state of interest, transition rate from the state of interest to another state, and permissible time in the state of interest) are obtained. The last allowable time in the state of interest may be stored in the storage means in association with the state of the entire system and referred to when the system down frequency is calculated. For example, when dividing the air conditioning system of FIG. 1 into subsystems as shown in FIG. 4A, the system state is (i 1 ,
i 2 , i 3 ), but these are associated and stored with the allowable time (for example, the allowable time T i when there is one operation-stop air conditioner ).
Is 2 hours). An example of the association table is shown in FIG. (8) The system down occurrence frequency and the system down non-operation rate are calculated based on the prior art equations (2) and (3).

【0025】上記着目状態への遷移の起こる発生頻度、
着目状態から他の状態への遷移率計算、システム信頼性
計算を着目状態が全状態を尽くすまで繰り返す。 (9)次に、着目状態毎のシステムダウン発生頻度とシス
テムダウン不稼働率の和を求める。図8にシステム信頼
性解析装置(実施例1)のブロック図を示す。このシス
テム信頼性解析装置(実施例1)は、システムを構成す
る、互いに挙動の独立な複数(m個)のサブシステムの
遷移率行列(Ak、k=1,・・・,m)を記憶する遷移率行列
Ak記憶手段と、各サブシステムの状態と許容時間とを対
応づけたテーブル(TABk、k=1,・・・,m)を記憶する
テーブルTABk記憶手段と、遷移率行列記憶手段に記憶さ
れている遷移率行列に基づいて、各サブシステムの定常
状態確率を算出する定常状態確率算出手段と、定常状態
確率算出手段で算出された各サブシステムの定常状態確
率を記憶する各サブシステムの定常状態確率記憶手段
と、遷移率行列記憶手段に記憶されている遷移率行列に
基づいて、システムダウン頻度及びシステム不稼動率を
求める際の着目状態を変化させて着目記憶手段に指定し
た着目状態を指示するとともに、システムダウン頻度及
びシステム不稼働率を累積する手段に対して、システム
ダウン頻度とシステム不稼働率の累積を指示する算出ル
ーチン制御手段と、算出ルーチン制御手段の指示した着
目状態を記憶する着目状態記憶手段と、着目状態記憶手
段に記憶された着目状態の定常状態確率を、各サブシス
テムの定常状態確率記憶手段に記憶されている、各サブ
システムの定常状態確率に基づいて算出する、着目状態
の定常状態確率算出手段と、着目状態記憶手段に記憶さ
れた着目状態への遷移頻度を、着目状態の定常状態確率
記憶手段に記憶されている定常状態確率と、遷移率行列
記憶手段に記憶されている遷移率行列に基づいて算出す
る着目状態への遷移頻度算出手段と、着目状態記憶手段
に記憶された着目状態から他の状態への遷移率を遷移率
行列記憶手段に記憶されている遷移率行列に基づいて算
出する着目状態から他の状態への遷移率算出手段と、着
目状態の定常状態確率算出手段の算出した着目状態の定
常状態確率と、着目状態への遷移頻度算出手段で算出し
た着目状態への遷移頻度と、着目状態から他の状態への
遷移率算出手段が算出した着目状態から他の状態への遷
移率と、テーブル記憶手段に記憶している各サブシステ
ムの状態と許容時間とを対応づけたテーブルとに基づい
て、着目状態に係るシステムダウン頻度とシステム不稼
動率を算出する、着目状態に係るシステムダウン頻度と
システム不稼働率算出手段と、着目状態に係るシステム
ダウン頻度とシステム不稼働率算出手段で算出したシス
テムダウン頻度とシステム不稼働率を、算出ルーチン制
御手段の指示に基づいて累積する、システムダウン頻度
及びシステム不稼働率を累積する手段から構成される。 (を解決する実施例2)次に計算の量を削減する実施
例について述べる。
Frequency of occurrence of the transition to the state of interest,
The transition rate calculation from the state of interest to another state and the system reliability calculation are repeated until the state of interest runs out of all states. (9) Next, the sum of the system down occurrence frequency and the system down unavailability for each focused state is calculated. FIG. 8 shows a block diagram of the system reliability analysis device (Example 1). This system reliability analysis device (Embodiment 1) uses a transition rate matrix (A k , k = 1, ..., M) of a plurality of (m) subsystems that constitute a system and have independent behaviors. Transition rate matrix to remember
A k storage means, a table TAB k storage means for storing a table (TAB k , k = 1, ..., m) in which states of each subsystem are associated with allowable times, and a transition rate matrix storage means. Based on the stored transition rate matrix, steady state probability calculating means for calculating the steady state probability of each subsystem, and each subsystem for storing the steady state probability of each subsystem calculated by the steady state probability calculating means Based on the steady state probability storage means and the transition rate matrix stored in the transition rate matrix storage means, the state of interest in determining the system down frequency and the system downtime is changed and designated as the attention storage means. Calculation routine control means for instructing the state and also for accumulating the system down frequency and the system downtime to the means for accumulating the system down frequency and the system downtime, Attention state storage means for storing the attention state instructed by the routine control means, and the steady state probability of the attention state stored in the attention state storage means are stored in the steady state probability storage means of each subsystem. The steady state probability calculating means for the state of interest, which is calculated based on the steady state probability of the system, and the transition frequency to the state of interest stored in the state of interest storing means are stored in the steady state probability storing means of the state of interest. Transition frequency calculation means to the state of interest calculated based on the steady state probability and the transition rate matrix stored in the transition rate matrix storage means, and transition from the state of interest stored in the state of interest storage means to another state The rate is calculated based on the transition rate matrix stored in the transition rate matrix storage means, the transition rate calculation means from the state of interest to another state, and the steady state probability calculation means of the state of interest. The steady state probability of the eye state, the transition frequency to the state of interest calculated by the transition frequency calculation unit to the state of interest, and the state of interest to another state calculated by the transition rate calculation unit from the state of interest to another state Based on the transition rate and a table in which the state of each subsystem stored in the table storage means and the allowable time are associated with each other, the system down frequency and the system downtime related to the state of interest are calculated. The system down frequency and system unavailability calculation means, and the system down frequency and system unavailability calculated by the system down frequency and system unavailability calculation means are accumulated based on the instruction of the calculation routine control means. It is composed of means for accumulating the frequency of system down and the system downtime. (Embodiment 2 for solving the problem) Next, an embodiment for reducing the amount of calculation will be described.

【0026】の実施例を示す方法によって、サブマル
コフプロセスを記述する情報が遷移率行列の形で与えら
れ、かつシステムの状態と許容時間の関連を記憶してお
けば、機械的に信頼性評価を行うことが出来るが、これ
によっても計算量は依然として多くなる。例えば、図9
に示す程度のシステムであっても、サブプロセスmは6
個あり、各サブプロセスを構成する状態nはサブプロセ
ス1から順に、4個、4個、4個、10個、4個、6個
であり、システム全体の状態数は、15360個とな
る。これらについて、で示した方法で計算を行うには
計算量が大きい。そこで、この計算量を計算誤差を評価
しつつ削減する方法について述べる。
According to the method of the embodiment, if the information describing the sub-Markov process is given in the form of a transition rate matrix and the relation between the state of the system and the allowable time is stored, the reliability can be evaluated mechanically. Can be done, but this still increases the amount of calculation. For example, in FIG.
Even if the system is as shown in, the sub-process m is 6
The number of states n constituting each sub-process is 4, 4, 4, 10, 4, and 6 in order from the sub-process 1, and the number of states of the entire system is 15360. For these, the amount of calculation is large to perform the calculation by the method shown in. Therefore, a method of reducing this calculation amount while evaluating the calculation error will be described.

【0027】尚、本発明のの特徴を実施するために
は、サブシステムへの分割は各サブシステムの挙動が相
互に独立という条件のみが満たされれば良いが、の特
徴を実施するためには、以下に述べる条件をもさらに要
する。条件:他のサブシステムを構成する要素に故障が
ないと仮定したとき、あるサブシステムを構成する要素
の故障によって引き起こされる空調装置の可動停止台数
に着目したときに、これらの中には、稼働停止した空調
装置が無い場合と、前空調装置数が稼働停止した場合と
を含むこと。さらに、各サブシステムの要素故障の結果
引き起こされる空調装置の稼働停止数を、(s1,s2,・・
・,sk)とするとき、システム全体の空調能力停止が、空
調装置の稼働台数で表して、max(s1,s2,・・・,sk)で表
されること。
In order to implement the feature of the present invention, the division into subsystems only needs to satisfy the condition that the behaviors of the subsystems are independent of each other. The conditions described below are also required. Condition: Assuming that there are no failures in the elements that make up other subsystems, and when focusing on the number of movable air conditioners that are stopped due to the failure of the elements that make up one subsystem, some of these are This includes cases where there is no stopped air conditioner and cases where the number of previous air conditioners has stopped operating. In addition, the number of air conditioner outages caused as a result of element failure of each subsystem is (s 1 , s 2 , ...
・, S k ), the air conditioning capacity stop of the entire system is represented by max (s 1 , s 2 , ..., s k ) in terms of the number of operating air conditioners.

【0028】この条件は図4(a)に示すようなサブシス
テムへの分割では満たされない。サブシステム1は商用
電源がアップかダウンかに対応する2つの状態をもつ
が、状態がこの内のどちらかであるという情報だけから
は稼働停止した空調装置台数が定まらないからである。
一方、図5(a)に示す様なサブシステムへの分割は、こ
の条件を満たす。サブシステム1においては、商用電源
と予備発電機の双方がダウンした時のみ、稼働停止空調
台数が3で、他の状態の時は0である。また、サブシス
テム2においては、ダウンした空調装置数がそのまま稼
働停止空調装置台数となる。さらに、サブシステム1に
起因する稼働停止空調装置数とサブシステム2に起因す
る稼働停止空調装置数の内大きい方が、システム全体と
してみた場合の、稼働停止空調装置数であるからである
(すなわち、サブシステム1がダウンした場合の稼働停
止空調装置数)。
This condition cannot be satisfied by division into subsystems as shown in FIG. 4 (a). This is because the subsystem 1 has two states corresponding to whether the commercial power source is up or down, but the number of air conditioners that have stopped operating cannot be determined only from the information that the state is one of these states.
On the other hand, the division into subsystems as shown in FIG. 5A satisfies this condition. In the subsystem 1, the number of operation-stop air-conditioners is 3 only when both the commercial power supply and the standby power generator are down, and is 0 in other states. Further, in the subsystem 2, the number of air conditioners that have gone down is the same as the number of air conditioners that have stopped operating. Furthermore, the larger one of the number of operation-stop air conditioners caused by the subsystem 1 and the number of operation-stop air conditioners caused by the subsystem 2 is the number of operation stop air-conditioners in the system as a whole (that is, , The number of air conditioners that are shut down when subsystem 1 goes down).

【0029】サブシステムへの分割がこの条件を満たす
時、サブシステムの状態と稼働停止空調装置数とを組し
て記憶しておけば、システムのあらゆる状態における稼
働停止空調装置数が求められる。サブシステム状態と稼
働停止空調装置数との対応テーブルの一例を図10に示
す。本発明のの特徴の実施の基本的な考え方は、以下
の2つの事実に注目することである。 (1)サブシステムのどれかが、故障しないと仮定する
と、故障するとした場合よりも、システム全体の信頼性
はよくなる。一般的にいえば、このサブシステムをS1,S
2,・・・Smとするとき、それらの中の幾つか(Si1,Si2,
・・・)が故障しないと仮定して解析した結果(結果
1)と、(Sj1,Sj2,・・・)が故障しないと仮定して解析
した結果(結果2)を比較した場合、もし(Si1,Si2,・
・・)⊃(Sj1,Sj2,・・・)(集合として含んでいる)な
らば、結果1の方が結果2よりもよい信頼性を与える。
言い方を変えると、結果2の方が真の値に近い。
When the division into subsystems satisfies this condition, if the subsystem status and the number of shutdown air conditioners are stored in combination, the number of shutdown air conditioners in all states of the system can be obtained. FIG. 10 shows an example of a correspondence table between the subsystem status and the number of operation-stopped air conditioners. The basic idea of implementing the features of the invention is to note two facts: (1) Assuming that one of the subsystems does not fail, the reliability of the entire system will be better than if it did. Generally speaking, we call this subsystem S 1 , S
2 , ... S m , some of them (S i1 , S i2 ,
When comparing the analysis result (result 1) assuming that (...) does not fail and the analysis result (result 2) assuming that (S j1 , S j2 , ...) Does not fail, If (S i1 , S i2 , ・
..) ⊃ (S j1 , S j2 , ...) (included as a set), the result 1 gives better reliability than the result 2.
In other words, result 2 is closer to the true value.

【0030】(2)サブシステムの空調能力の劣化段階は
一般には2つ(すなわち、空調能力に劣化の無い段階
と、完全に失われている段階の2つ)にとどまらない
が、これを下記のように、2つしかないものと擬制す
る。これをサブシステムの1ユニット化ということにす
る。これは、複数の要素からなるサブシステムをあたか
も1ユニットしかないものとして扱うことを意味する。
このように擬制したサブシステムでもともとのサブシス
テムを置き換えたシステムを解析すると、その結果の信
頼性(システムダウン発生頻度と不稼働率)は、真の値
よりも悪くなっている。 (1ユニット化の手順)図11を参照して1ユニット化
の手順を説明する。
(2) Generally, the number of stages of deterioration of the air conditioning capacity of the subsystem is not limited to two (ie, the stage where the air conditioning capacity is not deteriorated and the stage where the air conditioning capacity is completely lost). Like, there is only two. This will be referred to as one unit of subsystem. This means that a subsystem consisting of multiple elements is treated as if it had only one unit.
When we analyze a system in which the original subsystem is replaced with the subsystem thus simulated, the reliability (result of occurrence of system down and unavailability) of the result is worse than the true value. (Procedure for One Unit) The procedure for one unit will be described with reference to FIG.

【0031】着目するサブマルコフプロセスを構成する
状態を、空調能力の劣化にない状態の集合(グループ
1)と、完全に能力を失った状態の集合(グループ2)
に2分する。前者のグループの状態を、i1,i2,・・・,i
k,・・・,iuとし、後者のグループの状態をj1,j2,・・
・,jk,・・・jvとする(u+v=着目するサブマルコフプ
ロセスの状態数)。まず、もともとのサブマルコフプロ
セスの定常状態確率を求める。それをP(i1),P(i2),・・
・,P(iu)、P(j1),P(j2),・・・,P(jv)とする。またこれ
等を各グループ毎に合計したものをQ0,Q1とする。
The states forming the sub-Markov process of interest are the set of states in which the air conditioning capacity is not deteriorated (group 1) and the set of states in which the capacity is completely lost (group 2).
2 minutes. The state of the former group is i 1 ,, i 2 , ..., i
k , ..., i u, and the state of the latter group is j 1 , j 2 , ...
,, j k , ..., j v (u + v = number of states of submarkov process of interest). First, the steady-state probability of the original Sub-Markov process is obtained. P (i 1 ), P (i 2 ), ...
, P (i u ), P (j 1 ), P (j 2 ), ..., P (j v ). The sum of these values for each group is designated as Q 0 and Q 1 .

【0032】次に、これら定常状態確率と、遷移率行列
とから、2つのグループを跨る遷移の発生する頻度を求
める。これは、具体的には以下となる。まず、前者のグ
ループから後者のグループへの遷移の発生する頻度(こ
れをγとする)は以下となる。
Next, from these steady state probabilities and the transition rate matrix, the frequency of occurrence of transitions between two groups is obtained. This is specifically as follows. First, the frequency at which the transition from the former group to the latter group occurs (hereinafter referred to as γ) is as follows.

【0033】[0033]

【数10】 要するに、グループを跨る遷移について、遷移元の定常
状態確率で重み付けをして和を取るのである。同じよう
にして、後者のグループから前者のグループへのグルー
プを跨る遷移の発生頻度δを求める。このようにして求
めたγ、δは図11のように1ユニット化されたマルコ
フプロセスにおける遷移率ではなく、あくまで遷移の発
生頻度である。そこで、これを以下のように調整する。
すなわち、図11におけるλ',μ'を、状態(0,1)にお
ける定常状態確率がQ0,Q1 になり、かつ、状態間の遷移
の発生頻度がγ,δになるように決定する。具体的には
以下の式 Q0=μ'/(λ'+μ') Q1=λ'/(λ'+μ') γ=λ'Q0 δ=μ'Q1 を満たすようにする。尚、この内実質的に意味の有るの
は、後の2式のみである。
[Equation 10] In short, the transitions over the groups are weighted with the steady state probability of the transition source and the sum is calculated. Similarly, the occurrence frequency δ of the transition from the latter group to the former group is obtained. The γ and δ thus obtained are not the transition rates in the Markov process in which one unit is formed as shown in FIG. 11, but are the transition occurrence frequencies. Therefore, this is adjusted as follows.
That is, λ ′, μ ′ in FIG. 11 is determined so that the steady state probabilities in the state (0,1) are Q 0 , Q 1 and the transition frequencies between the states are γ, δ. . Specifically, the following equation Q 0 = μ ′ / (λ ′ + μ ′) Q 1 = λ ′ / (λ ′ + μ ′) γ = λ′Q 0 δ = μ′Q 1 is satisfied. It should be noted that only the latter two equations have practical meaning among them.

【0034】図12を参照して実施例2の手順を説明す
る。以上2つの性質を利用して、挟み撃ちの原理によっ
て、逐次計算精度を向上させる方法が以下である。 (1)システムを構成する各サブシステムについて、特定
サブシステム以外は故障しないと仮定して、システム信
頼性を解析した結果を求める。この解析は、システムが
前記特定のサブシステムのみよりなるシステムであると
して解析すればよい。このようにして、サブシステムの
数だけ解析結果が得られる。 (2)次にこれらの結果を、信頼性の悪いもの(例えば不
稼働率の大きい方)から順序付けし、各サブシステムを
順位付けする。 (3)上記順位付けした中で、最も信頼性の「悪い」サブ
システムのみ、もともとのサブマルコフプロセスとし、
他のサブシステムは1ユニット化したものに置き換えた
システムを解析する。この結果を、結果11とする。 (4)上記において、1ユニット化したサブシステムを故
障しないとしたものとしたシステムを解析し、その結果
を結果10とする。 (5)こうして得られた結果は、結果10(信頼性が良
い)<真の値<結果11(信頼性が悪い)となってい
る。結果10と結果11を比較して両者の差が所定範囲
に収まっていれば、所望の計算精度にての結果が得られ
たものとして計算が終了する。 (6)計算精度が所定に達しなかった場合には、(2)の順序
付けにおいて2番目に悪い信頼性をもたらしたサブシス
テムについても、もともとのマルコフプロセスを採用
し、その他は1ユニット化したシステムを解析し、その
結果を結果21とする。さらに、ここで1ユニット化し
たサブシステムに故障が起きないといしたシステムを解
析し、その結果を結果20とする。この結果、結果10
<結果20<真の値<結果21<結果11となってい
る。この操作を所望の精度になるまで続ければ良い。
The procedure of the second embodiment will be described with reference to FIG. The following is a method of improving the sequential calculation accuracy by the principle of pinching and shooting by utilizing the above two properties. (1) Regarding each subsystem that constitutes the system, the system reliability analysis results are obtained assuming that all subsystems other than the specified subsystem do not fail. This analysis may be performed on the assumption that the system is a system including only the specific subsystem. In this way, as many analysis results as subsystems can be obtained. (2) Next, these results are ordered from the one with the lowest reliability (for example, the one with the highest unavailability), and each subsystem is ranked. (3) Of the above rankings, only the most unreliable "bad" subsystem is the original Sub-Markov process,
The other subsystem analyzes the system replaced with one unit. This result is referred to as a result 11. (4) In the above, the system in which one subsystem is assumed to have no failure is analyzed, and the result is set to result 10. (5) The results thus obtained are as follows: result 10 (good reliability) <true value <result 11 (poor reliability). The result 10 and the result 11 are compared, and if the difference between the two is within the predetermined range, the calculation is terminated assuming that the result with the desired calculation accuracy is obtained. (6) When the calculation accuracy does not reach the prescribed level, the original Markov process is used for the subsystem that brought the second worst reliability in the ordering of (2), and the others are unitized. Is analyzed and the result is designated as result 21. Further, here, a system in which it is assumed that a failure does not occur in the subsystem made into one unit, and the result is set as the result 20. As a result, result 10
<Result 20 <True value <Result 21 <Result 11 This operation may be continued until the desired accuracy is achieved.

【0035】尚、本手順は必ず終了する(全てのサブシ
ステムをフルに記述したサブマルコフプロセスとして解
析すれば、それは近似しない解析に他ならないからであ
る)。図13にシステム信頼性解析装置(実施例2)の
ブロック図を示す。このシステム信頼性解析装置(実施
例2)は、システムを構成する、互いに挙動の独立な複
数(m個)のサブシステムの遷移率行列(Ak、k=1,・・
・,m)を記憶する遷移率行列Ak記憶手段と、各サブシス
テムの状態と許容時間とを対応づけたテーブル(TABk
k=1,・・・,m)を記憶するテーブルTABk記憶手段と、
算出ルーチン制御手段が指示した、1ユニット化すべき
(故障しないと仮定すべきもの)サブシステムを記憶す
る着目サブシステム記憶手段と、着目サブシステム記憶
手段に記憶されているサブシステムを参照し、1ユニッ
ト化手段を用いて、着目サブシステムのみを1ユニット
化した遷移率行列と各サブシステムの状態と許容時間と
を対応づけたテーブル(TABk、k=1,・・・,m)とを請
求項1に記載のシステム信頼性解析装置に入力する入力
遷移率行列及びテーブル選択手段(1)と、請求項1に
記載のシステム信頼性解析装置で生成された結果10を
記憶する結果10記憶手段と、着目サブシステム記憶手
段に記憶されているサブシステムを参照し、着目サブシ
ステム以外のサブシステムに係る遷移率行列及びテーブ
ルとを請求項1に記載のシステム信頼性解析装置に入力
する入力遷移率行列及びテーブル選択手段(2)と、請
求項1に記載のシステム信頼性解析装置で生成された結
果11を記憶する結果11記憶手段と、結果10記憶手
段の結果と結果11記憶手段の結果とを比較したその結
果を算出ルーチン制御手段に通知する判定手段と、判定
手段の判定結果が、所定の誤差の範囲内ならば結果を出
力するように指示し、結果が範囲外ならば、他のシステ
ムを着目サブシステムとして、新たに着目サブシステム
記憶手段に指示する算出ルーチン記憶手段から構成され
る。
It should be noted that this procedure always ends (because if all subsystems are analyzed as fully described Sub-Markov processes, it is nothing but an approximation). FIG. 13 shows a block diagram of a system reliability analysis device (Example 2). This system reliability analysis device (embodiment 2) is a transition rate matrix (A k , k = 1, ...) Of a plurality of (m) subsystems that constitute a system and have independent behaviors.
., M), a transition rate matrix A k storage means and a table (TAB k , which associates the states of each subsystem with the allowable time
table TAB k storage means for storing k = 1, ..., m),
One unit is referred to by referring to the target subsystem storage means for storing the subsystem to be made into one unit (which should be assumed not to fail) instructed by the calculation routine control means and the subsystem stored in the target subsystem storage means. Requesting a table (TAB k , k = 1, ..., m) in which the transition rate matrix in which only the subsystem of interest is integrated into one unit and the state of each subsystem and the allowable time are associated with each other An input transition rate matrix and table selecting means (1) to be input to the system reliability analyzing apparatus according to claim 1, and a result 10 storing means for storing a result 10 generated by the system reliability analyzing apparatus according to claim 1. And a transition rate matrix and table relating to subsystems other than the subsystem of interest by referring to the subsystems stored in the subsystem of interest storage means. 2. An input transition rate matrix and table selecting means (2) to be input to the system reliability analyzing apparatus of claim 1, a result 11 storing means for storing a result 11 generated by the system reliability analyzing apparatus according to claim 1, and a result 10. The result of comparing the result of the storage means with the result of the result 11 storage means is notified to the calculation routine control means, and the result is output if the result of the determination by the judgment means is within a predetermined error range. If it is instructed and the result is out of the range, it is composed of a calculation routine storage means for newly instructing the subsystem of interest as a subsystem of interest.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、複雑なシステム構成を解析する際に、解析
の基礎となるマルコフ過程の状態数が爆発的に増えるこ
となく、計算時間や精度の面で能率的に解析を行なうこ
とができる。
Since the present invention is configured as described above, when analyzing a complex system configuration, the number of states of the Markov process, which is the basis of the analysis, does not increase explosively and the calculation time is reduced. Analysis can be performed efficiently in terms of accuracy and accuracy.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明が適用されるシステムの一例である空調
システムの構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram of an air conditioning system that is an example of a system to which the present invention is applied.

【図2】空調システムのマルコフ遷移図。FIG. 2 is a Markov transition diagram of the air conditioning system.

【図3】状態の繰り返しのイメージを説明する図。FIG. 3 is a diagram illustrating an image of repeated states.

【図4】本発明の実施例1を説明する図。FIG. 4 is a diagram for explaining the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施例2を説明する図。FIG. 5 is a diagram illustrating a second embodiment of the present invention.

【図6】状態と稼動停止空調装置数との対応テーブル
(その1)。
FIG. 6 is a correspondence table (part 1) between the state and the number of operation-stop air conditioners.

【図7】本発明の実施例1のフローチャート。FIG. 7 is a flowchart of the first embodiment of the present invention.

【図8】本発明のシステム信頼性解析装置(実施例1)
のブロック図。
FIG. 8 is a system reliability analysis device of the present invention (Example 1).
Block diagram of.

【図9】本発明が適用されるシステムのやや複雑なシス
テムの構成例。
FIG. 9 is a configuration example of a slightly complicated system to which the present invention is applied.

【図10】状態と稼動停止空調装置数との対応テーブル
(その2)。
FIG. 10 is a correspondence table (part 2) between the state and the number of operation-stop air conditioners.

【図11】サブシステムの1ユニット化を説明する図。FIG. 11 is a diagram for explaining one unitization of a subsystem.

【図12】本発明の実施例2のフローチャート。FIG. 12 is a flowchart of the second embodiment of the present invention.

【図13】本発明のシステム信頼性解析装置(実施例
2)のブロック図。
FIG. 13 is a block diagram of a system reliability analyzer (second embodiment) of the present invention.

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】複数の要素から構成され、これらの要素の
故障パターン毎に決められた許容時間経過後に、初めて
システムダウンと見なされるシステムの信頼性を算出す
るシステム信頼性解析装置であって、 システムを構成する、互いに挙動の独立な複数(m個)
のサブシステムの遷移率行列(Ak、k=1,・・・,m)を記
憶する遷移率行列記憶手段と、 前記各サブシステムの状態と許容時間とを対応づけたテ
ーブル(TABk、k=1,・・・,m)を記憶するテーブル記
憶手段と、 遷移率行列記憶手段に記憶されている遷移率行列に基づ
いて、各サブシステムの定常状態確率を算出する定常状
態確率算出手段と、 前記定常状態確率算出手段で算出された各サブシステム
の定常状態確率を記憶する各サブシステムの定常状態確
率記憶手段と、 遷移率行列記憶手段に記憶されている遷移率行列に基づ
いて、システムダウン頻度及びシステム不稼動率を求め
る際の着目状態を変化させて着目状態記憶手段に指定し
た着目状態を指示するとともに、システムダウン頻度及
びシステム不稼働率を累積する手段に対して、システム
ダウン頻度とシステム不稼働率の累積を指示する、算出
ルーチン制御手段と、 前記算出ルーチン制御手段の指示した着目状態を記憶す
る着目状態記憶手段と、 前記着目状態記憶手段に記憶された着目状態の定常状態
確率を、各サブシステムの定常状態確率記憶手段に記憶
されている、各サブシステムの定常状態確率に基づいて
算出する、着目状態の定常状態確率算出手段と、 前記着目状態記憶手段に記憶された着目状態への遷移頻
度を、前記着目状態の定常状態確率記憶手段に記憶され
ている着目状態の定常状態確率と、遷移率行列記憶手段
に記憶されている遷移率行列に基づいて算出する、着目
状態への遷移頻度算出手段と、 前記着目状態記憶手段に記憶された着目状態から他の状
態への遷移率を遷移率行列記憶手段に記憶されている遷
移率行列に基づいて算出する着目状態から他の状態への
遷移率算出手段と、 前記着目状態の定常状態確率算出手段の算出した着目状
態の定常状態確率と、前記着目状態への遷移頻度算出手
段で算出した着目状態への遷移頻度と、前記着目状態か
ら他の状態への遷移率算出手段が算出した着目状態から
他の状態への遷移率と、テーブル記憶手段に記憶してい
る各サブシステムの状態と許容時間とを対応づけたテー
ブルとに基づいて、着目状態に係るシステムダウン頻度
とシステム不稼動率を算出する、着目状態に係るシステ
ムダウン頻度とシステム不稼働率算出手段と、 前記着目状態に係るシステムダウン頻度とシステム不稼
働率算出手段で算出したシステムダウン頻度とシステム
不稼働率を、算出ルーチン制御手段の指示に基づいて累
積する、システムダウン頻度及びシステム不稼働率を累
積する手段とを有することを特徴とするシステム信頼性
解析装置。
1. A system reliability analysis apparatus comprising a plurality of elements, which calculates the reliability of a system which is considered as a system down for the first time after a lapse of an allowable time determined for each failure pattern of these elements, Multiple, independent behaviors (m) that make up the system
Transition rate matrix storage means for storing the transition rate matrix (A k , k = 1, ..., m) of the subsystems, and a table (TAB k , which associates the states of the subsystems with the allowable times). k = 1, ..., M) table storage means, and steady state probability calculation means for calculating the steady state probability of each subsystem based on the transition rate matrix stored in the transition rate matrix storage means. Based on the transition rate matrix stored in the transition rate matrix storage means, the steady state probability storage means of each subsystem that stores the steady state probability of each subsystem calculated by the steady state probability calculation means, While changing the state of interest when determining the system down frequency and the system downtime and instructing the state of interest specified in the state of interest storage means, the system downtime and the system downtime are accumulated. Calculation routine control means for instructing accumulation of the shutdown frequency and system downtime, attention state storage means for storing the attention state instructed by the calculation routine control means, and the attention state stored in the attention state storage means Steady-state probability is calculated based on the steady-state probability of each subsystem stored in the steady-state probability storage means of each subsystem; The transition frequency to the focused state is calculated based on the steady state probability of the focused state stored in the steady state probability storage means of the focused state and the transition rate matrix stored in the transition rate matrix storage means. A transition frequency calculation means for transitioning to the state of interest, and a transition rate from the state of interest to another state stored in the state of interest storage means are stored in the transition rate matrix storage means. Transition rate calculation means from a focused state to another state calculated based on a transition rate matrix, steady state probability of the focused state calculated by the steady state probability calculation means of the focused state, and transition frequency calculation to the focused state The transition frequency to the focused state calculated by the means, the transition rate from the focused state to another state calculated by the transition rate from the focused state to another state, and each sub stored in the table storage means Based on a table in which the system state and the allowable time are associated with each other, the system down frequency and the system downtime related to the focused state are calculated, the system down frequency related to the focused state and the system downtime calculating means, Accumulates the system down frequency and system downtime calculated by the system downtime and system downtime related to the state of interest based on the instruction of the calculation routine control means. That the system reliability analysis apparatus characterized by having a means for accumulating the system down frequency and system unavailability.
【請求項2】複数の要素から構成され、これらの要素の
故障パターン毎に決められた許容時間経過後に、初めて
システムダウンと見なされるシステムの信頼性を算出す
るシステム信頼性解析装置であって、 システムを構成する、互いに挙動の独立な複数(m個)
のサブシステムの遷移率行列(Ak、k=1,・・・,m)を記
憶する遷移率行列記憶手段と、 前記各サブシステムの状態と許容時間とを対応づけたテ
ーブル(TABk、k=1,・・・,m)を記憶するテーブル記
憶手段と、 算出ルーチン制御手段が指示した、1ユニット化すべき
(故障しないと仮定すべきもの)サブシステムを記憶す
る着目サブシステム記憶手段と、 前記着目サブシステム記憶手段に記憶されているサブシ
ステムを参照し、1ユニット化手段を用いて、着目サブ
システムのみを1ユニット化した遷移率行列と各サブシ
ステムの状態と許容時間とを対応づけたテーブルとを請
求項1に記載のシステム信頼性解析装置に入力する入力
遷移率行列及びテーブル選択手段(1)と、 請求項1に記載のシステム信頼性解析装置で生成された
結果10を記憶する結果10記憶手段と、 前記着目サブシステム記憶手段に記憶されているサブシ
ステムを参照し、着目サブシステム以外のサブシステム
に係る遷移率行列及びテーブルとを請求項1に記載のシ
ステム信頼性解析装置に入力する入力遷移率行列及びテ
ーブル選択手段(2)と、 請求項1に記載のシステム信頼性解析装置で生成された
結果11を記憶する結果11記憶手段と、 結果10記憶手段の結果と結果11記憶手段の結果とを
比較したその結果を算出ルーチン制御手段に通知する判
定手段と、 前記判定手段の判定結果が、所定の誤差の範囲内ならば
結果を出力するように指示し、結果が範囲外ならば、他
のシステムを着目サブシステムとして、新たに着目サブ
システム記憶手段に指示する算出ルーチン記憶手段を有
することを特徴とするシステム信頼性解析装置。
2. A system reliability analysis apparatus comprising a plurality of elements, which calculates the reliability of a system which is considered as a system down for the first time after a lapse of a permissible time determined for each failure pattern of these elements. Multiple, independent behaviors (m) that make up the system
Transition rate matrix storage means for storing the transition rate matrix (A k , k = 1, ..., m) of the subsystems, and a table (TAB k , which associates the states of the subsystems with the allowable times). table storage means for storing k = 1, ..., M), and a target subsystem storage means for storing the subsystem to be made into one unit (which should be assumed not to fail) instructed by the calculation routine control means, By referring to the subsystems stored in the subsystem of interest storage means, by using the unitization means, the transition rate matrix in which only the subsystem of interest is integrated into one unit, the state of each subsystem and the allowable time are associated with each other. An input transition rate matrix and table selecting means (1) for inputting the table to the system reliability analysis apparatus according to claim 1, and a result 10 generated by the system reliability analysis apparatus according to claim 1. The system reliability according to claim 1, wherein the result 10 storage means for storing and a transition rate matrix and a table relating to subsystems other than the subsystem of interest are referred to by referring to the subsystems stored in the subsystem of interest storage means. An input transition rate matrix and table selection means (2) to be inputted to the analysis device, a result 11 storage means for storing the result 11 generated by the system reliability analysis device according to claim 1, and a result 10 result storage means. And the result 11 comparing the result of the storage means with the result, the determination means for notifying the result to the calculation routine control means, and instructing to output the result if the determination result of the determination means is within a predetermined error range If the result is out of the range, another system is set as a target subsystem, and a calculation routine storage unit for newly instructing the target subsystem storage unit is provided. System reliability analyzer.
【請求項3】複数の要素から構成され、これらの要素の
故障パターン毎に決められた許容時間経過後に、初めて
システムダウンと見なされるシステムの信頼性を算出す
るシステム信頼性解析方法であって、 システムを構成する、互いに挙動の独立な複数(m個)
のサブシステムの遷移率行列(Ak、k=1,・・・,m)を記
憶し、 前記各サブシステムの状態と許容時間とを対応づけたテ
ーブル(TABk、k=1,・・・,m)を記憶し、 記憶されている遷移率行列に基づいて、各サブシステム
の定常状態確率を算出し、 算出された各サブシステムの定常状態確率を記憶し、 記憶されている遷移率行列に基づいて、システムダウン
頻度及びシステム不稼動率を求める際の着目状態を変化
させて指定した着目状態を指示するとともに、システム
ダウン頻度及びシステム不稼働率を累積し、 指示した着目状態を記憶し、 記憶された着目状態の定常状態確率を、各サブシステム
の定常状態確率に基づいて算出し、 記憶された着目状態への遷移頻度を、記憶されている着
目状態の定常状態確率と、記憶されている遷移率行列に
基づいて算出し、 記憶された指示した着目状態から他の状態への遷移率を
遷移率行列に基づいて算出し、 算出した着目状態の定常状態確率と、算出した着目状態
への遷移頻度と、算出した着目状態から他の状態への遷
移率と、記憶している各サブシステムの状態と許容時間
とを対応づけたテーブルとに基づいて、着目状態に係る
システムダウン頻度とシステム不稼動率を算出し、 算出したシステムダウン頻度とシステム不稼働率を、累
積することを特徴とするシステム信頼性解析方法。
3. A system reliability analysis method comprising a plurality of elements, which calculates the reliability of a system which is considered to be system down for the first time after a lapse of a permissible time determined for each failure pattern of these elements. Multiple, independent behaviors (m) that make up the system
Table (TAB k , k = 1, ...) that stores the transition rate matrix (A k , k = 1, ..., M) of each subsystem and associates the state of each subsystem with the allowable time. , M) is stored, the steady state probability of each subsystem is calculated based on the stored transition rate matrix, the calculated steady state probability of each subsystem is stored, and the stored transition rate is stored. Based on the matrix, change the state of interest when determining the system down frequency and system downtime and indicate the specified state of interest, accumulate the system down frequency and system downtime, and store the instructed state of interest. Then, the stored steady-state probability of the focused state is calculated based on the steady-state probability of each subsystem, and the transition frequency to the stored focused state is calculated as the stored steady-state probability of the focused state and the stored The transition rate matrix Based on the transition rate matrix, the transition rate from the stored designated state of interest to another state is calculated based on the calculated steady state probability of the focused state, and the calculated transition frequency to the focused state, Based on the calculated transition rate from the state of interest to another state and a table in which the state of each subsystem and the allowable time that are stored are associated with each other, the system down frequency and the system downtime related to the state of interest are calculated. A system reliability analysis method characterized by calculating and accumulating the calculated system down frequency and system non-operation rate.
【請求項4】複数の要素から構成され、これらの要素の
故障パターン毎に決められた許容時間経過後に、初めて
システムダウンと見なされるシステムの信頼性を算出す
るシステム信頼性解析方法であって、 システムを構成する、互いに挙動の独立な複数(m個)
のサブシステムの遷移率行列(Ak、k=1,・・・,m)を記
憶し、 前記各サブシステムの状態と許容時間とを対応づけたテ
ーブル(TABk、k=1,・・・,m)を記憶し、 1ユニット化すべき(故障しないと仮定すべきもの)サ
ブシステムを記憶し、 記憶されているサブシステムを参照し、着目サブシステ
ムのみを1ユニット化した遷移率行列と各サブシステム
の状態と許容時間とを対応づけたテーブル(TABk、k=
1,・・・,m)とを請求項3に記載のシステム信頼性解析
方法の遷移率行列及びテーブルを選択して入力とし、 請求項3に記載のシステム信頼性解析方法で生成された
結果10を記憶し、 記憶されているサブシステムを参照し、着目サブシステ
ム以外のサブシステムに係る遷移率行列及びテーブルと
を選択して請求項3に記載のシステム信頼性解析方法の
入力とし、 請求項3に記載のシステム信頼性解析方法で生成された
結果11を記憶し、 結果10と結果11の結果とを比較したその結果を判定
して通知し、 判定結果が、所定の誤差の範囲内ならば結果を出力する
ように指示し、結果が範囲外ならば、他のシステムを着
目サブシステムとして、新たに着目サブシステムを指示
し、前記手順を繰り返すことを特徴とするシステム信頼
性解析方法。
4. A system reliability analysis method, comprising a plurality of elements, for calculating the reliability of a system which is considered as a system down for the first time after a lapse of an allowable time determined for each failure pattern of these elements, Multiple, independent behaviors (m) that make up the system
Table (TAB k , k = 1, ...) that stores the transition rate matrix (A k , k = 1, ..., M) of each subsystem and associates the state of each subsystem with the allowable time. , M) is stored, subsystems that should be unitized (things that should be assumed not to fail) are stored, the stored subsystems are referenced, and only the subsystem of interest is converted into a unit and the transition rate matrix and each A table (TAB k , k =) in which subsystem states and allowable times are associated with each other.
, ..., m) and the transition rate matrix and table of the system reliability analysis method according to claim 3 are selected as input, and the result generated by the system reliability analysis method according to claim 3 10. The system stores 10 and refers to the stored subsystems, selects a transition rate matrix and a table relating to subsystems other than the subsystem of interest, and selects the table as the input of the system reliability analysis method according to claim 3. The result 11 generated by the system reliability analysis method according to Item 3 is stored, the result obtained by comparing the result 10 with the result 11 is determined and notified, and the determination result is within a predetermined error range. Then, if the result is out of the range, if the result is out of the range, another system is set as the target subsystem, a new target subsystem is specified, and the above procedure is repeated, and the system reliability analysis method is characterized. .
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