基于多狀態(tài)故障樹的艦船裝備可靠性分析方法*

董正瓊，李晨陽，唐少康，聶 磊*，周向東

（1.湖北工業(yè)大學(xué)，武漢 430068；2.湖北省現(xiàn)代制造質(zhì)量工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，武漢 430068）

0 引言

艦船裝備是現(xiàn)代海上軍事力量的重要體現(xiàn)，其性能愈發(fā)強(qiáng)大，其結(jié)構(gòu)與系統(tǒng)也愈發(fā)復(fù)雜，故對(duì)艦船裝備開展可靠性分析，掌握其工作狀態(tài)，對(duì)于提升維修保障能力以及時(shí)刻保持作戰(zhàn)能力具有非常重要的意義。一般而言，傳統(tǒng)的艦船裝備可靠性分析［1-2］研究?jī)H考慮了正常和故障兩種狀態(tài)，但其單元部件受惡化環(huán)境影響或長(zhǎng)時(shí)間工作導(dǎo)致性能下降后，還可能呈現(xiàn)出介于完全工作與完全失效之間的過渡狀態(tài)［3］；此外，在艦船結(jié)構(gòu)的表決系統(tǒng)［4］中，處于正常工作的單元部件越多，其性能則越強(qiáng)，而根據(jù)正常工作的單元部件數(shù)目不同，系統(tǒng)同樣可能處于正常、帶故障運(yùn)行或故障狀態(tài)。為此，對(duì)艦船裝備進(jìn)行可靠性分析時(shí)，為更貼合其實(shí)際工作情況，可進(jìn)一步考慮系統(tǒng)和單元部件的多狀態(tài)變化過程，從而總結(jié)出其性能退化趨勢(shì)，找出系統(tǒng)性能降低的內(nèi)在原因，為維修決策給出預(yù)見性指示，進(jìn)而更好地為使用艦船裝備及其維修保障能力提升提供新思路。

目前，已有諸多學(xué)者針對(duì)艦船裝備開展了多狀態(tài)系統(tǒng)的可靠性分析工作，并取得了較為豐碩的研究成果［5-6］。例如，文獻(xiàn)［4］以艦船電力系統(tǒng)為例，將馬爾科夫過程與通用生成函數(shù)方法相結(jié)合，建立了“k-out-of-n”多狀態(tài)系統(tǒng)可用性模型，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的可用度估算。文獻(xiàn)［7］以艦船動(dòng)力系統(tǒng)為對(duì)象，在考慮性能退化的多狀態(tài)可靠性分析理論基礎(chǔ)上，定義了系統(tǒng)和單元部件多狀態(tài)可靠性函數(shù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)系統(tǒng)可靠性的變化規(guī)律進(jìn)行分析。……