Daochuan Ge
Metoda symulacji numerycznej oparta na pojęciu zakresów uszkodzeń sekwencyjnych służąca do obliczania niezawodności układów modelowanych metodą silnie sprzężonych dynamicznych drzew błędów
Zachowania uszkodzeniowe wielu działających w rzeczywistości układów są bardzo złożone i zależą od sekwencji w jakiej występują uszkodzenia. Zachowania takie można modelować za pomocą silnie sprzężonych dynamicznych drzew błędów (DFT). Istniejące podejścia do rozwiązywania DFT, takie jak metody markowowskie oparte na pojęciu przestrzeni stanów i metody oparte na zasadzie włączeń i wyłączeń mają swoje ograniczenia:albo borykają się z problemem eksplozji przestrzeni stanów albo są narażone na eksplozję kombinatoryczną. Dodatkowo, podejścia markowowskie stają się niedostępne, gdy elementy składowe mają niewykładnicze rozkłady czasu do uszkodzenia, co ma miejsce w przeważającej części układów spotykanych w rzeczywistości. Aby przezwyciężyć mankamenty powyższych metod, zaproponowano metodę symulacji numerycznej opartą na pojęciu zakresów uszkodzeń sekwencyjnych (sequence failure regions, SFR). Proponowana metoda znajduje zastosowanie w modelowaniu systemów nienaprawialnych o elementach, które charakteryzuje arbitralnie przyjęty rozkład czasu do uszkodzenia. Metodę można stosować w modelowaniu opartym zarówno na uogólnionej sekwencji niezdatności (generalizedcut sequence), jak również silnie sprzężonych DFT. Wyniki uzyskane w przedstawionym przykładzie potwierdzają zasadność proponowanego przez nas podejścia.
SFRs-based numerical simulation for the reliability of highly-coupled DFTS
The failure behaviors of many real-life systems are very complex and sequence-dependent, and can be modeled by highly-coupled dynamic fault trees (DFTs). Existing approaches for solving DFTs, such as Markov state-space-based or inclusion-exclusion based methods all have their disadvantages. They either suffer from the problem of state space explosion or are subjected to the combination explosion. Additionally, Markov-based approaches become unavailable when components follow non-exponential time-to-failure distributions which prevail in real-life systems. To overcome shortcomings of the methods mentioned above, SFRs (Sequence Failure Regions)-Based numerical simulation approach is first proposed. The proposed method is applicable for a generalized cut sequence as well as highly-coupled DFTs modeling non-repairable systems with arbitrary time-to-failure distributed components. The results of the validation example indicate the reasonability of our proposed approach.
A numerical simulation method for a repairable dynamic fault tree
Dynamic fault trees are important tools for modeling systems with sequence failure behaviors. The Markov chain state space method is the only analytical approach for a repairable dynamic fault tree (DFT). However, this method suffers from state space explosion, and is not suitable for analyzing a large scale repairable DFT. Furthermore, the Markov chain state space method requires the components’ time-to-failure to follow exponential distributions, which limits its application. In this study, motivated to efficiently analyze a repairable DFT, a Monte Carlo simulation method based on the coupling of minimal cut sequence set (MCSS) and its sequential failure region (SFR) is proposed. To validate the proposed method, a numerical case was studied. The results demonstrated that our proposed approach was more efficient than other methods and applicable for repairable DFTs with arbitrary time-to-failure distributed components. In contrast to the Markov chain state space method, the proposed method is straightforward, simple and efficient.