系统可靠性建模与分析的理论与方法研究

Nowadays, many important engineering and projects, for example, aerospace projects, aeronautics equipment, high-speed trains, nuclear power plants, intelligent manufacture and so forth, have complex structures, multi-functions, multi-dimensional operational data and diverse operational environments, which may cause some difficulties on modeling and analysis of reliability for the traditional reliability, they also bring some new challenges and opportunities on system reliability theory and applications.. This project shall do the researches on new theory and methods on reliability modeling, reliability analysis and assessment, reliability optimization on systems based on various data resulting from system design, operation and expert’s experience and by considering system maintenance and safety comprehensively under various different operational environments, failure rules, human behaviors and safety risks for all phases of system life cycle. Meanwhile, various effective ways for new theory and methods will also be studied.. All researches in the project are hot, interesting and difficult problems in the present reliability field in the world. The new theory and methods to be proposed are the results of developments and distillation of several-decade researches of our group, which may not only extend new reliability theory and applications and enrich the reliability theoretical system and scope, but also promote the level of reliability theory and applications in our country.

先进的航空航天装备、高速轨道交通、清洁核能和智能制造系统等重大前沿工程的复杂结构、多样化功能、多维运行数据和多变运行环境，突破了传统系统可靠性建模及分析理论应用范畴，给系统可靠性理论研究带来了新的挑战与机遇。. 本项目针对系统全寿命周期各个阶段不同的运行环境、故障准则、人的行为及安全风险，基于系统设计、运维数据和专家经验等多源数据，综合考虑系统维修性和安全性，研究系统可靠性建模、系统可靠性分析与评估、系统可靠性优化的新理论和新方法，并探讨新理论和方法的多种有效应用途径。. 本项目涉及的研究问题属于当前国际可靠性领域的难点、热点和焦点，项目研究和提出的系统可靠性建模与分析的新理论、新方法是申请人及合作者从事可靠性研究工作三十年积累的发展和升华，其不仅可以拓展可靠性理论的应用范畴、丰富可靠性理论体系和内涵，而且也会对我国系统可靠性理论水平的发展起到积极的推动作用。

本项目以实际工程为背景，针对系统全寿命周期的各阶段，研究了系统可靠性建模、分析、评估、优化的新理论与方法。. 主要研究内容有：.（1）.离散和连续状态系统可靠性建模理论与方法；.（2）.系统可靠性指标建立与分析；.（3）.系统可靠性分析、评估、设计优化和检测与维修优化理论与方法；.（4）.成果初步应用。. 主要研究成果有：.（1）.发展了聚合随机过程理论与方法、随机点过程理论与方法、马尔可夫过程嵌入方法，随机微分方程理论与方法，对离散多状态、连续状态、退化系统建立了 . 若干新的系统可靠性模型，给出了相应的指标评估计算公式；.（2）.提出了若干系统可靠性新指标，例如，新可用度指标、区间可用度、动态重要度等，并给出了相应的测度计算公式；.（3）.提出了基于重要度的优化理论与方法、构建了自修复下的优化模型等可靠性优化问题，并给出了优化解的解析解或数值算法。.（4）.构建了若干类平衡系统的系统可靠性模型，并给出了相应平衡系统可靠性测度与评估计算公式。.（5）.提出了若干新的Signature概念，给出了适合于一般情形下的马氏过程计算Signature方法,同时也给出了相关Signature的许多随机性质。.（6）.构建了若干新Hawkes过程，例如，部分自激Hawkes过程，给出了相应的稳态条件；在Hawkes过程矩的计算方面给出了开创性的方法；首次给出了一类非线性Hawkes过程的均值解析解。同时，也给出了线性 Hawkes过程的均值的数值求解方法。.（7）.网络级联失效方面，提出了四种经典动力学多节点扰动网络失效规模解析计算方法，分别给出了依赖网络一级相变和二级相变临界条件的解析表达式。.（8）.提出了若干虚拟寿命过程，并给出了在维修优化方面的应用。提出了若干关于虚拟寿命研究建议。.（9）.开创性地构建了冲击损伤演化过程，构建了新的相关系统可靠性模型及可靠性评估方法。.（10）.部分研究成果应用于国家工程和医学领域（四个应用）。. 本项目的研究不仅拓展了可靠性理论的应用范畴、丰富可靠性理论，而且对可靠性的发展起到了积极的推动作用。