某大型装置现场可靠性的贝叶斯分析

周 瑜，寇 纲，尔古打机

(1.内蒙古大学经济管理学院，内蒙古 呼和浩特 010021；2.西南财经大学工商管理学院，四川 成都 611130；3.西南民族大学电气工程学院，四川 成都 610041)

某大型装置现场可靠性的贝叶斯分析

周 瑜1，寇 纲2，尔古打机3

(1.内蒙古大学经济管理学院，内蒙古 呼和浩特 010021；2.西南财经大学工商管理学院，四川 成都 611130；3.西南民族大学电气工程学院，四川 成都 610041)

可靠性、维修性和可用性是描述复杂装置质量属性的三个重要指标。在某大型装置的现场故障和维修数据的经验分析基础上，运用分段线性模型确定了装置可靠性改进趋势。针对装置现场故障和维修数据的小样本问题，给出了装置现场可靠性和维修性的贝叶斯模型，并用WinBUGS软件对其进行了求解计算。继而分析给出了装置可用性最恰当描述——任务可用度的闭合表达形式。最后，通过与极大似然法进行对比，发现应用贝叶斯方法分析该大型装置现场可靠性更有效。

现场可靠性；维修性；任务可用度；贝叶斯

1 引言

大型复杂装置一般由机、电、液等多类型组件或子系统组成，导致装置的失效机理和失效模式的多样化。这也给装置的可靠性评估带来了困难。尤其是处于研发和样机试验阶段的装置，其小子样问题使可靠性评估困难倍增[1]。随着研究的深入，模糊理论、仿真方法和贝叶斯方法等得到了广泛应用，并取得了显著效果[2-6]。由于本文的研究对象——某大型装置正处于样机试验阶段，其环境应力高，运行和试验的成本高等特点致使其现场可靠性数据收集困难。为了减小数据样本对可靠性评估精度的影响，故采用了贝叶斯方法。

此外，该大型装置的性能指标体系复杂。除了采用最主要的可靠性指标来衡量装置在给定环境和条件下完成规定功能的能力外，还采用维修性衡量装置在规定的时间和条件下恢复和保持规定状态的能力，以及采用可用性衡量在任一时刻下装置能够执行和完成规定功能的能力[7-8]。对于该装置可靠性、维修性和可用性三个重要指标，赵炤和金光等[4]应用面向对象的多重建模方法建立了装置可靠性仿真环境，主要从装置的微观层面仿真和测试结构、环境参数变化时对其可靠性产生的影响。赵建印和孙权等[9]就金属化膜脉冲电容器的可靠性进行了分析，并给出了该电容器的加速退化失效模型。彭宝华和孙权等[10]则研究了整个放大器系统的可靠性问题。

大型系统的研制与实验过程实际上是一个可靠性增长过程[11]，而可靠性增长则是指出现故障率降低或平均无故障工作时间增长的现象。为了克服小子样问题和有效利用其他先验信息，在已有研究中广泛采用贝叶斯方法[11, 12]对可靠性增长过程进行分析。针对该大型系统，彭宝华等[13]就采用贝叶斯方法评定了装置能源模块的可靠性增长。然而，在这些研究中对维修性以及可用性的建模和分析较少。同时，该装置可用性建模具有停机时间限约束，描述这类装置的最恰当模型为任务可用度[14]。此外，维修性和可靠性的变化趋势还与运行时间相关[15]。因此，本文在某大型装置现场故障和维修数据的经验分析基础上，运用分段线性模型确定了装置可靠性改进趋势。针对装置现场故障和维修数据的小子样问题，给出了装置现场可靠性和维修性的贝叶斯模型，并用WinBUGS (Bayesian Inference Using Gibbs Sampling, WinBUGS)软件对其进行了求解计算。继而分析给出了装置可用性最恰当描述——任务可用度的闭合表达形式。最后，将与极大似然法的分析结果进行比较。

根据具体的研究内容，本文剩余部分的结构安排如下：第2节介绍该大型装置和数据信息；第3节对该大型装置的现场可靠性进行经验分析；第4节应用贝叶斯方法进行任务可用度分析；第5节总结全文。

1003-207(2016)11-0170-07

10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2016.11.020

2015-06-03；

2015-10-20

国家自然科学基金资助项目(71222108,71373216,71471149,71501103)；内蒙古大学高层次人才引进科研启动项目(5145131)；内蒙古自然科学基金资助项目(2015BS0705)

寇纲(1975-)，男(汉族)，江西上饶人，西南财经大学工商管理学院教授，博士，博士生导师，研究方向：商务智能、应急管理，Email: kougang@swufe.edu.cn.

O213.2

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