esittely
Hydraulijärjestelmällä on edut: suuri teho, pieni koko, kevyt paino, nopea reagointi, korkea tarkkuus ja jäykkyys kuormituksen estämiseksi. Se on usein kaikenlaisten laitteiden ja järjestelmien ohjauksen ja voimansiirron ydin. Hydraulijärjestelmällä on suuri vikaantumisaste. Jos sitä ei käsitellä ajoissa vian jälkeen, se vaikuttaa tuotantoon, mikä johtaa suurempiin taloudellisiin menetyksiin. Siksi sen tehokkaan luotettavuusanalyysin ja vianmääritysmenetelmien tutkimus on usein avain teollisuuden tekniikan täydellisyyteen [1].
Fault Tree Analysis (FTA) -menetelmällä pyritään luomaan näiden tapahtumien välinen suhde järjestelmän vikojen ja vikojen suorien ja epäsuorien syiden välisen suhteen perusteella ja määrittämään järjestelmän vian syy Erilaisia mahdollisia yhdistelmiä esiintyvyyden arvioimiseksi järjestelmätapahtumien ja analyyttisen menetelmän pohjatapahtuman merkitys.
1960-luvun alussa Bell Labs käytti ensin FTA-menetelmää ennustamaan miliisin ohjusten laukaisujärjestelmän satunnainen vika. Siitä lähtien Yhdysvaltain Boeing on kehittänyt FTA-tietokoneohjelman lentokoneiden suunnittelun parantamiseksi. 1970-luvun alussa Massachusetts Institute of Technology (MIT) suoritti ydinturvallisuusanalyysin käyttäen vapaakauppasopimus- ja tapahtumapuuanalyysiä ja päätyi siihen, että ydinenergia on erittäin turvallinen energialähde. Tämän raportin julkaiseminen aiheutti suurta vaikutusta useilla aloilla ja edisti vikapuuanalyysimenetelmää ilmailu- ja ydinenergiasta elektroniikan, kemianteollisuuden ja koneiden teollisuuden aloille [2].
Tällä hetkellä vapaakauppasopimusmenetelmää on sovellettu kaikilla kansantalouden aloilla, sillä sillä on tärkeä rooli järjestelmän luotettavuuden ja turvallisuuden parantamisessa, ja sillä on monenlaisia kehitysnäkymiä [3]. FTA: sta on tullut yksi tehokkaista menetelmistä hydraulijärjestelmän luotettavuudessa, ennustamisessa ja analysoinnissa, vika-analyysissä ja diagnoosissa.
1 perinteinen vapaakauppasopimus
1.1 perusominaisuudet
Boolen algebran ja todennäköisyysteorian perusteella vapaakauppasopimus käyttää GG: tä, tapahtumia GG: tä; edustamaan vikojen ja GG: n todennäköisyyttä; logiikkaportit" kuvaamaan komponenttien vikojen välisiä suhteita. Tapahtuma on kuvaus järjestelmän ja sen komponenttien tilasta. Yleisesti käytetyt logiikkaportit ja AND, OR, äänestysovi, kielletyt ovet ja XOR-portit.
FTA-menetelmän on ratkaistava kvalitatiivisessa ja kvantitatiivisessa analyysissä asetettu vähimmäisleikkaus. Järjestelmävikapuun logiikkaporttien yhdistelmän mukaan rakennefunktio kirjoitetaan ulos ja ylimmän tapahtuman esiintymistodennäköisyys lasketaan disjoint-prosessoinnilla kunkin tapahtuman tärkeyden laskemiseksi edelleen.
Leikatut sarjat (tiejoukot) ovat kokoelma joitain vikapuun pohja tapahtumista. Ylimpien tapahtumien on tapahduttava (ei tapahdu), kun nämä alimmat tapahtumat tapahtuvat samanaikaisesti (ei tapahdu). Jos pohjatapahtumassa oleva leikkausjoukko (tiejoukko) poistetaan mielivaltaisesti leikkausjoukosta (tiejoukko), tällainen leikkausjoukko (tiejoukko) on vähimmäisleikkausjoukko (tien vähimmäisjoukko).
Rakennefunktio on Boolen funktio, joka edustaa järjestelmän tilaa. Jos järjestelmän ylimmän tapahtuman tila käyttää tilamuuttujia, rakennefunktio on tapahtuman tilamuuttujien funktion loppu. Yleensä kun vikapuu annetaan, rakennefunktio voidaan kirjoittaa suoraan vikapuun mukaan. Lauseke on kuitenkin monimutkainen ja pitkä. Siksi varsinaisessa laskennassa rakennefunktio ilmaistaan pienimmällä leikkausjoukolla tai pienimmällä polkujoukolla.
1.2 FTA hydraulijärjestelmässä
Suurin osa hydraulijärjestelmistä voidaan luokitella tandemjärjestelmiksi. Vikapuut koostuvat usein TAI-portista. Yhden tapahtuman esiintyminen johtaa yleensä huipputapahtumaan [4]. Varsinainen järjestelmä ei kuitenkaan voi yksinkertaisesti aloittaa kaikkien hydraulisten komponenttien luotettavuuden parantamisesta, mikä johtaa ajan ja resurssien tuhlaamiseen. Hydraulijärjestelmän heikoilla lenkkeillä on merkittävä vaikutus järjestelmän luotettavuuteen. Järjestelmän luotettavuus riippuu siitä, ennustetaanko heikkojen lenkkien sijainti ja vaikutuksen aste tarkasti. FTA-menetelmä voi auttaa selvittämään järjestelmän vikatilat ja järjestelmän heikot lenkit. Järjestelmän vikatodennäköisyyden kvalitatiivinen ja kvantitatiivinen analyysi ja laskenta sekä muut luotettavuusindeksit tarjoavat perustan hydraulijärjestelmän luotettavuuden parantamiselle ja arvioinnille [5].
Esimerkiksi jotkut vikaoireet ja vikalähteet eivät ole henkilökohtaisia vastauksia, usein porrastuksen ja päällekkäisyyden ilmiön kanssa, ja vianmääritys on vaikeampi. FTA-menetelmä tunnistaa kaikki ylimmän tapahtuman vikatilat etsimällä ylimmän tapahtuman syytä ja syiden yhdistelmää, mikä voi auttaa tunnistamaan hydraulijärjestelmän mahdolliset viat vianmäärityksen ohjaamiseksi ja suunnittelun ja huollon parantamiseksi liuos [6].
Perinteisellä vapaakauppasopimusmenetelmällä on seuraavat puutteet: Ensinnäkin järjestelmän luotettavuutta analysoitaessa perinteisessä vapaakauppasopimusmenetelmässä otetaan huomioon, että osalla on vain kaksi toimintatilaa tai epäonnistuminen, eikä se voi arvioida tarkasti järjestelmän luotettavuutta. Toiseksi perinteisessä FTA-menetelmässä käytetään Boolen algebraan perustuvaa, on välttämätöntä tietää tarkasti suhde osan vikaantumistodennäköisyyden ja vikatapahtuman välillä, ja osan todennäköisyysarvoon tarvitaan paljon tilastotietoja todennäköisyyden saamiseksi arvo. Ympäristön epäselvyys ja tietojen epätarkkuus vaikuttavat osien esiintymisen todennäköisyyteen ja käsittelevät osien esiintymisen todennäköisyyttä tarkana arvona, mikä tuo suurta virhettä vikapuun kvantitatiiviseen laskentaan. Lopuksi, kun vikapuu on yksinkertaistettu, on olemassa paljon ei-leikkaavia prosesseja, laskenta on erittäin valtava, ja joskus on vaikea saada vikapuun vähimmäisleikkausjoukkoa.
2 sumea vapaakauppasopimus
Hydraulijärjestelmä on monimutkainen epälineaarinen mekaanisen, sähköisen ja nestekytkennän järjestelmä. Vikamuodot ja vikamekanismit ovat monimutkaisia ja erilaisia. On vaikea määritellä tarkasti vian syytä ja vikaantumisastetta [7]. Sumeajoukon teorian soveltaminen hydraulijärjestelmään, vapaakauppasopimus, heijastaa paitsi itse todennäköisyyden sumuvuutta myös mahdollistaa todennäköisyyksien osoittamisen tietyssä virhetasossa, mutta myös kohtaus ja kokeelliset tiedot insinöörien ja teknikoiden kokemuksella voidaan Yhdistettynä voit. Se voi ratkaista vian todennäköisyyden epäselvyyden ja epävarmuuden paremmin, vähentää vian todennäköisyyden tarkan arvon saamisen vaikeuksia ja sillä on suurempi joustavuus ja sopeutumiskyky.
Sumea FTA-menetelmä peittää perustapahtumien esiintymistodennäköisyyden vikapuussa, hyväksyy sumeat numerot korvaamaan tarkat todennäköisyysarvot ja käyttää edelleen perinteisen vikapuun AND- ja OR-portteja, mutta esittelee sumean operaattorin perinteinen logiikkaoperaatio, Aseta ylimmän tapahtuman sumea todennäköisyys ja sen jäsenfunktiojakauma sekä kvantitatiivinen analyysi laskemalla sumean merkityksen aste.
Sumeat luvut ovat käsitteellisen sumeuden tai erilaisten sumeiden tekijöiden vaikutuksen aiheuttamia epävarmuustekijöitä. Sumeat luvut kuvaavat todennäköisyysarvoja ja korostavat ihmisten subjektiivista roolia vapaakauppasopimuksessa. On olemassa monia sumeiden numeroiden muotoja, kuten kolmiomaiset sumutetut numerot, puolisuunnikkaan muotoiset sumut, LR sumeat numerot, normaalit sumutetut numerot, intervallisumunumerot ja kieliarvot [8]. Hydraulijärjestelmäsuunnittelukäytännössä, kun suuri määrä tilastotietoja, voit määrittää pohjatapahtuman todennäköisyyden tarkan todennäköisyyden; kun tilastotietojen puute, todellisen tilanteen mukaan erilaisilla sumeilla numeroilla ja kieliarvoilla edustamaan ja yhdistämään asiantuntijakyselyä tapahtuman lopun todennäköisyyden arvioimiseksi [9]. Vapaakauppasopimuksen helpottamiseksi pohjatapahtuman todennäköisyyden eri muodot tulisi normalisoida. Koska trapetsin muotoinen sumea luku on paloittain lineaarinen jakauman jäsenfunktio, algebrallinen toiminta on suhteellisen yksinkertainen. Se on intuitiivinen ja helppo muuntaa muunlaiset sumeat numerot puolisuunnikkaan sumeiksi numeroiksi [10].
Laajennusperiaatteen käyttäminen ylimmän tapahtuman sumean todennäköisyyden jäsenyysfunktion määrittämiseksi on itse asiassa matemaattinen ohjelmointiongelma, joka kohdata usein erilaisia sumeita operaatioita, kuten sumean lukujen neljä aritmeettista. Monimutkaisissa järjestelmissä rakennefunktion ulottuvuus Hyvin korkea, optimaalinen ratkaisu ohjelmointitehtävään kohtaa yleensä matemaattisia ongelmia. Sitten se tuottaa sumean laskennan tulokset ovat uskottavia ja uskottavia asteita, jotka ovat&", diffusoituvia GG"; ja erityyppiset jäsenfunktiot sumean todennäköisyyden jakosuodon laskemisesta ja niin edelleen. Tästä syystä [11] otti käyttöön konvoluutiofuzzy-operaattoriin perustuvan menetelmän, joka johti asteittaiseen tuotosummaluvun reunajäsenyyden katoamiseen. Hylkäämällä epätodennäköiset elementit reunalla, äärellisen haarajoukon laajennus voitaisiin kompensoida tehokkaasti, toisin sanoen&"diffuusio GG"; kapenee. Eri tyyppisten sumeiden todennäköisyyksien kytkentäongelman ratkaisemiseksi viite. [12] otti käyttöön menetelmän kohdealueen jäsenyystason jakamiseksi ensin kohdealueen jälkeen ja punnitsi sitten leikkauspiste laajennetulla periaatteella ja hämärtää operaattoria. Kohdassa [13] hyväksytään intervallitoiminto jokaiselle sumean lukujen λ-katkaisulle, joka vastaa laajennettua periaatetta. Ottamalla erilaiset λ-arvot voidaan saada järjestelmän vikaantumisen todennäköisyysväli eri luotettavuustasoilla.
Perinteisten logiikkaporttien vuoksi yllä olevan sumean FTA-menetelmän on vielä selvitettävä vikamekanismi ja löydettävä tapahtumayhteys. Käytännössä epäonnistumismekanismi ja tapahtumien yhteys ovat usein epävarmoja. Lisäksi erilainen epäonnistumisaste tuo erilaisia seurauksia, perinteinen sumea vapaakauppasopimus ei voi kuvata epäonnistumisasteen vaikutusta järjestelmään. Näiden ongelmien ratkaisemiseksi kirjallisuudessa [14] esiteltiin TS: n fuzzy-malli vapaakauppasopimukseen, kuvattiin komponenttien vikatodennäköisyys sumeana todennäköisyytenä, kuvattiin tapahtumien välinen suhde TS-porttina ja kuvattiin vian aste sumeana numerona, vastaavasti osan Sumu sumea mahdollisuus ja epäonnistumisaste mukaan lasketaan päällekkäisen tapahtuman sumea todennäköisyys. Kirjallisuudessa [15] sovellettiin tätä TS-sumea FTA-menetelmää hydraulijärjestelmään ja saavutettiin hyviä tuloksia.
3 Tärkeysanalyysi
Tärkeys on tärkeä indeksi vikapuun kvantitatiivisessa analyysissä. Sitä ei voida käyttää vain järjestelmän luotettavuusanalyysiin, vaan sitä voidaan käyttää myös järjestelmän optimoinnin suunnittelu- ja ohjausjärjestelmässä ylläpitoa ja diagnoosia varten. Tärkeys kuvaa osuutta ylimpään tapahtumaan komponenttivian sattuessa. Perinteisen vikapuun merkitystä on pääasiassa kolmenlaisia: rakenteellinen merkitys, todennäköisyyden merkitys ja kriittinen merkitys. Rakenteellinen merkitys määritellään komponentin' avaintekijöiden osuutena jäljellä olevien komponenttien kokonaiskomponenttien kokonaismäärästä, mikä heijastuu tapahtuman sijainnin tärkeydessä vikapuun loogisessa rakenteessa riippumatta tapahtuman todennäköisyys. Todennäköisyyden tärkeys määritellään ylätapahtuman esiintymistodennäköisyyden osittaiseksi johdannaiseksi pohjatapahtuman esiintymistodennäköisyyteen, mikä heijastaa kunkin alimman tapahtuman tilan vaikutusastetta järjestelmän tilaan. Kriittinen merkitys määritellään osan vikatodennäköisyyden muutosnopeuden ja sen aiheuttaman huipputapahtuman vikaantumistodennäköisyyden muutosnopeuden suhteena. Se heijastaa myös pohjatapahtuman todennäköisyyden vaikutusta ylempään tapahtumaan ja alatapahtuman epäluotettavuutta.
Perinteinen vikapuun tärkeysanalyysi perustuu kahden tilan oletukseen, mutta todellinen järjestelmä ilmenee usein erilaisina vikatiloina ja erilaisina vikatasoina. Monitilajärjestelmien luotettavuusvaatimusten täyttämiseksi kirjallisuudessa [16] laajennetaan perinteisten kahden valtion järjestelmäkomponenttien merkitys monitilajärjestelmiin ja esitetään monitilajärjestelmä, joka perustuu järjestelmän horisontaaliseen tapahtumaan tai tilatapahtumaan. Rakenteellisen merkityksen ja todennäköisyyden tärkeyden yleinen määritelmä ja sen laskentamenetelmä ovat kahden valtion järjestelmän komponenttien tärkeyden mukaiset.
Komponenttitilojen vaikutuksen paljastamiseksi itse tilaan ja koko monitilajärjestelmän vikaantumiseen kirjallisuus [17], joka perustuu olettamukseen, että järjestelmän osia ei voida korjata, jaa vikatilat tilavikoiksi ja tilasiirtymävikoiksi, laajentamalla perinteistä todennäköisyyden tärkeysastetta Tutkinto- ja kriittisen tärkeyden analyysimenetelmä, merkitys jaetaan tasan valtion ja siirron tärkeydeksi.
Jotta heijastettaisiin kriittisen tilan ja kaikkien komponenttien ei-kriittisen tilan vaikutusta koko järjestelmän vikatodennäköisyyteen, kirjallisuudessa [18] ehdotettiin vastaavan vikatodennäköisyyden käsitettä ja sen laskentamenetelmää todennäköisyyksien hajotusmenetelmällä analysoi kaikki komponenttien ja järjestelmien olemassa olevat tilat laskemalla järjestelmän odotettu työmäärä Markov-ketjumenetelmällä ja todennäköisyysteorialla ja hanki sitten vastaava vikatodennäköisyys.
Jotta voidaan ottaa huomioon järjestelmän kahden komponentin vuorovaikutus järjestelmän luotettavuuteen, kirjallisuudessa [19] ehdotettiin yhteisen tärkeyden käsitettä, joka määritellään kahden komponentin suhteena järjestelmän luotettavuuden parantamiseksi. Yhteisen rakenteen merkitys heijastaa kahden komponentin välistä suhdetta, kun luotettavuus on virheellinen. Yhteisen luotettavuuden merkitys heijastaa kahden komponentin välistä suhdetta, kun luotettavuus on voimassa. Viitteessä [20] laajennetaan kahden komponentin yhteinen merkitys useaan komponenttiin ja tutkitaan ehdollisen luotettavuuden merkitystä, kun komponentin&# 39: n käyttöolosuhteet tunnetaan.
Kun yksittäinen elementti edustaa erilaista vikatilaa tai ei ole kelvollinen, on otettava huomioon kaikki asiaankuuluvat pohjatapahtumat yhdistelmänä elementin tärkeyden määrittämiseksi. Yllä olevan ongelman ratkaisemiseksi ehdotetaan differentiaalista merkitystä ensimmäisen asteen herkkyysmenetelmäksi. Ottaen huomioon komponenttien välinen vuorovaikutus, kirjallisuus [21] ehdotti toisen asteen differentiaalisen tärkeyden astetta käyttämällä yhteistä merkitystä toisen asteen lisätietona.
Kohdassa [22] käytetään kahta Fussell-Vesely-pohjaista tärkeysmenetelmää, nimittäin komponenttien merkitys ja leikkauksen merkitys, komponenttien tärkeyttä käytetään todennäköisimpien komponenttivikojen tunnistamiseen, ja leikatun tärkeyden merkitys heijastaa komponenttivikojen yhdistelmää, joka voi aiheuttaa oireita järjestelmän vikoista ottaen huomioon itse komponentit ja niiden vaikutus järjestelmään.
Ennen kaikkea tärkeys on määritelty komponenttitasolla, koska vikapuu on perustapahtumataso, ja ovitapahtumatasolla eri ovitapahtumien perustapahtumat voidaan toistaa, jolloin jokaisen tapahtuman vikatodennäköisyydellä on tietty merkitys , kirjallisuus [23] johtaa oven tapahtuman merkityksen perustapahtuman tärkeydestä.
Perinteinen vikapuun tärkeysasteen analyysimenetelmä perustuu todennäköisyyshypoteesiin, sumea ja satunnaisuus esiintyy usein käytännön järjestelmissä, todennäköisyyshypoteesi korvataan todennäköisyyshypoteesilla asteittain ja syntyy sumea tärkeysasteen analyysimenetelmä. Esimerkiksi perinteisen tärkeyskäsitteen määritelmän avulla, toisin sanoen matemaattinen odotus ylimmän tapahtuman sumean todennäköisyyden ja alemman tapahtuman epäonnistumistilan välisestä erosta [24] Ero arvon mediaaniarvon välillä sumea tapahtuma ja huipputapahtuman mediaaninumero normaalitilassa [25]; Hammingin etäisyysmenetelmä, joka on ero todellisen vikatilan ja ihanteellisen vikatilan samankaltaisuuksien välillä [26].
Perinteisen vikapuun tärkeyden perusteella kirjallisuudessa [27] ehdotettiin TS: n sumean vikapuun tärkeysalgoritmia ja määritettiin TS: n todennäköisyyden tärkeysaste, TS: n kriittisen tärkeyden aste ja TS: n sumean tärkeyden aste ja todettiin tämän sukupuolen algoritmin toteutettavuus. Tätä menetelmää voidaan pitää yksinkertaisena ja luotettavana menetelmänä, kun vikaantumisaste on epävarma tai tuntematon.
FTA-pohjainen vian diagnoosin optimointi
Hydraulijärjestelmän diagnosointiin tarvittava tieto riippuu jossain määrin alan asiantuntijoiden käytännön kokemuksesta. Siksi asiantuntijajärjestelmän vianmääritysmenetelmällä on tärkeä rooli hydraulijärjestelmässä. Tietojen hankinta tunnustetaan GG-tarjoukseksi; pullonkaula" asiantuntijajärjestelmän ongelma. Tiedon hankinta toteutetaan vikapuun avulla. Jokaisen vian välinen logiikkasuhde on selkeä ja diagnoosisäännöt ovat intuitiivisia, mikä vähentää asiantuntijajärjestelmän tiedon hankkimisen vaikeuksia. Vikapuun huipputapahtuma vastaa asiantuntijajärjestelmän analysoitavaa ja ratkaistavaa tehtävää. Pieni tulos on lopputulos. Vikapuun looginen suhde ylhäältä alas vastaa asiantuntijajärjestelmän päättelyprosessia. Haarat vastaavat tietopohjan sääntöjä, Haarojen määrä on yhtä suuri kuin sääntöjen lukumäärä, tietopohjan tieto tulee vikapuusta.
Perinteinen vikapuu ei kuitenkaan edistä tietokoneen tallennusta ja hakua, varsinkin kun hydraulijärjestelmä on monimutkaisempi, yleisesti käytetty varastointi vie enemmän tallennustilaa, hakuprosessi on monimutkainen, diagnoosia ei voida nopeasti päätellä ja ei edistä järjestelmän ylläpitoa. Binaaripuun tallennusrakenne ja hakuprosessi on suhteellisen yksinkertainen, helppo tietokoneella ilmaista ja käsitellä, vikapuu voidaan muuntaa binääripuuksi yllä olevien ongelmien ratkaisemiseksi
