基于故障树和层次分析法的可靠性分配方法研究及系统实现

摘要

福岛核事故以来，核电厂的可靠性被提出了更高的要求。可靠性设计作为获得系统高可靠性必不可少的一步，包含可靠性分配和可靠性预计两部分，可靠性分配是一种可以在达到系统整体安全要求时增加公共安全并且降低花费的措施。
　　可靠性分配可以根据系统或产品的可靠性目标值，遵循选定的可靠性分配方法，将系统或产品整体目标可靠性分配给组成系统或产品的子系统或零部件。目前无约束可靠性分配方法普遍存在着应用的局限性，如分配效率低，无法获得全局最优解，考虑因素具有局限性，分配过于粗糙不够合理等。
　　为了解决此类问题，本文提出一种结合了故障树分析(FTA，Fault TreeAnalysis)和层次分析法(AHP, Analytic Hierarchy Process)的可靠性分配方法，此方法以故障树为基础，利用层次分析法将系统的目标可靠性分配到基本事件所表示的零部件或子系统上，将专家主观评价和故障树客观计算结果相结合，兼具分配效率高，考虑因素全面，从全局角度出发进行分配等优点，可以有效的面向核电厂复杂系统进行可靠性分配。
　　该方法以故障树为基础，结合层次分析法，将可靠性分配分为最小割集分配和基本事件分配两个部分，相比传统基于故障树的可靠性分配方法和基于层次分析法的可靠性分配方法等无约束可靠性分配方法具有如下优点:(1)通过故障树选出可靠性比较低的最小割集和基本事件作为可靠性分配的对象，使得分配目标更加清晰明确，针对性更强;(2)考虑多种因素，提高了原有FTA方法的分配合理性;(3)利用故障树已有信息构造层次结构，提高了原有AHP的分配效率。
　　同时，本文设计并开发了基于本文方法的可靠性分配系统。此系统可以有效的帮助设计人员进行可靠性分配，通过减少可靠性分配的人工计算，大大减少可靠性分配所需时间，相比于以往基于AHP的可靠性分配方法进一步提高了可靠性分配的效率。