以顶层参数为目标的舰船可靠性关键技术研究

论文摘要

随着科学技术的发展,大量先进系统、武器设备的配备,大大提高了现代舰船的战技性能。然而,技术性能好并不等于整体作战能力强。舰船整体作战能力是较好的技术性能与较高的可靠性的有机结合。获得高可靠性的必要条件是实施系统的可靠性工程。舰船是一个典型的大型复杂系统,具有动态性和多阶段任务性等特点,目前的可靠性分析技术对舰船而言,有诸多不适宜的地方。总的说来,一方面是实施舰船可靠性工程、提高舰船可靠性刻不容缓;另一方面是舰船可靠性方法体系不完善,科学实用的可靠性分析技术严重缺乏。这一矛盾揭示了开展舰船可靠性分析关键技术研究的必要性和紧迫性。本文以舰船可靠性分析技术需求为牵引,根据舰船的特点,从任务可靠度、固有可用度这两个舰船顶层可靠性参数出发,开展舰船可靠性关键技术研究,旨在打通舰船可靠性工程技术瓶颈,为舰船可靠性工程的开展提供理论依据和技术支持。本文主要贡献可以归结为“探索一个体系,解决三个关键技术问题”:1)针对目前舰船可靠性工程方法研究“无章可循”的现状,探索了舰船可靠性研究方法体系的构建问题。研究提出了舰船可靠性工程方法研究应该以“顶层可靠性参数为中心”,即遵循“从总体到系统,再回归总体”的思路,2)针对舰船总体可靠性参数不仅包含可靠性因素,维修性因素也隐含其中的特点,探索了舰船总体可靠性指标分配过程中可靠性参数与维修性参数如何协同的问题,提出了基于顶层参数的舰船可靠性、维修性综合分配方法。该方法为舰船可靠性分配问题提供了一种有效解决方案。3)针对舰船具有动态性、多阶段任务性的特点,引入贝叶斯网络理论,提出基于动态性和多阶段任务性的舰船可靠性分析技术,弥补了传统方法在舰船可靠性分析时模型描述上的局限性及算法上的缺陷问题。在模型方面,用贝叶斯网络能有效地刻画舰船的动态行为、多阶段任务行为,克服了故障树、事件树、二元决策图在舰船可靠性模型描述方面的局限性;在分析方面,利用贝叶斯网络的预测推理功能,实现舰船可靠性预测分析,利用其诊断推理功能实现重要度分析、故障诊断等。4)针对现有可靠性评定方法仅适用于静态、不可维修、单阶段任务系统的现状,提出了基于贝叶斯网络理论和数值仿真理论的舰船总体任务可靠度评定方法。该方法不仅可以处理具有动态性、可维修性的系统的可靠性评定问题,还可以处理多阶段任务系统的可靠性评定问题。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.2 舰船可靠性工程特点
• 1.3 舰船可靠性技术研究现状
• 1.3.1 可靠性技术研究现状
• 1.3.2 舰船可靠性研究现状
• 1.4 舰船可靠性设计分析技术存在的关键问题及解决问题的思路
• 1.4.1 舰船可靠性设计分析技术存在的关键问题
• 1.4.2 解决问题的思路
• 1.5 文章的组织体系及主要研究内容
• 1.6 论文创新点
• 第二章 相关基础理论
• 2.1 贝叶斯网络理论
• 2.1.1 贝叶斯网络的表示
• 2.1.2 贝叶斯网的构建
• 2.1.3 贝叶斯网络推理
• 2.1.4 动态贝叶斯网络
• 2.2 蒙特卡罗数值仿真理论
• 2.2.1 蒙特卡罗方法的一般原理
• 2.2.2 伪随机数的产生方法
• 2.2.3 蒙特卡罗方法中的抽样
• 2.3 本章小结
• 第三章 舰船可靠性分析技术研究体系
• 3.1 舰船可靠性参数体系
• 3.1.1 舰船可靠性参数选取原则
• 3.1.2 舰船可靠性参数体系
• 3.2 舰船可靠性工程体系
• 3.3 舰船可靠性设计分析方法（技术）研究时应遵循的思路
• 3.4 小结
• 第四章 基于顶层参数的舰船可靠性维修性综合分配关键技术研究
• 4.1 概述
• 4.1.1 研究现状分析
• 4.1.2 问题的提出
• 4.1.3 解决问题的思路
• 4.2 舰船可靠性维修性分配层次及分配原则
• 4.2.1 分配层次
• 4.2.2 可靠性维修性分配原则
• 4.3 舰船总体可靠性、维修性综合分配方法
• 4.3.1 规划模型
• 4.3.2 可靠性函数
• 4.3.3 舰船可靠性、维修性影响因素的量化
• 4.3.4 舰船可靠性维修性分配实施步骤
• 4.4 舰船可靠性、维修性综合分配示例
• 4.4.1 问题描述及可靠性模型
• 4.4.2 可靠性维修性影响因子评分
• 4.4.3 阶段任务时间及时间裕度
• 4.4.4 可靠性维修性综合分配计算
• 4.5 本章小结
• 第五章 基于动态性和多阶段任务性的舰船可靠性分析技术研究
• 5.1 概述
• 5.1.1 可靠性分析技术现状分析
• 5.1.2 解决问题的思路
• 5.2 舰船静态系统可靠性分析技术
• 5.2.1 基于贝叶斯网络的舰船静态系统可靠性模型的构建
• 5.2.2 基于贝叶斯网络的舰船静态系统可靠性分析技术
• 5.2.3 静态系统可靠性分析示例
• 5.3 舰船动态系统可靠性分析技术
• 5.3.1 基于动态贝叶斯网络的舰船动态系统可靠性模型构建
• 5.3.2 基于动态贝叶斯网络的舰船动态系统可靠性分析
• 5.3.3 动态系统可靠性分析示例
• 5.4 舰船总体可靠性分析技术
• 5.4.1 基于动态贝叶斯网络的舰船总体可靠性模型构建
• 5.4.2 舰船总体可靠性分析
• 5.4.3 总体可靠性分析示例
• 5.5 本章小结
• 第六章 以顶层参数为目标的舰船可靠性评定关键技术研究
• 6.1 概述
• 6.1.1 问题提出
• 6.1.2 解决问题的思路
• 6.2 舰船可靠性试验数据
• 6.2.1 舰船可靠性试验数据收集
• 6.2.2 可靠性近似分布选取原则
• 6.2.3 舰船单元及系统可靠性参数近似分布选取
• 6.3 基于信息折合的舰船系统可靠性评定方法
• 6.3.1 基本要求
• 6.3.2 可靠性试验信息折合
• 6.3.3 可靠度置信下限计算
• 6.3.4 步骤
• 6.3.5 方法分析
• 6.4 基于数字仿真的可靠性评定方法
• 6.4.1 基于数字仿真的舰船静态系统可靠性评定方法
• 6.4.2 基于数字仿真的舰船动态系统可靠性评定方法
• 6.4.3 基于数字仿真的舰船总体可靠性评定方法
• 6.5 舰船可靠性评定示例
• 6.5.1 概述
• 6.5.2 静态系统可靠性评定示例
• 6.5.3 动态系统可靠性评定示例
• 6.5.4 舰船总体可靠性评定示例
• 6.6 本章小结
• 第七章 总结及展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读博士学位期间所取得的学术成果
• （一） 发表的学术论文
• （二） 相关科研工作
• （三） 奖励