多阶段任务系统可靠性建模研究
邢 涛（北京市1481 信箱理标室，北京，102442）
摘 要：随着系统复杂性和自动化程度的提高，多阶段任务系统（PMS）的应用越来越多。与单一阶段系统相比，PMS 的可靠性分析由于阶段之间的相关性而变得更加复杂。在对PMS 作简要介绍基础上，文中对PMS 可靠性建模的故障树方法作了系统描述，并以某个多阶段系统为例，进行了比较计算分析。
关键词：多阶段系统；PMS；可靠性；故障树
中图分类号：O 213.2 文献标识码：A
1 概述
多阶段任务系统（Phased Mission System，PMS）是指系统配置及故障修复过程会多次发生变化的系统[1]。随着核、舰船、飞机、化学、电子和其他工业系统复杂性和自动化程度的提高，复杂系统的任务过程通常需由执行不同功能的多个阶段构成，其不同阶段的任务通常由不同的子系统、功能单元组合完成。多阶段系统的阶段性可分为三类，即任务阶段性、系统配置阶段性以及环境条件阶段性。许多实际系统都是PMS，例如，巡航导弹攻击任务可分为发射、惯性制导段、末制导段等阶段；容错计算机系统的任务过程可分为输入、缓存、处理、检查、输出等阶段，太空飞行器本体从发射、运行、返回亦需经历不同的环境阶段等。
与单一阶段系统相比，PMS 的可靠性分析由于阶段之间的相关性而变得更加复杂。通常，单元当前阶段的结束状态就是其下一阶段的初始状态，而且同一单元在不同阶段的工作方式、环境条件、失效判据等都可能不同。PMS 建模和分析方法与单阶段系统的主要区别即在于对多阶段相关性的处理。
本文采用故障树方法对多阶段任务系统作可靠性建模研究。故障树分析（FTA）是系统可靠性研究中的常用方法，它以逻辑图的形式，直观地反映出哪些事件的组合可以导致危及系统安全的故障，并计算它们的发生概率，然后通过设计改进和有效的故障监测、维修等措施，设法减小它们的发生概率[2]。故障树方法还可以让分析者对系统有更深入的认识，实践证明，该方法在系统安全性、可靠性、维修性和保障性分析方面很有工程实效。
2 PMS 建模的故障树方法
2.1 PMS 的故障树精确解法
3 PMS 故障树计算示例
上述基于故障树的PMS 分析方法实质上是将传统的单阶段故障树分析方法直接沿用于多阶段的分析，简洁易懂，对于熟悉故障树方法的分析者易于掌握。由于多阶段任务系统较之单阶段系统更为复杂，实际分析中，除了采用故障树方法，还应将多种可靠性分析方法相结合，以取得最佳的分析效果。[5]
参考文献：
[1] 谢红卫, 宫二玲, 贺勇军. 时变结构多阶段任务系统的可靠度研究[J]. 国防科技大学学报, 1999,21(5):40-48
[2] 周经纶, 孙权. 一种故障树分析的新算法[J]. 模糊系统与数学, 1997,11(3):74-78
Research on the reliability model for phased mission system
XING Tao（Academic Atandard Ataff，P.O. BOX 1481，Beijing，102442）
Abstract: With the raising of systematic complexity and automation level, the application of Phased Mission
System (PMS) increases. Comparing with unitary stage system, the reliability analysis of PMS becomes more
complex because of the correlation between stages. After brief introduction for PMS, this paper builds the fault tree model for PMS reliability analysis. Taking certain PMS as an example, several calculation methods are compared.
Key words: phased mission system; PMS; reliability; fault tree
