一种基于虚引力的复杂系统部件重要度评估处理方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于虚引力的复杂系统部件重要度评估处理方法，包括以下步骤：将复杂系统的实际拓扑抽象为复杂网络模型，依据复杂网络模型建立复杂系统组成部件的节点接近度模型，引入虚引力模型并描述间接相连节点间的重要度贡献，综合考虑节点接近度和节点重要度贡献，构建了复杂系统中组成部件的重要度评估模型，验证系统部件重要度评估模型的有效性，最后依据重要度值的大小确定系统中的关键部件、重要部分以及一般部件。本发明专利技术综合考虑节点接近度和节点重要度贡献，以实现准确复杂系统的信息传递效率，以评估部件重要度、有效地识别复杂系统中的关键部件、重要部件以及一般部件并据此进行不同类型的维保处理，从而保证复杂系统的运行质量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于虚引力的复杂系统部件重要度评估处理方法
本专利技术属于复杂系统部件评估领域，具体涉及一种基于虚引力的复杂系统部件重要度评估处理方法。
技术介绍
随着科学技术的不断进步，诸如电力系统、交通网络系统、因特网系统、金融系统、航天器系统等复杂系统越来越被广泛应用。然而，复杂系统在运行期间发生故障是难以避免的，即使是一个微小的元部件故障，都有可能造成整个系统无法正常工作。对于这类复杂系统来说，定量分析复杂系统中所有部件的重要程度,进而挖掘出复杂系统中的核心部件,对提高系统的可靠性，具有一定的工程指导意义，同时也可为复杂系统关键及重要部件的实时性能监测提供理论依据。目前针对复杂系统部件重要度评估处理方法，正如专利文献CN201710283622中公开的一种基于节点重要度的电网关键节点评估方法，该方法基于功率传输转移因子定义了改进的电气距离，接着定义了节点效率和节点初始权重，然后给出节点重要度贡献系数矩阵和节点重要度贡献矩阵的构建方法，在此基础上结合电网节点的重要度的计算方法，从而识别出区域电网的关键节点。实际上，该方法仅考虑了节点度、节点距离以及直接相连的节点之间的影响，并未考虑间接相连节点之间的影响。然而对于具有多种关联度的复杂系统来说，该系统的信息传递效率越高，某一节点发生故障后其故障信息在整个系统网络中的传播速度会更快，由于网络信息传递效率越高，其网络的信息传输路径较多，可以采取有效措施延缓故障在网络中的传播，产生的危害较小；该系统的信息传递效率较低，某一个节点发生故障后失效，由于网络信息传递效率越低，其网络的信息传输路径较少，则关键部件的故障会导致整个系统网络的局部出现连通不畅，使得整个系统网络节点距离的平均值变大，信息传递效率下降，产生的危害较大。因此，节点间的间接影响在系统部件重要度评估处理中是不可忽略的，有且必要将节点间的间接影响纳入复杂系统部件的重要度评估处理中。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种基于虚引力的系统部件重要度评估处理方法，其引入虚引力模型来表示部件之间的相互影响，且综合考虑节点接近度和节点重要度贡献，以实现准确复杂系统的信息传递效率，以评估部件重要度、有效地识别复杂系统中的关键部件、重要部件以及一般部件，并据此进行不同类型的维保处理从而保证复杂系统的运行质量。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种基于虚引力的复杂系统部件重要度评估处理方法，具体步骤如下：S1.利用节点V和边E建立复杂系统网络模型G，节点V用于表示复杂系统中的组成部件，边E用于表示复杂系统中相互连接的一对组成部件；S2.利用节点V和边E计算节点接近度C，节点接近度C为复杂系统网络模型G中包含该节点对应的组成部件的边之和的倒数；S3.利用节点V和边E计算虚引力系数M，虚引力系数M为复杂系统网络模型G中所有相互连接的一对组成部件的距离的倒数之和的平均值；S4.依据虚引力系数M和节点位置建立虚引力模型F，虚引力模型F用于反映复杂系统的组成部件间的相互影响程度；S5.依据虚引力模型F建立节点重要度贡献H，节点重要度贡献H用于按照各组成部件重要度和组成部件间的相互影响程度计算节点重要度贡献；S6.依据节点接近度C和节点重要度贡献H计算复杂系统部件重要度I，按照预设的比例对所述复杂系统部件重要度I的排序结果进行分析，以此方式确定该复杂系统中的关键部件、重要部件以及一般部件，并据此进行不同类型的维保处理，即针对关键部件设置可替换的备份部件并在关键部件发生故障时启用备份部件，重要部件发生故障进行及时修复，以及一般部件发生故障进行选择性修复。作为本专利技术的进一步改进，建立复杂系统网络模型表达式为G＝(V,E)，其中，节点V表达式为V＝{v1,v2,…,vn}，表示系统网络模型的组成部件集合；边E表达式为E＝{e1,e2,…,en}，表示系统网络模型中各相互连接的一堆组成部件的集合，且(vi,vj)代表节点vi对应的组成部件与节点vj对应的组成部件的连接关系。作为本专利技术的进一步改进，节点接近度C表达式为：dij是指复杂系统中节点vi对应的组成部件与节点vj对应的组成部件之间的最短路径上边的条数，若节点vi与节点vj之间不存在连接关系，则dij→∞。作为本专利技术的进一步改进，虚引力系数M表达式为：作为本专利技术的进一步改进，虚引力模型F的表达式为：其中，Di、Dj分别表示与包含该节点vi、节点vj的边的条数；σ表示调控参数。作为本专利技术的进一步改进，节点重要度贡献H计算方法为：Hij(i＝1,2,…,n；j＝1,2,…,n；i≠j)代表节点vi对节点vj的重要度贡献。作为本专利技术的进一步改进，复杂系统部件重要度I计算方法如下:其中，Ii表示第i部件在复杂系统中的重要度。作为本专利技术的进一步改进，按照预设的比例对复杂系统部件重要度I的排序结果进行分析，以此确定该系统中的关键部件、重要部分以及一般部件。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：1.本专利技术的基于虚引力的复杂系统部件重要度评估处理方法，其引入虚引力模型来表示部件之间的相互影响，且综合考虑节点接近度和节点重要度贡献，以实现准确复杂系统的信息传递效率，以评估部件重要度、有效地识别复杂系统中的关键部件、重要部件以及一般部件，并据此进行不同类型的维保处理从而保证复杂系统的运行质量，解决了传统重要度评估方法仅考虑节点度、节点距离以及节点对与之相连节点的影响，并未考虑节点对间接相连节点影响的问题。2.本专利技术的基于虚引力的复杂系统部件重要度评估处理方法，能够有效地识别复杂系统中的关键部件，指导关键部件的可靠性设计，对于提高系统的运行可靠性具有一定的工程指导意义，其应用性强，适用于任何可进行网络拓扑抽象的复杂工程系统。3.本专利技术的基于虚引力的复杂系统部件重要度评估处理方法，在节点重要度贡献的计算上对原有算法模型进行了改进，使得节点之间的相互影响与节点之间距离呈现指数衰减特性，评估结果更符合实际情况。4、本专利技术的基于虚引力的复杂系统部件重要度评估处理方法，从节点接近度和节点重要度贡献两个方面来评估复杂系统部件重要度，其中，节点接近度反映了节点的连通性，而节点重要度贡献则衡量节点间的影响程度，采用相乘的计算方式，从而全面和准确地反映了系统部件重要度。附图说明图1是本专利技术实施例的基于虚引力的复杂系统部件重要度评估处理方法流程图；图2是本专利技术实施例的基于虚引力的复杂系统部件重要度评估处理方法中的ARPA网络结构示意图；图3是本专利技术实施例的基于虚引力的复杂系统部件重要度评估处理方法中的节点重要度随节点作用范围调控系数变化曲线。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。此外，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。下面结合具体实施方式对本专利技术进一步详细说明。图1是本专利技术实施例的基于虚引力的复杂系统部件重要度评估处理方法流程图。如图1所示，首先，将复杂系统的实际拓扑抽象为复杂网络模型，依据复杂网络模型建立复杂系统组成部件的节点接近度模型，引入虚引力模型并本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于虚引力的复杂系统部件重要度评估处理方法，具体步骤如下：S1.利用节点V和边E建立复杂系统网络模型G，所述节点V用于表示复杂系统中的组成部件，所述边E用于表示复杂系统中相互连接的一对组成部件；S2.利用节点V和边E计算节点接近度C，所述节点接近度C为复杂系统网络模型G中包含该节点对应的组成部件的边之和的倒数；S3.利用节点V和边E计算虚引力系数M，所述虚引力系数M为复杂系统网络模型G中所有相互连接的一对组成部件的距离的倒数之和的平均值；S4.依据所述虚引力系数M和节点位置建立虚引力模型F，所述虚引力模型F用于反映复杂系统的组成部件间的相互影响程度；S5.依据所述虚引力模型F建立节点重要度贡献H，所述节点重要度贡献H用于按照各组成部件重要度和组成部件间的相互影响程度计算节点重要度贡献；S6.依据节点接近度C和节点重要度贡献H计算复杂系统部件重要度I，按照预设的比例对所述复杂系统部件重要度I的排序结果进行分析，以此方式确定该复杂系统中的关键部件、重要部件以及一般部件，并据此进行不同类型的维保处理，即针对关键部件设置可替换的备份部件并在关键部件发生故障时启用备份部件，重要部件发生故障进行及时修复，以及一般部件发生故障进行选择性修复。...

【技术特征摘要】
1.一种基于虚引力的复杂系统部件重要度评估处理方法，具体步骤如下：S1.利用节点V和边E建立复杂系统网络模型G，所述节点V用于表示复杂系统中的组成部件，所述边E用于表示复杂系统中相互连接的一对组成部件；S2.利用节点V和边E计算节点接近度C，所述节点接近度C为复杂系统网络模型G中包含该节点对应的组成部件的边之和的倒数；S3.利用节点V和边E计算虚引力系数M，所述虚引力系数M为复杂系统网络模型G中所有相互连接的一对组成部件的距离的倒数之和的平均值；S4.依据所述虚引力系数M和节点位置建立虚引力模型F，所述虚引力模型F用于反映复杂系统的组成部件间的相互影响程度；S5.依据所述虚引力模型F建立节点重要度贡献H，所述节点重要度贡献H用于按照各组成部件重要度和组成部件间的相互影响程度计算节点重要度贡献；S6.依据节点接近度C和节点重要度贡献H计算复杂系统部件重要度I，按照预设的比例对所述复杂系统部件重要度I的排序结果进行分析，以此方式确定该复杂系统中的关键部件、重要部件以及一般部件，并据此进行不同类型的维保处理，即针对关键部件设置可替换的备份部件并在关键部件发生故障时启用备份部件，重要部件发生故障进行及时修复，以及一般部件发生故障进行选择性修复。2.根据权利要求1所述的一种基于虚引力的复杂系统部件重要度评估处理方法，其中，所述建立复杂系统网络模型表达式为G＝(V...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡国飞，屈汝祥，何昱，陶婷，
申请(专利权)人：湖北三江航天红峰控制有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42