基于改进的综合因子和EWM-OWA的核电系统可靠性分配方法技术方案

本发明专利技术提供一种基于改进的综合因子和EWM

【技术实现步骤摘要】
基于改进的综合因子和EWM
‑
OWA的核电系统可靠性分配方法
所属

[0001]本专利技术提供了一种基于改进的综合因子和EWM
‑
OWA的核电系统可靠性分配方法。它适用于核电系统的可靠性分配。本专利技术属于系统可靠性分配


技术介绍

[0002]在确保安全的条件下，积极有序推进核电建设，因此，确保核电厂及核电系统安全、可靠运行关乎国家发展和民生建设。这就要求在核电厂和核电系统的全寿命周期积极开展可靠性活动，利用多种可靠性、安全性设计、分析方法和工具，保证核电厂和核电系统的可靠性和安全性目标的实现。
[0003]在可靠性设计活动中，可靠性分配是系统可靠性设计活动早期的关键工作之一。其目的是将产品设计书规定的总体可靠性指标向下分解到分系统或部件，明确各分系统或部件的可靠性要求。因此，可靠性分配结果对系统、分系统和部件的可靠性设计有十分重要的影响，甚至对产品的研发周期和研发费用也有直接或间接的影响。
[0004]目前常用的可靠性分配方法有等分配法、专家评分法、相似产品法、加权因子法、AGREE法、ARNIC法、再分配法、动态规划法。上述方法在工业实践中都有不同程度的应用，并取得了一些成效，但这些方法还无法直接应用于核电系统的可靠性分配活动中。
[0005]核电系统不同于一般的复杂系统，其存在如下的特点：(1)核电厂的故障信息数据少，信息不全，无法获得系统或部件的概率分布；(2)影响可靠性的因素多，难以衡量；(3)因素间的关联性强；(4)核电系统类型多样，包括指数型系统和成败型系统。如何利用已有的数据以及核电系统自身的特征建立合理有效的可靠性分配模型，是核电系统可靠性设计中待解决的关键性问题。
[0006]本专利技术基于模糊理论、改进的综合因子法和有序加权平均算子(Ordered Weighted Averaging，OWA)、熵权法(Entropy Weight Method，EWM)(以下简称EWM
‑
OWA)提出一种适用于核电系统的可靠性分配方法。该方法基于模糊理论进行分析，综合考虑影响核电系统安全性和可靠性的影响因子，解决了核电系统可靠性分配中数据支撑少、因素不全面、主观影响大、类型不一致的问题，可明显提升核电系统可靠性分配结果准确度，支持核电系统可靠性分配活动。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种基于改进的综合因子和EWM
‑
OWA评价的可靠性分配方法。目的和解决的问题是：区分不同的系统类型，对影响的可靠性因素进行完善和进一步层次划分，降低专家主观因素影响，使得可靠性分配结果更加合理与客观。首先，该方法基于传统的综合因子法建立综合因子评价模型，再对因素进行完善和进一步地层次划分，通过综合因子评价得到全局指标和权重；然后，通过EWM
‑
OWA评价方法弱化原始评分中极大和极小值的影响，从评分的角度降低专家主观偏好的影响，并根据评价数据的信息熵确定因素权重，进行客观的因素赋权，减少人为设置因素权重的主观影响，进而确定EWM
‑
OWA评价的全局指标和
权重；最后，通过计算使综合因子法和EWM
‑
OWA评价所得的权重的偏差平方和最小来确定整合比例，得到各个分系统的综合权重值，根据权重值对整体的可靠性指标进行分配，获得各分系统的可靠性分配指标。
[0008]本专利技术是一种基于改进的综合因子和EWM
‑
OWA的可靠性分配方法，主要包含以下四部分：
[0009]第一部分：基于改进的综合因子法的权重计算
[0010]综合因子法是一种常用的可靠性分配方法，其综合多种因素得到分系统权重。但由于传统综合因子法具有因素选取不全面、因素范围较广泛、主观影响大、类型不一致等的局限性，通过引入模糊语言以及对已有综合因子法因素的完善与细化，得到更加合理的分系统权重。改进的综合因子法的权重计算过程包括如下步骤：
[0011]步骤1：确定父级影响因素：
[0012]选取影响因素“技术水平”、“重要度”、“复杂度”、“运行环境”、“费效比”和“任务运行情况”构建综合因子评价模型；
[0013]步骤2：确定子级影响因素：
[0014]针对“技术水平”这一父因素，子因素选取“设计方面”、“制造方面”和“装配方面”三个因素，其他的父级因素依次进行子划分，具体的子级因素对应情况见表1；
[0015]表1子因素对应情况
[0016][0017]步骤3：定义评分所用的模糊语言：
[0018]针对各个因素，引入模糊语言进行专家打分，采用三角模糊语“L”,“M”,“H”来表示
“
低”、“中”、“高”临界判断，采用梯形模糊语“VL”，三角模糊语“RL”,“RH”以及梯形模糊语“VH”表示“特别低”、“较低”、“较高”、“非常高”过渡判断；专家模糊语见表2：
[0019]表2专家模糊语对应表达
[0020]模糊语特别低低较低中较高高特别高表达VLLRLMRHHVH
[0021]模糊语对应的隶属度函数分别为：
[0022][0023][0024][0025][0026]步骤4：建立因素评分标准：具体的评分标准见表3；
[0027]表3评分标准
[0028][0029][0030]部分影响因素的数据可以经过统计获得，故这部分影响因素采用统计得到的确切数据；
[0031]步骤5：确定专家权重及专家评分：综合考虑职称、学历、工龄三方面确定专家权重ω
c
，c＝1,2，
…
，n，表示共有n位专家；然后依据评分标准对因素进行打分；
[0032]步骤6：子因素的评分结果处理：
[0033]评分结果处理包括4个子步骤：
[0034](1)求解α截集；
[0035]用α截集表示专家对子因素的评分结果，依据隶属度函数将模糊语转化为对应的区间数，具体的转化结果见表4：
[0036]表4α截集转化结果
[0037]模糊语区间数VL[0,0.08
‑
0.04α]L[0.06α+0.07,0.19
‑
0.06α]RL[0.1α+0.17,0.37
‑
0.1α]M[0.15α+0.35,0.65
‑
0.15α]RH[0.1α+0.63,0.83
‑
0.1α]H[0.06α+0.81,0.93
‑
0.06α]VH[0.04α+0.92,1][0038](2)求解总模糊区间；
[0039]求出各专家评分的α截集后与专家各自权重相乘再相加得到各个因素的模糊函数表达式i为第i个父级影响因素，j为父级第i个影响因素下的第j个影响因素，f
ij
(x)表示父级第i个因素下的第j个子因素的α截集，c为第c个专家，ω
c
为第c个专家的权重值，得到总模糊数区间[Aα+B,Cα+D本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于改进的综合因子和EWM
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OWA的核电系统可靠性分配方法，其特征在于，具体包含以下三个组成部分：(1)基于改进的综合因子法的权重计算；(2)基于EWM
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OWA评价的权重计算；(3)综合权重的计算与分配。2.根据权利要求1所述的一种基于改进的综合因子和EWM
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OWA的核电系统可靠性分配方法，其特征在于，在组成部分(1)中基于改进的综合因子法的权重计算过程包括如下步骤：步骤1：确定父级影响因素：选取影响因素“技术水平”、“重要度”、“复杂度”、“运行环境”、“费效比”和“任务运行情况”构建综合因子评价模型；步骤2：确定子级影响因素：针对“技术水平”这一父因素，子因素选取“设计方面”、“制造方面”和“装配方面”三个因素，其他的父级因素依次进行子划分，具体的子级因素对应情况见表1；表1子因素对应情况表1子因素对应情况步骤3：定义评分所用的模糊语言：针对各个因素，引入模糊语言进行专家打分，采用三角模糊语“L”,“M”,“H”来表示“低”、“中”、“高”临界判断，采用梯形模糊语“VL”，三角模糊语“RL”,“RH”以及梯形模糊语
“
VH”表示“特别低”、“较低”、“较高”、“非常高”过渡判断；专家模糊语见表2：表2专家模糊语对应表达模糊语特别低低较低中较高高特别高表达VLLRLMRHHVH模糊语对应的隶属度函数分别为：模糊语对应的隶属度函数分别为：模糊语对应的隶属度函数分别为：模糊语对应的隶属度函数分别为：步骤4：建立因素评分标准：具体的评分标准见表3；表3评分标准
部分影响因素的数据可以经过统计获得，故这部分影响因素采用统计得到的确切数据；步骤5：确定专家权重及专家评分：综合考虑职称、学历、工龄三方面确定专家权重ω
c
，c＝1,2，
…
，n，表示共有n位专家；然后依据评分标准对因素进行打分；步骤6：子因素的评分结果处理：评分结果处理包括4个子步骤：(1)求解α截集；用α截集表示专家对子因素的评分结果，依据隶属度函数将模糊语转化为对应的区间数，具体的转化结果见表4：表4α截集转化结果模糊语区间数VL[0,0.08
‑
0.04α]L[0.06α+0.07,0.19
‑
0.06α]RL[0.1α+0.17,0.37
‑
0.1α]M[0.15α+0.35,0.65
‑
0.15α]RH[0.1α+0.63,0.83
‑
0.1α]H[0.06α+0.81,0.93
‑
0.06α]VH[0.04α+0.92,1](2)求解总模糊区间；求出各专家评分的α截集后与专家各自权重相乘再相加得到各个因素的模糊函数表达式i为第i个父级影响因素，j为父级第i个影响因素下的第j个影响因素，f
ij
(x)表示父级第i个因素下的第j个子因素的α截集，c为第c个专家，ω
c
为第c个专家的权重值，得到总模糊数区间[Aα+B,Cα+D]；
(3)转化为模糊数区间对应的函数(4)用左右排序法得到二层因素权重k
ij
：FPS
R
(W)＝sup[f
W
(x)∧f
max
(x)]，FPS
L
(W)＝sup[f
W
(x)∧f
min
(x)]，k
ij
＝FPS(W)＝(FPS
R
(W)+1
‑
FPS
L
(W))/2；其中，步骤7：父因素的评分结果处理：评分结果处理包括3个子步骤：(1)将评分的结果矩阵A进行转置，转变为行标签为专家的矩阵A
T
；(2)针对父因素的评分结果，确定矩阵A
T
每一行的最大值max(A
iT
)，依据表5将A
ijT
分别转变为与max(A
iT
)的差值数据对应的矩阵定义为B；表5模糊语言之间的差值表5模糊语言之间的差值(3)计算灰色关联系数和关联度，进而得到权重：灰色关联系数其中，ν表示第ν个系统，i表示评分结果矩阵的第i行，j表示评分结果矩阵的第j列；关联度为n为专家个数，并对r
i(ν)
进行归一化处理，得到父因素的权重K
i

【专利技术属性】
技术研发人员：任羿，平雅诗，李志峰，杨德真，孙博，冯强，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：