多阶段任务系统(PMS)二元决策图排序精准研究
导读：BDD方法应用的一个关键是在从故障树向BDD转换时需要对底事件进行排序，所选择的排序顺序将影响构造的BDD的节点数，对此进行更精准的研究。由本站硕士论文中心整理。
第一章绪论
研究背景及主要意义
多阶段任务系统(PMS)由多个截然不同的阶段组成，在时间上具有连续性和不重叠性的特征。系统在每个阶段的配置，1 :'常工作的要求和部件的工作状态都会随着阶段的变化而不同。比如，匕机执行一次匕行任务就可以被看成一个多阶段任务:在跑道上滑行，准备起匕，上升，明示，降落，滑行返回航站。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。在一个多阶段任务系统中，整个系统任务被分为若十个阶段连续的执行，每一个阶段都要实现各自不同的阶段日标，从而完成预定的系统任务日标。当所有的阶段任务都成功完成后，整个系统任务才算成功实现。PMS具有跨阶段的依赖性，如部件阶段开始时的状态依赖于前一阶段完成时的状态。PMS的动态性表现出阶段之间的不同:
①某阶段所完成的作业与其他阶段所执行的是不同的。
②各个阶段的性能和可靠性要求也是不一样的。
③当某些阶段处于特定的恶劣环境时，部件的失效率会突然增加到非常大。
④有时PMS为完成任务而富有弹性，比如调整时间或配置，日的是满足i1，在执行阶段的作业和系统可靠性的要求，或者是应付外部危险环境。
⑤某阶段成功地被执行对于PMS任务的贡献与其他阶段相比也是不一样的。
在许多应用领域中能看到PMS，比如核能、航空航天、通信、交通运输、电了等行业。对于多个阶段组成的PMS来说，整个生命周期的可靠性研究有助于制定恰当的系统维护方案。对于这些安全重要的系统来说，PMS可靠性建模和分析成为卞要的问题并受到广泛的关注。与单一阶段任务系统的不同，在一个单一阶段任务系统中，在任务开始的时候可以认为系统中的每个组件都是i1 :'常工作状态，而在多阶段任务系统中，各个组件在每个阶段开始之前不一定是:'常工作状态的。也即后面阶段的部件的工作或失效状态依赖于该部件在前面阶段的工作或失效状态。因此，与单一阶段任务系统相比，多阶段任务系统的可靠性分析由于阶段之间的相关性而变得更加复杂，因此对多阶段任务系统失效的分析和研究是非常有意义的。通过对多阶段任务系统定性,定量的分析，我们可以找出导致系统失效的原因，并目计算系统失效的概率。
2 .2单一阶段任务系统的BDD排序方法研究
一元决策图(binary decision diagrams)是用Boolean函数表示的一种图形方式，口J一以直观地反映出函数的逻辑结构。它是1978年由S. B.Akers首先提出的，应用于逻辑电路的合成、模拟和测试，并给出了利用BDD进行故障树分析的新思路。BDD方法与FTA C fault tree analysis的结合，己成功解决了故障树的定性与定量分析问题[t}-tai。基于BDD的故障树分析方法是先将故障树转化为BDD，然后通过遍历BDD直接获取割集。但是，通过研究发现，基于BDD的故障树分析方法在由故障树转化为BDD这一步骤上消耗了许多时间。由于存储器和处理时间的限制，要求BDD的节点数尽可能的少。但是，BDD的节点数很大程度上依赖于输入的底事件的排列次序，选择不恰当的底事件排序将导致BDD的规模呈指数增长，而选择某个优良排序却能获得非常简洁的BDD。因此在构造BDD时，如何选取它的底事件顺序，一直是BDD操作的关键问题。
在单一阶段任务系统的分析中，近年来，国际上许多学者对BDD的底事件排序进行了大量的研究。针对不同的故障树提出了各种不同的排序方法。根据BDD的构造过程，卞要可以分为静态变量排序和渐进式变量排序两大类[t9-2a}静态变量排序还可以进一步分为结构式和加权式两类。结构式排序方法卞要是取决于底事件在故障树的位置，或横向、或纵向依次排序。横向方法包括从上而下、从左到右方法，改进的从上向下、从左到右方法。而纵向方法包括:深度优先方法，改进的深度优先方法;有优先权的深度优先方法，改进的有优先权的深度优先方法;根据节点数的深度优先方法。加权式排序方法卞要通过对底事件进行加权依次排序，包括:自顶向下加权方法，自底向上加权方法和事件重要度方法。杜素果提出了一种渐进式的BDD底事件排序方法，孙艳提出了一种新的底事件排序法一相邻底事件优先法。它在结构式方法的基础上，特别强调了底事件之间的逻辑关系，值得一提得是它的BDD底事件排序过程是静态的，而BDD的构造过程是动态的，从而使最后得到的BDD有一个比较满意的结果。
2 .3多阶段任务系统分析的BDD底事件排序问题
BDD底事件的排序问题在用BDD方法对多阶段任务系统进行可靠性分析时同样存在。X.Zang等指出了多阶段任务系统底事件排序的重要性，认为多阶段任务系统的排序应该包括对系统组件的排序和阶段顺序的排序，提出了两种构造多阶段任务BDD时的阶段排序方法:组件变量排序与阶段顺序相反的倒序排序方法(backward ordering，以及组件变量排序与阶段顺序相同的顺序排序方法(forward ordering，结果显示倒序的排序方法可以生成更小的，也即是节点更少的BDD}29} .
Z.Tang和Dugan也强调了在多阶段任务系统分析中底事件排序的重要性，并A将一般BDD的排序方法应用到多阶段任务系统的BDD构造中[[30]
Yuchang Mo对多失效模式下的多阶段任务系统底事件排序进行了详细的研究，在两类基本的排序方式:结构式排序方法和加权式排序方法的基础上，结合多阶段任务系统的两类阶段排序方法，提出了四类可用于多失效模式下的多阶段任务系统的底事件排序算法，并对这四类方法进行了实证分析[[3 l]。但是，由于多阶段系统的多样性和复杂性，很难找出一种通用的优化的排序方法。
综上分析，虽然BDD方法己经广泛的应用于多阶段任务系统的可靠性分析中，但是日前应用于多阶段任务系统的BDD排序方法，不竹是结构式还是加权式，都是借用了适用于单阶段任务系统的BDD排序方法。单阶段系统BDD的排序方法是在对单阶段系统的特征和结构进行分析的基础上产生的，因此能够帮助单阶段系统生成合适大小的BDD。但是由于多阶段任务任务系统本身结构的特殊性，各阶段之间的相关性，将单一阶段任务系统BDD的排序方法直接应用于多阶段任务系统中不一定能得到满意大小的BDD。受到近年来多阶段任务系统研究成果的启发，本文希望能够从多阶段任务系统自身的结构特点和系统特性出发，提出一种简单的多阶段任务系统的排序方法，通过这种排序方法可以生成合适大小的BDD，从而提高多阶段任务系统可靠性计算的效率。
参考文献
[1] Xing L, Dugan J B. Analysis of generalized phased-mission systems reliability, performance and sensitivity [J]. IEEE Transactions on Reliability, 2002; 51(2): 199-211
[2] Somani A K, Trivedi K S. Phased-mission systems using Boolean algebraic methods [J] Performance Evaluation Review: Proc. 1994 ACM SIGMETRICS Conf. 1994; 22(1):98一107
[3] Kim K, Park K S. Phased-Mission System Reliability under Markov Environment [J]. IEEE Transactions on Reliability,1994;43: 301-309
[4] Alam M, Al-Saggaf U M .Quantitative Reliabilityhttp://sblunwen.com/dxgcsslw/ Evaluation of Repairable Phased-Mission Systems Using Markov Approach [J]. IEEE Transactions on Reliability, 1986;8-35(5): 498-503
[5] Somani A K, Ritcey J A, Au S H L. Computationally Efficient Phased-Mission Reliability Analysis for Systems with Variable Configurations [J]. IEEE Transactions on Reliability,1992;R-41(4):504-511
[6]莫毓吕，杨孝宗，崔刚等一般阶段任务系统的任务pJ靠性分析[[J]. Journal of Software.2007;18(4):1068一1076
[7]陈玉波，于永利，张柳，聂成龙.多阶段任务系统(PMS) AJ靠性模型研究[J].系统工程与电子技术.2006,28(1) :146-149
[8]聂成龙，张柳，于永利，陈玉波，封会娟.多阶段任务系统任务持续能力仿真模型研究[J].系统仿真学报.2008, 20(3):729-737
[9]张涛，郭波，谭跃进等.一种基于BDD的多阶段任务系统可靠度新算法[J].系统工程与电了技术，2005; 27(3): 446-470
[10]陈光宇，黄锡滋，唐小我.多阶段系统可靠性的混合式分析[[J].系统工程理论与实践，2005;(2): 86-93
[11]陈光宇，黄锡滋，张小民等.不完全覆盖的多阶段任务系统可靠性综合分析[J].系统工程学报，2007; (5): 539-545
[12]阂苹，童节娟，奚树人.利用一元决策图求解故障树的基本事件排序[[J].清华大学学报，2005,45(12): 1646-1649
[13]徐亨成，张建国.基于BDD技术h的故障树重要度分析[[J].电子机械土程，2003,19(6):-3,20
[14]孙艳，杜素果，‘种BDD底事件排序的新方法[[J].系统管J学报，2007
摘要 5-6
ABSTRACT 6-7
第一章 绪论 13-19
1.1 研究背景及主要意义 13-14
1.2 国内外研究现状及发展趋势 14-17
1.2.1 目前的多阶段.................................. 14-15
1.2.2 单一阶段任务系统的BDD 排序方法研究 15-16
1.2.3 多阶段任务系统分析....................... 16-17
1.3 论文主要内容及组织结构 17-19
第二章 故障树分析法（FAT） 19-30
2.1 故障树基本理论 19-26
2.1.1 概念 19-21
2.1.2 目的与作用 21-22
2.1.3 故障树的建立 22-25
2.1.4 故障树的结构函数 25-26
2.2 故障树的定性分析 26-27
2.3 故障树的定量分析 27-30
2.3.1 通过底事件发生...................... 27-28
2.3.2 通过最小割集求顶事件发生的概率 28-30
第三章 基于BDD 的故障树分析 30-39
3.1 BDD 的基本概念 30-32
3.2 故障树向BDD 的转化 32-35
3.3 基于BDD 的......................... 35-36
3.3.1 基于BDD 的故障树的定性分析 35-36
3.3.2 基于BDD 的故障树的定量分析 36
3.4 BDD 的排序问题 36-39
第四章 多阶段系统......................... 39-55
4.1 多阶段任务系统概念 39-40
4.2 多阶段任务故障树 40-45
4.2.1 多阶段任务故障树的建模方法 40-41
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