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第一部分 可靠性和可用性的仿真基本原理3

第1章 基于蒙特卡洛仿真的可用性评估3

1.1 引言3

1.2 仿真方法在研究中的应用5

1.2.1 子集模拟法5

1.2.2 线性抽样法7

1.3 仿真方法比较10

1.3.1 重要度抽样10

1.3.2 降维法10

1.3.3 正交轴线法11

1.4 应用案例1：断裂面模型12

1.4.1 力学模型12

1.4.2 结构可靠性模型13

1.4.3 案例分析13

1.4.4 结果分析14

1.5 应用案例2：热疲劳裂纹增长模型16

1.5.1 力学模型16

1.5.2 结构可靠性模型18

1.5.3 案例分析18

1.5.4 结果分析18

1.6 结论和方法的不足20

附件1 马尔科夫链蒙特卡洛仿真22

附件2 线性抽样算法23

参考文献25

第2章 动态故障树分析：仿真方法27

2.1 故障树分析：静态与动态27

2.2 动态故障树门28

2.3 静态门向动态门的转换30

2.4 动态故障树的处理方法30

2.5 动态故障树模型31

2.6 数值分析方法32

2.6.1 PAND门32

2.6.2 SEQ门33

2.6.3 SPARE门33

2.7 动态故障树的蒙特卡洛仿真方法33

2.7.1 PAND门34

2.7.2 SPARE门35

2.7.3 FDEP门36

2.7.4 SEQ门36

2.8 应用案例1：典型核电站简易电力（交流）供应系统37

2.8.1 解析分析方法37

2.8.2 蒙特卡洛方法38

2.9 应用案例2：NPP中的反应调节系统40

2.10 总结41

参考文献42

第3章 静态模型蒙特卡洛可靠性评估路径法的分析与改进44

3.1 概述44

3.2 传统蒙特卡洛可靠性的仿真评估45

3.3 路径法47

3.4 算法鲁棒性分析48

3.5 方法改进50

3.6 随机拟蒙特卡洛加速方法51

3.6.1 拟蒙特卡洛仿真方法52

3.6.2 随机拟蒙特卡洛方法53

3.6.3 静态可靠性问题的方法应用53

3.6.4 数据结果分析54

3.7 结论56

参考文献56

第4章 可靠性中的变量生成58

4.1 随机寿命的生成58

4.1.1 基于密度算法59

4.1.2 基于风险分析的方法61

4.2 随机过程的生成62

4.2.1 计数过程62

4.2.2 泊松过程62

4.2.3 更新过程63

4.2.4 交替更新过程63

4.2.5 非齐次泊松过程64

4.2.6 马尔科夫模型64

4.2.7 其他转换65

4.2.8 随机过程生成65

4.3 协变量生存模型67

4.3.1 加速寿命模型68

4.3.2 比例风险模型68

4.3.3 随机寿命生成68

4.4 结论和进一步阅读文献69

参考文献69

第二部分 可靠性中的仿真应用75

第5章 基于仿真的公共基础设施可靠性与预防性维修研究方法75

5.1 简介75

5.2 仿真的力量76

5.3 案例分析77

5.3.1 突发事件响应77

5.3.2 桥梁的预防性维修80

5.4 结论83

参考文献84

第6章 数据集成系统的可靠性模型86

6.1 简介86

6.2 数据质量概念88

6.2.1 新鲜度和精确度定义88

6.2.2 数据集成系统89

6.2.3 数据集成系统质量评估90

6.3 数据集成系统质量管理的可靠性评估91

6.3.1 数据集成系统中的单一状态质量评估93

6.3.2 基于可靠性的质量行为模型93

6.4 用于评估数据集成系统可靠性的蒙特卡洛仿真97

6.5 总结99

参考文献100

第7章 使用解析性可靠性网络等效技术与时间序列仿真方法的电力分配系统可靠性评估102

7.1 简介102

7.2 基本的配电系统可靠性指标103

7.2.1 基本的负荷点指标103

7.2.2 基本的系统指标103

7.3 解析性可靠性网络等效技术104

7.3.1 通用供电器的定义105

7.3.2 通用供电器的基本方程105

7.3.3 网络可靠性等效106

7.3.4 评估程序108

7.3.5 举例108

7.4 时间序列仿真技术111

7.4.1 元素模型和参数111

7.4.2 元素参数的概率分布111

7.4.3 随机数的生成112

7.4.4 故障负荷点的确定113

7.4.5 对重叠时间的考虑114

7.4.6 可靠性指标及其分布114

7.4.7 仿真程序115

7.4.8 停止规则115

7.4.9 举例115

7.4.10 负荷点与系统指标115

7.4.11 负荷点指标的概率分布116

7.4.12 系统指标的概率分布118

7.5 总结119

参考文献119

第8章 流程工业可靠性、可用性和维修性仿真的应用：案例分析122

8.1 简介122

8.2 可靠性、可用性和维修性分析122

8.3 流程工业中的可靠性工程123

8.4 流程工业RAM分析的适用性123

8.5 当前工作的特点及使用的软件124

8.6 案例分析124

8.6.1 天然气处理厂可靠性框图建模125

8.6.2 故障与修理数据129

8.6.3 阶段图和可变流量130

8.6.4 隐蔽与降级故障建模131

8.6.5 维修建模132

8.6.6 人员与备件资源133

8.6.7 结果134

8.6.8 “坏分子”确定135

8.6.9 费用分析136

8.6.10 灵敏度分析137

8.7 结论138

参考文献138

第9章 离散事件仿真与基于模糊规则的系统在结构可靠性与可用性中的潜在应用140

9.1 简介140

9.2 结构可靠性的基本概念141

9.3 元件级与结构级可靠性141

9.4 基于概率方法的贡献142

9.5 解析法与基于仿真的方法142

9.6 仿真在结构可靠性中的应用142

9.7 对结构可靠性问题我们所采用的方法143

9.8 数值示例1：结构可靠性144

9.9 数值示例2：结构可用性147

9.10 未来工作：增加基于模糊规则的系统148

9.11 结论149

参考文献150

第三部分 可用性和维修中的仿真应用155

第10章 维修人力建模：一个人力系统集成师用于估计人力、人员和培训需求的工具155

10.1 简介155

10.2 IMPRINT人力系统集成和MANPRINT工具156

10.3 了解维修模块156

10.3.1 系统数据156

10.3.2 想定数据158

10.4 维修建模体系结构159

10.4.1 静态模型——这一切背后的大脑160

10.4.2 一个简单示例——汇总163

10.5 结果163

10.6 更多的强大功能164

10.6.1 系统数据导入功能164

10.6.2 性能调节对修复时间的影响164

10.6.3 可视化功能164

10.7 总结165

参考文献165

第11章 蒙特卡洛仿真在海上设施的生产可用性分析中的应用167

11.1 简介167

11.1.1 海上设施167

11.1.2 海上设施的可靠性工程特性168

11.1.3 海上设施的生产可用性168

11.2 基于蒙特卡洛仿真的可用性估计169

11.3 案例研究：生产可用性估计172

11.3.1 系统功能性描述173

11.3.2 部件故障与修复率174

11.3.3 生产重新配置174

11.3.4 维修策略175

11.3.5 运行信息176

11.3.6 蒙特卡洛仿真模型177

11.4 商业化工具179

11.5 结论180

参考文献180

第12章 仿真用于可维修多组件系统可靠性评估181

12.1 面向可用性评估的维修建模181

12.2 一个模拟复杂维修系统的通用方法183

12.3 Petri网用于可维修系统建模184

12.3.1 Petri网基础184

12.3.2 组件建模184

12.3.3 系统建模187

12.4 模型仿真与可靠性性能评估189

12.5 涡轮增压润滑系统性能评估190

12.5.1 案例研究的表达190

12.5.2 可维修系统不可用性的评估191

12.5.3 其他可靠性分析193

12.6 结论193

参考文献194

第13章 基于仿真的光学无线通信可用性评估196

13.1 简介196

13.2 可用性197

13.3 可用性估计197

13.3.1 雾模型197

13.3.2 雨模型198

13.3.3 雪模型199

13.3.4 链路预算199

13.3.5 通过雾事件仿真进行测量设置和可用性估计200

13.3.6 通过雨事件仿真进行测量设置和可用性估计205

13.3.7 通过雪事件仿真进行可用性估计207

13.3.8 混合网络可用度估计：为了提高可用度208

13.3.9 仿真效果分析210

13.4 结论211

参考文献211

编辑简介213

索引219