科学岛团队在复杂时序失效系统可靠性快速分析方法研究中取得新进展

近期，中科院合肥研究院核能安全所戈道川副研究员、博士生王韶轩等在复杂时序失效系统可靠性快速分析方法研究中取得进展，研究成果在线发表在领域内权威期刊《IEEE可靠性汇刊》(IEEE Transactions on Reliability )上。
 
　　安全是我国核电发展的生命线，开展概率安全评价技术研究，能够及时发现系统潜在的薄弱环节从而采取防范措施以降低风险，对于提高核电厂的安全性和经济性具有重要意义。鉴于核电系统因冗余设计普遍存在复杂时序失效行为，近年来随着系统可靠性理论的不断发展，以动态故障树为基础的系统可靠性评估方法逐渐成为核电厂安全评价体系中重要的研究方向。由于核电厂系统规模庞大且具有复杂失效场景，如何提高核电厂大型复杂时序失效系统动态故障树的计算效率是当下研究面临的主要难题。
 
　　针对这一问题，研究人员提出一种基于系统生存特征(survival signature)理论的快速分析方法(如图1所示)。Survival signature理论是近年来可靠性领域内重要的研究热点之一，它将系统结构从用于描述系统部件随机故障的概率模型中分离出来，从而提高系统可靠性分析效率。研究人员利用部件布尔状态向量与失效条件样本点对时序失效系统survival signature进行高效仿真(如图2所示)，并基于survival signature实现时序失效系统可靠性的快速计算。研究结果表明：针对实际工程中的大型耦合系统，所提方法能够有效减少仿真过程中的无效样本点与时序失效事件，在计算效率以及精度上都比传统蒙卡方法更加优异。
 
　　相关研究成果将有助于进一步推动核能系统概率安全评价技术的深入发展，同时可为其他工业过程中大型复杂时序失效系统可靠性计算技术提供参考，具有广泛的应用前景。
 
　　上述研究工作得到了国家自然科学基金项目，中国博士后面上基金项目和国家重点研发计划项目的资助和支持。

图1 基于系统survival signature的仿真方法示意图

图2 在不同仿真次数下所提方法的相对误差(系统survival signature仿真随着仿真次数的增加，相对误差明显减小)