基于贝叶斯网络的复杂系统动态故障树定量分析方法.pdf

第５期 电　　子　　学　　报 Ｖｏｌ．４４　Ｎｏ．５ ２０１６年５月 ＡＣＴＡＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＡＳＩＮＩＣＡ Ｍａｙ　２０１６ 基于贝叶斯网络的复杂系统动态故障树定量 分析方法 １，２ １ １ １ 房丙午 ，黄志球 ，李　勇 ，王　勇 （１南京航空航天大学计算机科学与技术学院，江苏南京２１００１６；２安徽财贸职业学院电子信息系，安徽合肥２３００６１） 　　摘　要：　动态故障树的贝叶斯网络分析方法存在局部组合爆炸和备件门节点失效时间仅能是指数分布的不足． 首先，给出动态故障树转换为离散时间贝叶斯网络的方法，该方法使用一个确定性函数来替代条件概率表，避免了局 部组合爆炸．然后，根据备件门的失效机理和对应的贝叶斯网络结构特征，解决了备件节点失效时间仅能是指数分布 的限制．最后，提出一种基于动态故障树的贝叶斯网络精确推理算法，基于该算法给出了系统失效分布、组件重要度等 概率计算．实验结果表明，该方法能有效地分析和评估安全攸关系统的概率特性． 关键词：　动态故障树；贝叶斯网络；定量分析；安全攸关系统 中图分类号：　ＴＰ３１１　　　文献标识码：　Ａ　　　文章编号：　０３７２２１１２（２０１６）０５１２３４０６ 电子学报ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｊｏｕｒｎａｌ．ｏｒｇ．ｃｎ　 ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０３７２２１１２．２０１６．０５．０３２ ＱｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅＡｎａｌｙｓｉｓＭｅｔｈｏｄｏｆＤｙｎａｍｉｃＦａｕｌｔＴｒｅｅｏｆ ＣｏｍｐｌｅｘＳｙｓｔｅｍＵｓｉｎｇＢａｙｅｓｉａｎＮｅｔｗｏｒｋ １，２ １ １ １ ＦＡＮＧＢｉｎｇｗｕ ，ＨＵＡＮＧＺｈｉｑｉｕ，ＬＩＹｏｎｇ，ＷＡＮＧＹｏｎｇ （１ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｅｒｏｎａｕｔｉｃｓａｎｄＡｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｎａｎｊｉｎｇ，Ｊｉａｎｇｓｕ２１００１６，Ｃｈｉｎａ； ２ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓａｎｄＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ＡｎｈｕｉＶｏｃａｔｉｏｎａｌＣｏｌｌｅｇｅｏｆＦｉｎａｎｃｅａｎｄＴｒａｄｅ，Ｈｅｆｅｉ，Ａｎｈｕｉ２３００６１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：　Ｔｈｅｒｅｅｘｉｓｔｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓｏｆｌｏｃａｌｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌｅｘｐｌｏｓｉｏｎａｎｄｏｎｌｙｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｓｐａｒｅｎｏｄｅｓｉｎ Ｂａｙｅｓｉａｎｎｅｔｗｏｒｋ（ＢＮ）ｂａｓｅｄｄｙｎａｍｉｃｆａｕｌｔｔｒｅｅ（ＤＦＴ）ａｎａｌｙｓｉｓｍｅｔｈｏｄ．Ｆｉｒｓｔ，ａｎａｐｐｒｏａｃｈｏｆｍａｐｐｉｎｇＤＦＴｉｎｔｏｄｉｓｃｒｅｔｅｔｉｍｅ ＢＮｉｓｐｒｏｐｏｓｅｄｉｎｗｈｉｃｈａｄｅｔｅｒｍｉｎｉｓｔｉｃｆｕｎｃｔｉｏｎｉｎｓｔｅａｄｏｆｃｏｎｄｉｔｉｏｎａｌｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｔａｂｌｅｓｉｓｕｓｅｄｔｏａｖｏｉｄｌｏｃａｌｃｏｍｂｉｎａｔｏｒｉａｌｅｘ ｐｌｏｓｉｏｎ．Ｓｅｃｏｎｄ，ａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｓｍａｎｄＢＮｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓｐａｒｅｄｏｏｒ，ｗｅｒｅｍｏｖｅｔｈｅｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｔｈａｔｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｔｉｍｅ ｏｆｓｐａｒｅｎｏｄｅｓｉｎＢＮｉｓｏｎｌｙｅｘｐｏｎｅｎｔｉａｌｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ａｎｅｘａｃｔｉｎｆｅｒｅｎｃｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆＤＦＴｂａｓｅｄＢＮｉｓｐｒｅｓｅ