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近日,机械与电气工程学院2021级工业工程专业本科生许跃腾在可靠性领域顶级期刊 IEEE Transactions on Reliability 发表了题为“Interactive Cost-Based Reliability Consensus Reaching Models for Multi-Source Imprecise Information Calibration of Multi-State Systems”的论文。许跃腾同学为第一作者,夏侯唐凡副教授为通讯作者,刘宇教授为共同指导教师。该工作在电子科技大学系统可靠性与安全性研究中心完成。
核电装备等现代高端装备的可靠性水平是行业发展重要的技术指标之一。随着基础制造业水平的提升,复杂装备关键部件的可靠性水平有了极大飞跃,可靠性试验周期不断延长。然而,在复杂系统装备的全寿命周期中,存在多源不精确、异类、甚至冲突的可靠性信息。本研究提出了基于可靠性共识达成(Reliability Consensus Reaching)模型的多源不精确信息校正方法,包括基于最小总校正成本的交互式可靠性共识达成模型(Min-CRCM)和基于最大共识程度的交互式可靠性共识达成模型(Max-CDM),如图1所示。首先,利用证据网络和证据效用函数融合多源不精确信息,达成名义可靠性共识。其次,基于信任Jensen-Shannon散度建立交互机制,确定个体意见与名义可靠性共识的一致性。最后采用改进粒子群优化求解系统可靠度结果。
图1 所提出模型的流程图
所提模型用以评估小样本、复杂工况下核反应堆关键装备——控制棒驱动机构(如图2所示)的服役可靠性。由于该系统在辐射环境下状态监测不可达,因此,其服役过程可靠性数据具有典型的小样本、不精确、多来源的特点。本研究通过融合控制棒驱动机构全寿命周期的多源不精确信息实现其服役可靠性评估。结果表明,两种可靠性共识达成模型都能以较低的冲突水平达成可靠性共识;同时,当校正成本不受限时,基于最小总校正成本模型比基于最大共识程度模型能够实现更高的可靠性共识水平,而基于最大共识程度模型在无限校正成本下可以实现更高的可靠性共识(如图3所示)。
图2 核反应堆控制棒驱动机构结构示意图
图3 不同标准下的控制棒驱动机构可靠性共识结果:(a)不同共识阈值;(b)不同总校准成本;(c)不同校准成本系数
电子科技大学黄洪钟教授创建的系统可靠性与安全性研究中心长期致力于装备可靠性的关键共性基础理论研究和核心技术攻关,在装备可靠性建模与评估、维护决策、故障预测与健康管理等领域拥有深厚的理论基础和技术储备。中心在IEEE Transactions on Reliability、Reliability Engineering & System Safety、IEEE Transactions on Industrial Informatics、Mechanical Systems and Signal Processing、《机械工程学报》、《航空学报》等国内外重要学术期刊发表论文300余篇,出版中英文专著6部,英文专著章节10余章,获授权发明专利80余件,软件著作权10余件,并参与编制国家标准、国军标及团体标准10余项。中心面向重大装备可靠性提升的迫切需求,承担了国家自然科学基金(重点)项目、国家科技重大专项、国家重点研发计划等200余项科研项目,获10余项国际、国家和部省级科技奖励。
编辑:王晓刚 / 审核:李果 / 发布:陈伟