具有新型差分修复策略的循环Con/k/n:F系统的可靠性评估

《IEEE Transactions on Reliability》：Reliability Evaluation for a Circular Con/k/n:F System With a Novel Differential Repair Policy

工业环境中组件故障导致系统失效的问题，提出循环并连续k个失效：F（Cir/Con/k/n:F）系统的新维修策略。紧急维修优先处理引发系统失效的故障组件，普通维修按故障顺序存储于“轨道”，空闲时执行。通过Cir/Con/2/6:F系统实例，采用数值拉普拉斯反变换-Steinhof方法和序列二次规划算法，开展可靠性性能敏感性分析和维修成本优化研究。

　　

摘要：

在许多工业环境中，某些组件会发生故障且无法立即修复。我们提出了一种新的修复策略，用于解决循环连续F（简称为Cir/Con/k/n:F）系统中的组件故障问题。该修复策略优先对导致系统故障的组件进行修复（称为紧急修复），同时对其他故障组件进行常规修复，但不会导致系统再次故障。维修人员按照组件故障的顺序记录这些常规修复操作，这些故障组件被存储在“轨道”中。当维修人员空闲时，他会根据“先故障先修复”的原则对轨道中的故障组件进行查找，这一过程可能会被紧急修复打断。我们对所考虑模型的可靠性和排队指标进行了广泛研究。具体来说，我们以Cir/Con/2/6:F系统为例，对其可靠性性能进行了敏感性分析。采用拉普拉斯变换-斯蒂费斯特方法的数值反演来获得可靠性函数的近似解。此外，通过序贯二次规划算法解决了CBR（组件故障率）的最优化问题。本研究为平衡Cir/Con/k/n:F系统中的预期总修复成本和相关收益提供了新的见解。

引言

在过去的几十年里，由于连续系统的多功能应用，它们受到了广泛关注。在云计算系统、石油管道网络等各种实际应用中，已经取得了显著的研究进展。对于连续系统，我们重点研究了Con/k/n:F系统，其中组件以线性或循环方式相互连接，只有当两个或更多连续组件发生故障时，系统才会出现故障。另外还有一个相关的模型，称为Con/k/n:G系统，其中组件也是线性或循环连接的，只有当两个或更多连续组件正常工作时，系统才能正常运行。显然，Con/k/n:G系统的可靠性与Con/k/n:F系统中的不可靠程度成反比。Chang等人[1]的专著系统地总结了与连续系统相关的主要问题和方法论的全面调查和见解。