(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211205785.7 (22)申请日 2022.09.30 (71)申请人 中国船舶集团有限公司第七〇八研 究所 地址 200001 上海市黄浦区西藏 南路1688 号 (72)发明人 崔博俸　王保青　毛献群　牟立伟　 姜文英　陆屿　 (74)专利代理 机构 上海申汇 专利代理有限公司 31001 专利代理师 翁若莹　张业民 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/18(2006.01) G06F 17/16(2006.01)G06F 111/08(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种基于行为仿真的舰船全任务剖面可靠 度预计方法 (57)摘要 本发明涉及一种基于行为仿真的舰船全任 务剖面可靠度预计方法， 属于 船舶设计制造技术 领域。 本发 明依据舰艇典型任务剖面内系统设备 工作模式， 建立行为模型； 基于行为模型构建系 统设备行为矩阵； 依据系统设备通用质量参数模 型， 构建系统设备行为与可靠性联合矩阵； 基于 可靠性框图模 型， 定义任务剖面不同任务阶段的 故障判据； 基于行为与可靠性联合矩阵构建蒙特 卡洛仿真框架。 通过本发明在 进行任务可靠性预 计时， 综合考虑设备可靠性、 维修性和保障性等 通用质量特性因素， 更符合舰船实际使用情况， 评估准确度更高； 能够同时体 现系统设备行为特 征和可靠性特征， 将复杂特征数字化； 可 以解决 长周期全 任务剖面任务可靠性预计的问题。 权利要求书2页 说明书5页 附图5页 CN 115544760 A 2022.12.30 CN 115544760 A 1.一种基于行为仿真的舰船全 任务剖面可靠度预计方法， 其特 征在于， 包括以下步骤， 步骤1： 依据舰艇典型任务剖面内系统设备工作模式， 建立行为模型； 系统行为模型包 含舰艇的任务 阶段， 以及每个阶段任务系统设备协同工作流程； 行为模型基于舰艇任务剖 面， 给出了各系统设备的工作状态； 步骤2： 基于行为模型构建系统设备行为矩阵； 根据系统设备行为模型构建系统设备行 为矩阵， 矩阵每行表示单个设备在任务时长T内每一时刻的工作情况， 每一列表示在时刻t 舰船所有设备的工作状态； 矩阵的每一个元素的确定依据设备行为状态函数S(t)， 定义在 时刻t设备需要工作， 则其行为状态函数赋值为1， 在时刻t设备无需工作， 则其行为状态函 数赋值为0， 即： 步骤3： 依据系统设备通用质量参数模型， 构建系统设备行为与可靠性联合矩阵； 设备 可靠性参数模型包括： 设备故障分布 函数、 维修分布函数、 设备舰员级修复概率和设备备品 备件满足率； 依据设备 的可靠性参数模型和行为状态矩阵， 构建系统设备行为与可靠性联 合矩阵， 联合矩阵形式与行为矩阵一 致； 步骤4： 基于可靠性框图模型， 定义任务剖面不同任务阶段的故障判据； 针对联合矩阵 中任意时刻t， 根据其任务需求， 可以构建该时刻的任务可靠性框图模型， 该可靠性框图模 型为该时刻舰船 的可靠性判据； 对于行为与可靠性联合矩阵， 其参数与传统框图之间的关 系包括串联模型、 并联模型、 k/n模型和 和联模型； 步骤5： 基于行为与可靠性联合矩阵构建蒙特卡洛仿真框架； 根据精度要求， 确定仿真 的单位时间， 确定仿真次数， 充分考虑设备故障、 故障可维修性、 故障备品备件满足情况 的 因素， 并基于行为与可靠性统一模型， 进行 可靠性预计仿真。 2.根据权利要求1所述的一种基于行为仿真的舰船全任务剖面可靠度预计方法， 其特 征在于， 所述步骤2中系统设备行为状态矩阵； 其形式如下， 对于固定任务而言， 全舰系统设 备行为状态 矩阵应当唯一； 3.根据权利要求1所述的一种基于行为仿真的舰船全任务剖面可靠度预计方法， 其特 征在于， 所述步骤3中联合矩阵中每一个元素的确定依据行为与可靠性联合状态 函数U(t)， 定义在时刻t设备无需工作， 联合状态函数赋值为空集， 在时刻t设备需要工作， 且设备无故 障处于完好状态， 联合矩阵状态函数为1， 在时刻t设备需要工作， 但设备故障无法工作， 联 合状态函数 赋值为0， 即：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115544760 A 24.根据权利要求1所述的一种基于行为仿真的舰船全任务剖面可靠度预计方法， 其特 征在于， 所述步骤3中构建设备行为与可靠性联合矩阵要综合设备可靠性、 维修性、 保障性 参数， 考虑设备的维修以及备品备件的供应能力。 5.根据权利要求1所述的一种基于行为仿真的舰船全任务剖面可靠度预计方法， 其特 征在于， 所述步骤4串联模型中， 若对于任意Ui(t)＝1(1≤i≤N,i∈N)， 则系统此次仿真系 统任务完成， 若存在设备Ui(t)＝0(1≤i≤N,i∈N)， 则此次仿真任务未完成。 6.根据权利要求1所述的一种基于行为仿真的舰船全任务剖面可靠度预计方法， 其特 征在于， 所述步骤4并联模型中， 若存在设备Ui(t)＝1(1≤i≤N,i∈N)， 则系统此次仿真系 统任务完成， 若对于任意设备Ui(t)＝0(1≤i≤N,i∈N)， 则此次仿真任务未完成。 7.根据权利要求1所述的一种基于行为仿真的舰船全任务剖面可靠度预计方法， 其特 征在于， 所述步骤4k/n模型中， 若 则系统此次仿真系统任务完成， 若设备联合 矩阵中 则此次仿真任务未完成。 8.根据权利要求1所述的一种基于行为仿真的舰船全任务剖面可靠度预计方法， 其特 征在于， 所述步骤4和联模型中根据任务比率抽取本次任务， 随机选取本次任务可能选用的 设备i， 若本次任务时Ui(t)＝1， 则系统此 次仿真系统任务完成， 若设备联合矩阵中Ui(t)＝ 0， 则此次仿真任务未完成。 9.根据权利要求1所述的一种基于行为仿真的舰船全任务剖面可靠度预计方法， 其特 征在于， 所述步骤5进 行可靠性预计仿 真， 对单次仿 真， 在全任务剖面周期内， 仅当所有时刻 t仿真任务均完成， 则认为在本任务剖面内， 舰艇完成了任务。 10.根据权利要求1所述的一种基于行为仿真的舰船全任务剖面可靠度 预计方法， 其特 征在于， 所述步骤5进 行可靠性预计仿 真， 对多次仿 真， 采用以频率代替概率， 在 多次任务结 束后， 统计舰艇完成任务的次数， 以其占总仿真次数的比例表示舰艇任务可靠度。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115544760 A 3