系统退化可靠性建模与评估

　　性能退化可靠性建模与评估技术作为小子样、高可靠、长寿命产品可靠性设计、试验与评估的关键技术，是当前可靠性工程领域的研究重点和热点。本书结合工程实践，聚焦多性能退化、多阶段等系统运行特点，分析了系统校正行为、竞争失效、动态失效阈值对系统可靠性建模的影响，采用随机过程的基础理论和方法建立了系统退化过程模型，提出了相应的可靠性评估方法和敏感性分析方法，并给出了相关工程应用案例。

　　黄金波，湖北松滋人，北京理工大学管理学博土，现为海军研究院某研究所室主任、副研究员。主要从事可靠性工程、综合保障工程、试验评估等领域研究，获军队科技进步二等奖1项，三等奖6项，国家发明专和2项，软件著作权1项，发表学术论文30余篇。 孔德景，山东縢州人，北京理工大学管理学博士，现为中国船舶重工集团公司第七一四研究所高级工程师，主要从事舰船装备质量与可靠性、试验评估、毁伤效能等领域研究，发表论文20余篇，SCI收录15篇。

随着高新技术的不断发展和新材料、新工艺的不断应用,产品(或系统)
 
的高集成化、高智能化以及复杂性日益增强,传统的基于失效(寿命)数据的
 
可靠性评估方法在工程实践中面临着小子样、长寿命、失效少甚至无失效和复
 
杂相关性等一系列新的现实难题.基于性能退化的可靠性建模与评估技术作为
 
高可靠性和长寿命产品可靠性设计、试验与评估的关键技术,是当前可靠性工
 
程领域的研究重点和热点.本书结合工程实践,考虑退化系统的运行特点和相
 
关影响因素,基于监测收集的性能退化数据,开展系统退化过程可靠性建模和
 
评估研究.
 
本书共９章.第１章绪论,分析了系统退化可靠性建模研究现状和基本理
 
论,给出了相关概念、常用概率分布和定理.第２章介绍了基于随机过程的系
 
统退化可靠性基础模型,主要包括退化轨迹模型、分布函数模型、Poisson过
 
程模型、Wiener过程模型、Gamma过程模型和逆高斯过程模型等.第３章至
 
第７章分别针对多性能退化系统和多阶段系统,考虑动态阈值、校正行为、竞
 
争失效的影响,建立了不同的系统退化模型,提出了相应的可靠性评估方法.
 
其中,动态阈值主要包括线性阈值、区域阈值和随机阈值三种不同情形,基于
 
Wiener扩散过程分别建立了系统退化模型,提出了相应的可靠性评估方法和
 
相关指标的求解方法;针对可校正系统,依据经典的Kijima模型建立了两种
 
退化模型,给出了基于首达时(FirstPassageTime,FPT)分布求解系统可靠
 
性的新方法和基于偏微分方程的传统求解方法;对于多阶段系统,同时考虑系
 
统校正行为,分别构建了确定型阈值和随机型阈值两种情形下系统退化数据模
 
型和过程模型,通过可靠性评估结果比较分析,验证了阈值随机性对系统退化
 
可靠性的影响规律;对于竞争失效系统,考虑外部冲击导致的系统突发失效
 
前　言
 
??Ⅱ　??
 
(硬失效)和实时校正行为影响下的退化失效(软失效),针对两种不同的冲击
 
失效模式,基于一般轨迹模型和Wiener过程分别构建了系统退化模型,给出
 
了相应的可靠性评估方法. 第８章开展了基于一次一个(OneatA Time,
 
OAT)和基于概率密度分布的系统退化可靠性评估敏感性分析.第９章开展
 
了工程应用案例研究,在一定程度上验证了模型方法的正确性和适用性.
 
本书内容主要来源于作者近年来的研究成果和公开发表的论文,同时参考
 
或直接引用了国内外专家学者的有关著作和论文资料.本书得到了国家自然科
 
学基金、军队预研基金等项目资助.在本书编写过程中,得到了北京理工大学
 
崔利荣教授的悉心指导,以及沈静远副教授、刘宝亮副教授、张权副教授、高
 
洪达博士的有益帮助,在此一并表示衷心感谢.
 
鉴于作者水平有限,不妥和疏漏之处在所难免,敬请读者批评指正.
 
作　者
 
２０２１年９月
 
系统退化可靠性建模与评估