● 摘要
随着复杂型的系统越来越多，作为系统的基本属性之一的可靠性的分析和评估工作也日趋复杂。传统可靠性理论在分析复杂系统可靠性时，人为的将系统的性能状态分为“正常工作”和“完全失效”两个状态，而复杂系统往往具有多状态的特点，因此反映不出系统性能与部件性能、系统可靠性与部件可靠性的对应关系，无法满足工程需要。而多态系统理论的引入和发展为复杂系统的可靠性设计和评估提供了新的思路。复杂系统除了“正常工作”和“完全失效”两种状态外，在工作中还表现出更多不同的工作或失效状态，即系统在介于完美工作和完全失效间的多个性能水平下运行，具有这样特性的系统被称为多态系统(Multi-State System，MSS)。多态系统中存在故障传播和相关性问题，即某些部件的性能退化或失效会导致系统内其它部件性能退化或失效，从而导致系统在工作时表现出不同工作(或失效)状态。因此，基于多态系统进行可靠性建模分析，是得到复杂系统可靠性评估的基础。
在针对多态系统进行可靠性分析时，往往都是基于系统中各部件失效独立性假设。然而在系统实际的工作中，大部分部件的失效并不满足独立性假设，尤其是复杂退化型系统普遍具有相关失效的特征。其中，共因失效也是相关失效的一种重要表现形式。共因失效是指系统受到某种原因的影响导致其中多个部件同时发生失效。共因原因包括来自系统外界的事件（如温度、湿度、冲击和振动等），也可能来自系统内部的事件，如失效部件的传播失效导致其他部件的失效。共因失效增强了系统内部件间的依赖相关关系，会增加系统联合失效概率，特别针对有冗余设计的系统可靠性有很大影响。
为此，本文针对多态系统中广泛存在的共因失效问题，基于多态系统理论对多态系统进行可靠性建模分析，为解决复杂系统可靠性和寿命评估问题提供理论依据。本文将复杂系统通过功能和逻辑分解成相对较为独立的各个子系统；针对每个子系统内部，考虑共因失效对部件性能的影响，包括外部冲击失效和内部传播失效的相依竞争关系，在已有的部件退化信息的基础上计算出受共因影响的部件退化函数；对子系统内部进行贝叶斯网络构建，根据退化部件的退化信息推导出各子系统的性能状态和概率，并据此获得系统的性能状态和概率，作为评估系统可靠度和寿命的依据；最后通过一个仿真实例采用两种不同的方法进行对比，检验方法的有效性。
本文旨在进一步完善多态系统理论在退化系统中应用，在考虑实际条件下可能发生的共因失效对复杂系统的影响，为其可靠性分析工作提供了详细的流程，也为复杂系统的可靠性寿命评估问题提供了一条新的技术路径。