Fault diagnosis for complex systems based on dynamic evidential network and multi-attribute decision making with interval numbers

The complexity of modern system structures and failure mechanisms makes it very difficult to locate the system fault. It has characteristics of dynamics of failure, diversity of distribution and epistemic uncertainties, which increase the challenges in the fault diagnosis significantly. This paper presents a fault diagnosis framework for complex systems within which the failure rates of components are expressed in interval numbers. Specifically, it uses a dynamic fault tree (DFT) to model the dynamic fault behaviors and deals with the epistemic uncertainties using Dempster-Shafer (D-S) theory and interval numbers. Furthermore, a solution is proposed to map a DFT into a dynamic evidential network (DEN) to calculate the reliability parameters. Additionally, diagnostic importance factor (DIF), Birnbaum importance measure (BIM) and heuristic information values (HIV) are taken into account comprehensively in order to obtain the best fault search scheme using an improved VIKOR algorithm. Finally, an illustrative example is given to demonstrate the efficiency of this method.

---

Złożoność nowoczesnych struktur systemowych oraz mechanizmów uszkodzeń powoduje trudności w lokalizacji uszkodzeń systemu. Systemy złożone charakteryzują się cechami, takimi jak dynamika uszkodzeń, różnorodność rozkładów oraz niepewność epistemiczna, które czynią wyzwania dotyczące diagnostyki uszkodzeń znacznie trudniejszymi. W niniejszym artykule przedstawiono metodę diagnozowania uszkodzeń systemów złożonych, w której intensywność uszkodzeń poszczególnych składników wyraża się za pomocą liczb przedziałowych. W szczególności, podejście to wykorzystuje dynamiczne drzewo błędów (DFT) do modelowania dynamicznych zachowań związanych z uszkodzeniami oraz rozwiązuje problem niepewności epistemicznej przy użyciu teorii Dempstera-Shafera (DS) oraz liczb przedziałowych. W celu obliczenia parametrów niezawodności, zaproponowano rozwiązanie polegające na odwzorowaniu DFT w dynamiczną sieć dowodową (DEN). Dodatkowo, w sposób kompleksowy wykorzystano czynnik ważności diagnostycznej (DIF), miarę ważności Birnbauma (BIM) oraz wartości informacji heurystycznej (HIV), aby przy użyciu udoskonalonego algorytmu VIKOR uzyskać najlepszy system wyszukiwania błędów. Skuteczność omawianej metody zilustrowano na podstawie przykładu.