Reliability-oriented sensitivity analysis aims at combining both reliability and sensitivity analyses by quantifying the influence of each input variable of a numerical model on a quantity of interest related to its failure. In particular, target sensitivity analysis focuses on the occurrence of the failure, and more precisely aims to determine which inputs are more likely to lead to the failure of the system. The Shapley effects are quantitative global sensitivity indices which are able to deal with correlated input variables. They have been recently adapted to the target sensitivity analysis framework. In this article, we investigate two importance-sampling-based estimation schemes of these indices which are more efficient than the existing ones when the failure probability is small. Moreover, an extension to the case where only an i.i.d. input/output N-sample distributed according to the importance sampling auxiliary distribution is proposed. This extension allows to estimate the Shapley effects only with a data set distributed according to the importance sampling auxiliary distribution stemming from a reliability analysis without additional calls to the numerical model. In addition, we study theoretically the absence of bias of some estimators as well as the benefit of importance sampling. We also provide numerical guidelines and finally, realistic test cases show the practical interest of the proposed methods.


翻译:以可靠性为导向的敏感度分析旨在将可靠性和敏感性分析结合起来,通过量化数字模型的每个输入变量对与其失败有关的一定数量利益的影响,将可靠性和敏感性分析结合起来; 特别是,目标敏感度分析侧重于失败的发生,更准确地确定哪些投入更可能导致系统失败; 模糊效应是能够处理相关投入变量的定量全球敏感度指数; 最近根据目标敏感度分析框架进行了调整; 在本条中, 我们对这些指数的两个基于重要性的抽样估计计划进行了调查,这些指数比现有指标在失败概率小时的效率更高; 此外, 目标敏感度分析侧重于发生故障的发生, 更准确地着眼于确定哪些投入/输出N- Sample更可能导致系统失败; 这一扩展只允许根据可靠分析所产生的重要辅助性变量分布的数据集来估计沙普利效应,而不必再给数字模型打电话; 此外, 我们从理论上研究某些估计员缺乏偏差以及重要性抽样的好处。 我们还提供了数字指南,最后, 现实的测试案例显示了拟议的兴趣。

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