基于航电系统架构模型的安全性分析工具的设计与实现

航电系统作为安全关键系统,必须对其进行共模分析和区域安全性分析,以满足系统的隔离性需求。随着航电系统综合化程度的提高,传统的共模分析和区域安全性分析方法主要依赖于分析人员对系统的理解程度,无法确保隔离性需求的完整性。同时由于安全性分析人员与系统设计人员对系统的理解不同而导致系统需求难以追溯,尤其在设计方案频繁变更的情况下,会出现安全性分析结果不准确、不一致的情况。针对上述问题,设计并实现了一种基于航电系统架构模型的安全性分析工具,通过采用物理架构中数据信号路径追溯的方法自动完成故障树建模,并基于此故障树完成共模分析和区域安全性分析,得出共模检查单和区域隔离性需求。以某飞机驾驶舱显示系统为案例的实验结果表明,该工具能对SysML语言描述的航电系统架构模型进行故障树自动建模,并能对需要隔离的系统组件进行标记,确保了共模分析和区域安全性分析结果的完整性。     

一种基于四变量模型的系统安全性建模与分析方法

近年来,基于模型的系统安全性分析与验证方法是安全关键系统工程领域中的一个重要研究方向。提出了一种基于四变量模型的系统安全性建模与分析验证方法,该方法利用AltaRica建模语言对系统进行建模。通过对四变量模型及AltaRica进行语义研究构建二者之间的映射规则,以民用飞机中机轮刹车系统(Wheel Brake System,WBS)为例来说明整个验证过程,即首先利用四变量模型从系统的需求层次上对WBS进行需求分析并根据映射关系构建AltaRica模型,接着利用故障树分析方法对WBS进行安全性研究,最后基于AltaRica配套工具ARC对系统的安全性属性进行验证。验证结果表明了该方法在系统安全工程领域中的实用性。     

基于模型的故障树自动生成方法

基于模型的安全性分析方法能够提高复杂安全关键系统的建模与分析能力.目前故障树被广泛应用于系统安全及可靠性分析中.故障树分析(Fault Tree Analysis,FTA)是一种自上而下的演绎式失效方法,根据故障树分析系统中不希望出现的状态,系统工程中可以尽早确定当前系统模型可能出现的问题并及时避免.面向一类安全关键性系统领域中的系统安全性建模语言AltaRica,基于其语义模型卫士转换系统(Guarded Transition Systems,GTS),设计了从平展化的GTS模型自动构造系统故障树的方法,节省了人工构造故障树的时间,从而加快了系统分析的进度.根据AltaRica3.0语言的语义规则,提取平展化GTS模型的数据构建实例对象;设计了GTS模型划分算法,得到一组独立GTS模型与一个独立断言,通过邻接矩阵构建独立GTS的可达图并获取关键事件序列.最后将处理结束的独立GTS与独立断言相结合,通过断言传播算法得到整个系统的状态及关键事件序列,生成系统故障树.最后通过实例来检验算法的有效性,结果表明,该算法能有效完成从平展化GTS模型自动生成故障树.     

基于SysML的航电系统架构安全性评估方法

针对现有系统安全性分析方法中安全性分析与航电系统架构设计过程无法融合的问题,提出基于SysML的航电系统架构安全性评估方法。首先在EA中基于SysML建模语言建立系统架构模型;然后利用XML解析技术从中提取系统关键信息,并建立故障树模型对其失效概率与区域安全性等进行分析,得到安全性评估结果;最后基于SysML语言对IMA架构下的显示系统进行架构设计和安全性评估,评估结果验证了所提出安全性评估方法的有效性。      

基于UML的ERP系统建模方法的分析

本文分析了统一建模语言UML对ERP系统建模的优势,论述了利用开发ERP系统的新手段——UML进行建模的方法,重点对基于用例图的功能建模方法作了详细的分析,并通过相应案例加以说明。     

基于Visio平台的故障树自动建模软件开发

故障树分析(FTA)是概率安全评价方法(PSA)的主要方法,故障树建模则是整个分析过程最基本也是最繁琐的一个过程。而PSA主要应用在对可靠性要求极高的系统上,诸如航天航海系统和核电厂数字化仪控系统。这类系统往往规模大、结构复杂、相关性高,对其进行故障树建模的工作艰巨而繁琐。人为完成将会耗费大量人力物力,且正确性无法保障。通过开发故障树自动建模软件,使故障树建模过程自动化,减少PSA分析的前期准备时间,提高PSA分析的效率,降低人因失误的概率。     

基于模型的多态故障树自动建造方法

在对大型复杂系统进行多态故障树分析时,传统手工搭建故障树的方法因其工作量大、易出错且复用性差等劣势,已经不能满足对大型复杂系统多态故障树的建造。为弥补手工建树的诸多缺点,计算机自动建树被可靠性工程师列为重点研究对象,但是目前还没有一种通用的故障树自动建造思路与算法,特别是在对反馈等复杂结构的处理分析上,现有研究未能给出规范的处理方法。为解决上述问题,论文提出以部件模型的方式将零件故障特性规范化封装,以实现对部件故障模型的自由组合和重复利用,并在此基础上提出一种可以解决串并联系统和有环系统的故障树自动建树算法流程,实现对复杂系统结构的处理。论文结合冷却系统,阐述系统建模过程和建树算法实现的步骤,建树结果的一致性验证了该方法的正确性。对于大型复杂系统的故障树建造,该方法可以在为可靠性工程师减轻工作量的同时,提高建树质量,有利于形成规范化的统一标准。     

基于动态模型的系统架构及建模平台实现

传统的基于静态模型的系统开发方法难以解决业务规则的快速扩展及变更带来的资源浪费等问题,工作流支持对工作内容进行良好的划分,并进行具体部署。结合SOA架构的业务流程再造能力,提出一种新的以三层模型为核心的支持快速、平滑、可重用的应用系统开发架构,对流程引擎和建模平台完成详细描述和设计,完成建模平台搭建工作,并以卡银行业务为例进行了基于三层模型的建模。结果表明,该系统开发架构具有很好的业务流程再造能力,可保证业务系统的持续稳定,达到提高生产组织水平和工作效率的目的。     

ISHM-oriented adaptive fault diagnostics for avionics based on a distributed intelligent agent system

In this paper, an integrated system health management-oriented adaptive fault diagnostics and model for avionics is proposed. With avionics becoming increasingly complicated, precise and comprehensive avionics fault diagnostics has become an extremely complicated task. For the proposed fault diagnostic system, specific approaches, such as the artificial immune system, the intelligent agents system and the Dempster–Shafer evidence theory, are used to conduct deep fault avionics diagnostics. Through this proposed fault diagnostic system, efficient and accurate diagnostics can be achieved. A numerical example is conducted to apply the proposed hybrid diagnostics to a set of radar transmitters on an avionics system and to illustrate that the proposed system and model have the ability to achieve efficient and accurate fault diagnostics. By analyzing the diagnostic system's feasibility and pragmatics, the advantages of this system are demonstrated.     

基于故障树的等级测评专家系统模型研究*

结合等级测评、风险评估和专家系统的相关技术,提出了一种将故障树和专家系统技术用于等级测评结果的综合分析模型。该模型通过将评价标准转换成规则固化在知识库中,利用故障树对知识进行展示和分析,并利用不确定推理方法对评估事实进行推理,得到该信息系统存在的安全问题可能会发生什么安全事件,从而紧密地将等级保护要求和用户安全需求联系在一起,极大地提高了用户实践等级保护的积极性,并为等级测评与风险评估有机结合提供了一种新的思路。另外,本系统还利用粗糙集理论从信息安全事件中自动获取推理规则,使得推理规则能随着安全状态的变化     

基于模糊故障树的地铁综合监控系统可靠性分析

近年城市交通问题凸显,地铁作为解决城市交通问题的重要方式,其安全稳定运行显得尤为重要。地铁综合监控系统是整个地铁系统安全可靠运行的重要保障,对其可靠性进行有效的评估有着重要的价值。介绍了地铁综合监控系统和模糊故障树理论,运用模糊故障树对地铁综合监控系统可靠性进行分析,并对车站级监控系统的故障进行了定性和定量的可靠性分析,拓展了模糊故障树的使用领域。     

基于同构节点的动态故障树分析方法

为了解决动态故障树研究领域的马尔可夫链状态空间爆炸问题,给出了一个基于同构节点的动态故障树分析方法。为每个节点建立一个对象,识别同构节点,求解时对于同构节点仅计算一次,从而减少状态空间中的状态数目、缩短计算时间。运用该方法对空间信息处理平台进行可靠性分析,并与其他方法进行对比,结果表明,如果系统结构具有较强的冗余特征,该方法在求解效率上具有比较明显的优势。     

一种故障树向BDD的转化方法

针对故障树分析的关键技术—排序和置换,提出一种基于BDD的快速有效的（LNPC）方法。该方法采用制定的排序和置换策略直接完成子事件的排序与门事件的置换,一次性完成故障树到BDD的转化和优化,增加了获取最小规模BDD的排序机会,同时降低了BDD的存储空间且不需要先写出故障树的布尔函数。算法分析与实验结果表明该方法对不同的故障树转化是有效的。     

基于故障树的梭式窑故障诊断专家系统

为实现对梭式窑运行异常特别是燃烧异常的故障检测和定位,研究并设计了一种基于故障树的故障诊断专家系统。首先给出梭式窑故障诊断专家系统的形式化定义,进而详细分析并设计了专家系统的各个组成部分;最后重点介绍使用故障树来设计知识库的原理与方法,以及使用故障树来进行故障诊断推理的算法。工程实践表明,该系统知识模型适应性好,使用简单方便,故障诊断结果可靠稳定。     

中国古建筑的L系统建模新方法

中国古建筑的数字化保护问题日益成为计算机和建筑学科的研究重点,但其结构巧妙、类型丰富,且建模工程耗时等,给研究工作带来很多挑战。针对上述问题,提出了一种快速的数字建模方法,通过深入分析并抽取建筑特征,建立了古建筑L系统构件模型库及构件特征库,利用虚拟装配过程控制创建真实、精确的虚拟古建筑3D模型。结果表明,这种方法具有建模精确、生成快速等优点,可对中国古代建筑遗产进行有效的数字保护。     

基于模糊故障树的磁浮列车悬浮系统故障诊断

悬浮控制系统是CMS-3型磁浮列车系统的重要子系统，其可靠性的高低直接关系到列车能否安全运行．在对CMS-3型磁浮列车悬浮系统故障概率分析的基础上，将模糊数学和故障树方法相结合，建立了悬浮系统的模糊故障树，通过对其进行失效分析，给出了悬浮系统的故障诊断算法．实验表明，该方法用于悬浮系统的故障诊断是行之有效的．     

基于T-S模糊故障树的混凝土泵车泵送液压系统故障诊断

针对混凝土泵车泵送液压系统结构复杂,故障发生概率、故障机理和故障程度具有模糊性的特点,提出了基于T-S模糊故障树的泵送液压系统故障诊断方法。该方法用模糊数描述液压元件和系统的故障概率,解决了故障概率的不确定性;用T-S模糊门描述事件间的联系,解决了故障机理和事件联系的模糊性;用模糊数描述故障的严重程度,考虑了故障程度对系统的影响。将该方法运用到了混凝土泵车泵送液压系统的故障诊断中,取得了较好的效果。     

系统故障演化过程描述方法研究

为了解系统故障演化过程,提供可行的描述方法,进一步对空间故障网络理论进行研究。将原有空间故障网络结构◢W=（V,L,R,H,B）改为W=（O,S,L,X）,即用四要素对象、状态、连接和因素描述故障演化过程构建空间故障网络。提出枚举法和实例法具体进行故障演化过程描述。研究三级往复式压缩机的第一级故障过程,并辨识了事件的对象、对象的状态及事件的逻辑关系,绘制了空间故障网络。以V▼10▽和V▼2▽为例得到了转换的空间故障树,并以V▼2▽为例研究了故障演化过程。得到了127种故障模式,其中64种有利于V▼2▽◣发生,剩余63种不利于发生。根据演化过程描述需要将故障演化过程进一步分类,论述了故障演化机理。