安全關(guān)鍵系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)定量分析方法研究.pdf

1、廣泛應(yīng)用于航空、航天、核能、交通等領(lǐng)域的安全關(guān)鍵系統(tǒng)對資源、響應(yīng)時(shí)間、故障容忍，特別是可靠性和安全性有著很高的要求。如何保證安全關(guān)鍵系統(tǒng)的可靠性和安全性以及有效的控制開發(fā)的時(shí)間和成本，已成為當(dāng)前學(xué)術(shù)界的熱點(diǎn)問題。目前，一部分安全關(guān)鍵系統(tǒng)的分析工作集中在系統(tǒng)需求設(shè)計(jì)階段的風(fēng)險(xiǎn)分析。然而，傳統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)分析方法一方面難以支持從體系結(jié)構(gòu)層面統(tǒng)一描述安全關(guān)鍵系統(tǒng)中軟、硬件以及系統(tǒng)錯(cuò)誤行為，另一方面主要分析方法為定性分析、人工分析且缺乏工具支持。復(fù)雜

2、嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)建模語言AADL，能夠有效描述運(yùn)行時(shí)體系結(jié)構(gòu)且其錯(cuò)誤模型附件能夠形式化表示系統(tǒng)中的錯(cuò)誤、錯(cuò)誤行為以及錯(cuò)誤傳播，但難以直接對系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)定量分析，系統(tǒng)潛在的危害難以被發(fā)現(xiàn)。基于風(fēng)險(xiǎn)的失效模式影響分析方法RFMEA是一種同時(shí)考慮嚴(yán)酷度和代價(jià)的風(fēng)險(xiǎn)定量分析方法，但難以從體系結(jié)構(gòu)層面統(tǒng)一描述系統(tǒng)中的軟硬件，系統(tǒng)中軟硬件交互的風(fēng)險(xiǎn)難以被表達(dá)。
　　針對以上問題，本文提出一種結(jié)合RFMEA和AADL的風(fēng)險(xiǎn)定量

3、分析框架，采用擴(kuò)展的AADL錯(cuò)誤模型附件描述RFMEA屬性，實(shí)現(xiàn)基于系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模型的RFMEA屬性描述。在此基礎(chǔ)上，提出一種基于錯(cuò)誤傳播圖的分析方法，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)的定量分析，從而保障系統(tǒng)的可靠性和安全性。論文的主要研究內(nèi)容如下：
　?。?）以RFMEA分析方法和AADL模型為基礎(chǔ)，提出了一種結(jié)合AADL和RFMEA的風(fēng)險(xiǎn)定量分析框架，用于支持安全關(guān)鍵系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)定量分析。
　?。?）面向AADL的風(fēng)險(xiǎn)模型構(gòu)建：針對AADL的

4、錯(cuò)誤模型附件進(jìn)行擴(kuò)展，描述面向風(fēng)險(xiǎn)的FMEA屬性（即RFMEA屬性）；擴(kuò)展后的錯(cuò)誤模型關(guān)聯(lián)到系統(tǒng)中的構(gòu)件。
　?。?）基于錯(cuò)誤傳播圖的風(fēng)險(xiǎn)模型定量分析：擴(kuò)展雙圖錯(cuò)誤傳播模型得到錯(cuò)誤傳播圖，設(shè)計(jì)AADL模型元素到錯(cuò)誤傳播圖元素映射表，完成從風(fēng)險(xiǎn)模型到錯(cuò)誤傳播圖的轉(zhuǎn)換，并基于該錯(cuò)誤傳播圖實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)模型的定量分析。
　　最后，運(yùn)用本文提出的方法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)RFMEA插件并對嬰兒保溫箱控制系統(tǒng)進(jìn)行案例分析，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)模型中溫度傳感