本文關(guān)鍵詞：安全關(guān)鍵系統(tǒng)的風(fēng)險定量分析方法研究

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【摘要】：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)險分析。然而,傳統(tǒng)的風(fēng)險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)雜嵌入式實(shí)時系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)建模語言AADL,能夠有效描述運(yùn)行時體系結(jié)構(gòu)且其錯誤模型附件能夠形式化表示系統(tǒng)中的錯誤、錯誤行為以及錯誤傳播,但難以直接對系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行風(fēng)險定量分析,系統(tǒng)潛在的危害難以被發(fā)現(xiàn)�；陲L(fēng)險的失效模式影響分析方法RFMEA是一種同時考慮嚴(yán)酷度和代價的風(fēng)險定量分析方法,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)險定量分析框架,采用擴(kuò)展的AADL錯誤模型附件描述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,提出一種基于錯誤傳播圖的分析方法,實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)風(fēng)險的定量分析,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:(1)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)險定量分析框架,用于支持安全關(guān)鍵系統(tǒng)的風(fēng)險定量分析。(2)面向AADL的風(fēng)險模型構(gòu)建:針對AADL的錯誤模型附件進(jìn)行擴(kuò)展,描述面向風(fēng)險的FMEA屬性(即RFMEA屬性);擴(kuò)展后的錯誤模型關(guān)聯(lián)到系統(tǒng)中的構(gòu)件。(3)基于錯誤傳播圖的風(fēng)險模型定量分析:擴(kuò)展雙圖錯誤傳播模型得到錯誤傳播圖,設(shè)計(jì)AADL模型元素到錯誤傳播圖元素映射表,完成從風(fēng)險模型到錯誤傳播圖的轉(zhuǎn)換,并基于該錯誤傳播圖實(shí)現(xiàn)風(fēng)險模型的定量分析。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)模型中溫度傳感器構(gòu)件的一個錯誤會導(dǎo)致系統(tǒng)產(chǎn)生最大風(fēng)險,有效的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的潛在的災(zāi)害和錯誤,減少開發(fā)的代價,從而說明了本文方法的有效性和可行性,為安全關(guān)鍵系統(tǒng)的風(fēng)險分析提供一種新思路。
【關(guān)鍵詞】：安全關(guān)鍵系統(tǒng) AADL RFMEA 錯誤模型附件 錯誤傳播圖
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP309
【目錄】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 課題研究背景12-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及選題依據(jù)14-17
• 1.2.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 選題依據(jù)16-17
• 1.3 論文組織結(jié)構(gòu)17-19
• 第二章 基于構(gòu)件的風(fēng)險定量分析方法19-31
• 2.1 支持定性風(fēng)險分析的AADL模型19-28
• 2.1.1 AADL模型概述19-26
• 2.1.2 錯誤模型附件概述26-28
• 2.2 支持風(fēng)險定量分析的RFMEA方法28-29
• 2.3 結(jié)合AADL模型和RFMEA的風(fēng)險定量分析框架29-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 基于擴(kuò)展錯誤模型的AADL風(fēng)險模型構(gòu)建31-43
• 3.1 錯誤模型屬性擴(kuò)展31-34
• 3.1.1 EMV2.0 的HAZARD屬性分析31-32
• 3.1.2 RFMEA屬性擴(kuò)展32-33
• 3.1.3 RFMEA的語法與語義33-34
• 3.2 構(gòu)件建模34-37
• 3.2.1 獨(dú)立構(gòu)件建模34-35
• 3.2.2 依賴構(gòu)件建模35-37
• 3.3 錯誤模型構(gòu)建37-39
• 3.3.1 錯誤類型定義37
• 3.3.2 錯誤行為建模37-39
• 3.4 錯誤模型與構(gòu)件關(guān)聯(lián)39-42
• 3.4.1 錯誤模型與獨(dú)立構(gòu)件關(guān)聯(lián)39-40
• 3.4.2 錯誤模型與依賴構(gòu)件關(guān)聯(lián)40-42
• 3.5 本章小結(jié)42-43
• 第四章 風(fēng)險模型定量分析43-55
• 4.1 雙圖錯誤傳播模型擴(kuò)展43-47
• 4.1.1 雙圖錯誤傳播模型43-45
• 4.1.2 錯誤傳播圖45-47
• 4.2 風(fēng)險模型構(gòu)件到錯誤傳播圖的映射47-48
• 4.3 錯誤傳播圖自動構(gòu)建48-51
• 4.3.1 錯誤傳播圖自動構(gòu)建過程48-50
• 4.3.2 錯誤傳播圖自動構(gòu)建算法設(shè)計(jì)50-51
• 4.4 基于錯誤傳播圖的風(fēng)險定量分析51-54
• 4.5 本章小結(jié)54-55
• 第五章 嬰兒保溫箱控制系統(tǒng)的實(shí)例分析55-67
• 5.1 RFMEA插件實(shí)現(xiàn)55-56
• 5.2 系統(tǒng)實(shí)例分析56-62
• 5.2.1 系統(tǒng)概述56-58
• 5.2.2 系統(tǒng)建模58-60
• 5.2.3 系統(tǒng)錯誤傳播圖構(gòu)建60-62
• 5.3 基于錯誤傳播圖的RFMEA分析62-66
• 5.4 本章小結(jié)66-67
• 第六章 總結(jié)與展望67-69
• 6.1 論文工作總結(jié)67-68
• 6.2 未來工作展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-74
• 致謝74-75
• 在學(xué)期間的研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文75

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本文編號：802234