[发明专利]基于SysML模型的级联失效传播效应动态分析方法

说明书

一种基于SysML模型的级联失效传播效应动态分析方法，基于SysML模型构造系统功能运行状态模型并从中提取出功能逻辑关系和运行状态级联关系，生成模型交互关系矩阵集合；再根据级联失效搜索算法从集合中的交互信息中生成失效传播链条；最后将失效传播链条整合为级联失效动态图形化结构以实现失效传播路径和影响范围的可视化。本发明能够对于复杂综合系统失效传播过程的动态描述与影响分析，达到失效传播路径和失效影响范围的可视化。

技术领域

本发明涉及的是一种信息安全领域的技术，具体是一种基于对象管理组织(OMG)的SysML(Systems Modeling Language,系统建模语言)模型的级联失效传播效应动态分析方法。

背景技术

安全性分析是安全苛求系统研制的核心环节之一，其中某一部分或元件的失效经传播导致系统其它部分失效，即级联失效是复杂系统安全性分析的重要关注点。级联失效使得物理部件间的动态耦合关系将进一步增强，由此引入的级联失效、共模失效等因素将进一步增加失效影响归纳的难度。对于安全性分析方法，目前工程实践中主要通过失效模式与影响分析方法(FMEA)，以清单的形式对失效的影响范围进行评估。然而传统的安全性分析方法高度依赖工程经验，基于静态分析难以描述复杂系统的动态行为和失效传播过程。

现有安全性分析工具与设计过程中存在一定分隔，不能全面反映系统各类复杂机制，难以保障设计过程和安全性过程一致性；同时对于级联失效传播的动态性，以往方法基于物理部件之间直接交联关系，但系统的实际功能实现是基于各类运行机制的灵活耦合，因此对于复杂运行过程下的失效传播分析过程缺少灵活性。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种基于SysML模型的级联失效传播效应动态分析方法，能够对于复杂综合系统失效传播过程的动态描述与影响分析，达到失效传播路径和失效影响范围的可视化。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明基于SysML模型构造系统功能运行状态模型并从中提取出功能逻辑关系和运行状态级联关系，生成模型交互关系矩阵集合；再根据级联失效搜索算法从集合中的交互信息中生成失效传播链条；最后将失效传播链条整合为级联失效动态图形化结构以实现失效传播路径和影响范围的可视化。

所述的功能运行状态模型，以SysML为表达方式，使用模块定义图对系统的功能运行过程进行建模，从中提取功能逻辑关系，再使用状态图对系统的功能运行状态进行建模，从中提取功能运行状态间的级联关系，最后汇总为模型交互关系矩阵集合。

所述的模块定义图自上而下包括：功能模型、运行过程模型和物理模型，其中：功能模型由若干运行过程模型组成，物理模型为运行过程模型所匹配的物理部件。

所述的运行过程模型为系统功能实现的必要环节，为对完成共同功能目标的多个分立的行为步骤的罗列，可组合为包含逻辑关系的运行过程框架。

所述的功能逻辑关系是指：通过有向连线对所述的功能运行过程模型进行组合，所表现的功能实现的逻辑流向关系，并由相衔接的上下游运行过程模型的状态推测功能的整体完成情况。

所述的功能运行状态为功能运行模型的现有状态，通过状态图表现，包括：闲置、运行、降级和失效模式，其中运行模式可表征系统综合机制和安全性机制。

所述的系统综合机制的维度包括：输入参数、资源、能源、控制指令和物理部件；安全性机制通过状态转移关系判定机制表述系统的安全性预防和处理行为。