[发明专利]基于性能模型的系统安全性分析方法

说明书

本发明提供一种基于性能模型的系统安全性分析方法，该方法包括以下步骤：步骤S1：系统性能模型构建，包括建模信息收集，单元模块性能建模、系统集成性能建模、确定系统性能观测指标；步骤S2：系统性能故障模型构建，包括对系统进行分层、单元模块的失效建模、耦合失效建模、故障的触发建模；步骤S3：基于系统性能故障模型的安全性分析，包括获取系统输出的敏感参数、选择需要触发的故障状态，得到系统失效时间、耦合作用的失效分布和失效集合，再结合抽样算法开展系统性能输出的安全性分析。本发明解决传统可靠性建模方法不准确、不全面问题；以图形化方式和数学模型方式同时准确定位导致系统性能失效的敏感参数和关键失效模式。

技术领域

本发明属于设备安全技术领域，具体涉及一种基于性能模型的系统安全性分析方法。

背景技术

安全性是装备产品的一种共性的固有属性，必须与产品功能性能同步设计、有效融合。安全性是与危险做斗争的一门工作，设计人员需要通过不断分析发现产品的各种缺陷、薄弱环节、使用风险，并采取有效的改进和补偿措施以提高安全性水平。随着装备产品集成度越高、设计算法越来越复杂，安全性分析工作难度越来越大。在实际系统设计中，最终的目的都是将系统性能控制在理想的范围内，而超出理想范围，均会带来系统的安全性问题。

目前传统的安全性设计分析方法，一方面不能基于模型对风险进行参数化描述，另一方面不能将具体的故障对系统输出设计参数的影响进行分析。如危险分析方法只是对系统潜在风险进行梳理，设计人员根据系统架构、使用环境等对危险因素及影响进行梳理，但对于具体故障的参数改变、敏感参数变化等造成的系统输出效果均无法提供具体描述，无法保证安全性分析工作的精确性与完整性。同时，基于人工推演的危险分析工作无法实现对导致系统性能失效的关键硬件故障模式的精确定位、以及敏感参数的精确识别，无法有效开展成品的故障控制措施设计。

因此，目前需要新的系统安全分析方法来实现对复杂装备产品的安全分析，有效解决系统故障模式参数化、故障影响关系复杂、功能FMEA与硬件FMEA分析脱节等问题。

发明内容

本发明提出一种基于性能模型的系统安全性分析方法，适用于复杂系统的安全性图形化与数学建模方法，并可实现基于模型的安全性分析，识别关键故障模式及敏感参数，以便进行系统的安全性研究。

本发明提出一种基于性能模型的系统安全性分析方法，包括如下实现步骤：

步骤S1：系统性能模型构建；

系统性能设计是表征系统设计实现具体功能的参数化描述，系统性能模型采用层级化的建模方式，具体包括以下步骤：

S1.1收集建模信息，以系统性能设计实现过程的文档或模型为基础，收集用于系统性能建模相关设计信息，梳理系统性能参数设计及实现，设计信息主要包括：系统的性能指标、逻辑架构、控制律、接口信息、各元件设计参数、性能以及典型的故障模式信息；

S1.2进行单元性能模块建模，单元性能模块以模块元素为基础进行图形与数学模型构建，根据设计信息对单元性能模块进行构建，构建内容包括单元输入、单元输出以及输入输出之间的函数关系，设单元输入以x_i＝{x_i1，x_i2，…，x_im}表示，其中x_i表示单元i的输入，m表示输入参数的个数；单元输出以y_i＝{y_i1，y_i2，…，y_in}表示，其中y_i表示单元i的输出，n表示输出参数的个数；则y_i＝F_ix_i表示单元性能正常情况下的传递关系，其中，F_i为单元模块的性能设计参数，表征的是输入输出的传递函数关系参数，单元性能模块建模后需要进行校验；