[发明专利]一种基于权限管理和模型分解的故障树协同分析系统

摘要

本发明公开了一种基于权限管理和模型分解的故障树协同分析系统，该系统主要由以下7个模块组成建模目标解析器，建模任务分解器，权限管理器，权限映射器，冲突预防器，模型合并器和模型分析器组成。该系统从建模目标解析和任务定义到具体的建模流程都引入了协同技术，在权限管理和映射机制的作用下，可以实现多人多角色合作故障树建模分析；为故障树建模人员提供了协同合作的平台，可以完成航海、航空航天以及核电能源等领域大型复杂系统的故障树建模任务；满足了目前大型复杂系统故障树建模中出现的模型规模方面和多学科交叉方面的需求，使得具有不同知识背景和专业技术的建模人员可以通过分工合作高效完成故障树建模分析这一任务。

主权项

一种基于权限管理和模型分解的故障树协同分析系统，其特征在于包括：建模目标解析器：完成对故障树顶事件失效模式的全面解析，建模目标解析器接收顶事件失效相关的详细数据，将数据存储到服务器端数据库中，同时发送数据到分析人员或者专家的系统客户端，分析人员或专家对数据进行分析，系统根据分析结果确立建模目标；建模任务分解器：根据建模目标确立建模任务，顶事件的失效被分解到子系统部件单元的失效上，相当于故障树被分解成为次级故障树，建模任务被分解为下一层的次级建模任务，次级建模任务根据需求可继续分解为多级子建模任务，建模管理人员或专家根据任务分解方案确立分配原则，建模任务分解器根据分配原则将次级建模任务分配到各个建模小组，建模管理人员或专家可以在复核阶段对分解分配方案进行手动调整；权限管理器：对所有使用建模系统的人员按照角色定义进行动态权限分配和管理，管理员按照建模人员的知识背景和分工为其定义一个角色，并为该角色分配建模权限，该建模权限定义了建模人员对模型的操作类型；权限映射器：将建模人员的操作权限映射到模型的具体部分，建模人员拥有的操作权限只可以在被分配到的建模任务中使用，根据实际需求权限映射器能将单个建模人员的操作权限映射到多个建模任务中，也能将多个拥有操作权限的建模人员映射到单个建模任务中；冲突预防器：避免不同建模人员对同一建模任务的操作产生冲突，冲突预防器实时读取模型的结构和模型中的逻辑门，基本事件单元的状态，状态中包含目前基本事件单元当前的操作情况，根据操作情况对单元进行读写限制，避免目前基本事件单元单元多个修改同时进行造成的冲突；模型合并器：将所有已完成的子建模任务按照分解时的逻辑关系连接起来，组成最终的故障树模型，各个子建模任务都作为单独的子故障树保存在模型文件中，模型合并器将这些文件按照合并协议合并起来，通过建模组的审核之后此合并模型才能成为最终结果；模型分析器：模型合并器完成子故障树的合并之后将最终结果发送到该模型分析器，模型分析器将建模最终结果的故障树文件转化为后台计算引擎的计算文件并将计算文件发送到后台计算引擎，故障树分析任务被模型分析器发送到分析人员或者专家的系统客户端，分析人员或专家完成分析设置之后模型分析器生成分析设置文件发送到后台计算引擎，计算引擎根据分析设置文件分析计算文件，分析结果发送到分析人员或专家客户端；所述的建模任务分解器具体实现方式如下：首先建模任务分解器从建模目标解析器获取建模目标的分析结果，即故障树顶事件的失效信息，建模任务分解器从服务器端数据库中检索该失效信息，如果存在则从服务器端数据库中下载该失效信息，服务器端数据库中的数据表存储表示为三元组<TOP,DE,DS>，TOP为失效事件，DE为之前的典型分解方案，建模任务分解器按照该方案直接对任务进行分解，DS为之前采用的任务分配方案，建模任务分解器按照分配方案将子任务分配到各个建模小组，如果服务器端数据库中不存在该失效信息，则建模任务分解器将任务分解相关信息发送到专家或建模管理人员的客户端，按照他们设定的分解和分配方案来进行任务分解分配，一次任务分解分配完成之后，此次分解分配过程保存为一个三元组，建模任务分解器将该三元组发送到专家或建模管理人员客户端，经过复核阶段后存入服务器端数据库；所述的权限管理器具体实现方式如下：权限管理器将每一个使用系统的建模人员抽象为一个多元组PM＝<U,R,P,UR,RP>，U表示的是建模人员集合，R表示的是建模人员角色，角色代表了一种资格、权利和责任，系统有默认的一套角色集合，管理员也可按照实际需求自定义角色加入默认集合，P是权限集合，w为写权限，表示建模人员可以对模型进行新建、删除和编辑操作；r为只读权限，表示建模人员只可以浏览模型，不能对模型进行任何修改；f为禁止访问，表示建模人员没有对模型的任何操作权限，s表示的是核查权限，即对系统各个方案决策进行复核，该核查权限仅面向建模管理人员或专家，a为分析权限，表示对建模任务进行分析相关的操作，例如建模目标的建立和建模任务的分解分配，限制在建模管理人员和专家的范围内，UR是建模人员角色分配关系集合，UR＝{u，r|u|U，r|R}，其中u,r不是一一对应的关系，即一个建模人员可以被分配多个角色，同一角色也可以分配给多个建模人员，RP是角色权限配置关系集合，RP＝{r，p|r|R，p|P}，表示的是某一角色所对应的权限，PM保存在服务器端数据库中的权限数据表中；每一个建模人员使用系统的时候，权限管理器都会从服务器端数据库中的权限数据表中检索该建模人员的记录，即PM，根据PM提供的信息，权限管理器赋予建模人员相应的操作权限，对权限外的操作加以限制，系统初次运行权限数据表为空，只有系统默认的权限集合P和角色集合R，管理员们根据建模组内的实际分工为每个成员分配相应的角色和权限，建模组的权限分配方案同样也需要经过建模管理人员或者专家的复核和调整，复核之后才可以在系统内实施；权限映射器的具体实现方式如下：权限映射器的输入为建模人员多元组PM以及建模任务分解器的分配方案，权限映射器以任务分解器和权限管理器的输出作为输入，输出为将建模人员操作权限映射到建模任务具体模型部分的映射方案，该映射方案可以表示为一个多元组MAP＝<DIS,PM>，权限映射器将分配方案抽象为一个二元组DIS＝<M,T>，M为建模子任务集合，T为建模小组集合，权限映射器可以根据DIS找到每一个建模人员对应的建模任务，再根据该建模人员的身份信息在PM中进行检索，找到该建模人员的权限多元组PM，权限映射器首先对建模任务所包含的模型部分进行定位，即根据任务分配方案对子任务对应的次级故障树进行定位，每一个次级故障树相当于是整棵树的一个分支，定位完成之后将这部分的分支模型按照PM中提供的角色权限信息开放给该建模人员，该建模人员只能对自己被分配到的任务对应模型进行所拥有权限范围内的操作；冲突预防器的具体实现方式如下：首先冲突预防器对整个模型进行遍历，每遍历到一个故障树节点，就对该节点进行编号，编号的集合为NUM，将节点类型、命名和编号抽象为一个三元组Node＝<TYPE,ID,NUM>，TYPE表示节点类型，TYPE＝{type|type|TYPE}，包含逻辑门，基本事件，房型事件故障树节点类型，STAT表示该节点的状态，STAT＝{free，edit，locked}，将该三元组保存到一张数据表中，在遍历过程中每访问到一个节点就对这张表进行检索，如果之前已经出现过该节点，直接将原有编号赋给该节点，冲突预防器为每个节点定义了以下三种状态：修改中、冻结中、空闲中，修改中说明当前有建模人员正在对该节点进行修改，其他建模人员无法对该部分进行任何修改操作，冻结中是为了避免间接冲突而设置，目前正在修改中的节点可能在故障树其他部分出现，如果在其他部分中被修改，同样会造成冲突，冲突避免器为目前正在与被修改的节点分布在模型其他部分相同的节点加上冻结锁，避免间接冲突，冻结中节点本身的属性信息无法被修改，但是可以对节点整体进行操作，如删除节点、移动节点、新建节点，空闲中代表目前该节点没有人员操作产生，拥有该节点相应权限的建模人员可以对节点进行修改，修改中和冻结中两种状态在操作完成建模人员保存之后解除，节点恢复成空闲中状态；模型分析器的具体实现方式如下：模型分析器以模型合并器输出的最终结果故障树模型文件为输入，获取建模完成之后的故障树模型文件之后模型分析器首先对文件中的故障树逻辑进行解析，解析采用自上而下的方式，从顶事件开始到所有的底事件，解析过程中按照解析出的逻辑生成后台计算引擎的计算文件，计算文件按照后台计算引擎所要求的文件格式生成，包括所分析故障树的逻辑结构、基本事件参数、基本事件可靠性模型、参数数值，后台计算引擎直接读取计算文件作为计算输入，后台计算引擎准备完毕后模型分析器将该次分析任务相关信息发送到分析人员或者专家客户端，分析人员或者专家在客户端可视化界面上对此次分析进行设置，包括概率截断值、阶数截断值、顶事件失效率计算类型、定量分析选项，设置完成之后保存，模型分析器按照保存之后的设置生成分析设置文件并发送到后台计算引擎，分析设置文件是模型分析器与后台计算引擎之间的控制接口文件，模型分析器通过分析设置文件将界面所保存的分析设置发送到后台计算引擎，后台计算引擎按照该分析设置来分析计算文件中的故障树，分析完毕后模型分析器解析后台计算引擎输出的结果文件，将计算结果发送到分析人员或专家客户端。