[发明专利]一种基于事故动态推演仿真的故障模式与影响分析方法

说明书

本发明是一种基于事故动态推演仿真的故障模式与影响分析方法，该方法针对被分析对象的特点，构建最低约定层次的每一个模块的功能方框，构建功能框图，与传统的在功能模块上添加失效率并进行可靠性分析不同，本发明方法对每一个功能方框，对其内部行为构建包含状态、事件等元素的事故动态推演仿真模型，并为模型中的事件添加延迟、失效率等属性，逼真的描述了功能模块内部的运行机理。然后通过构建功能方框之间的逻辑、时间关系，将所有功能方框连接成一个整体。最后通过离散事件动态仿真的方法，模拟系统的动态运行过程，找出系统的失效事件及其发生的概率，并做进一步的失效影响及危害分析。解决了传统故障模式与影响分析方法无法进行时态逻辑分析以及组合功能失效分析的问题。

技术领域

本发明是一种基于事故动态推演仿真的故障模式与影响分析方法，属于复杂系统可靠性分析技术领域。

背景技术

故障模式、影响和危害性分析故障模式与影响分析(Failure Mode and EffectsAnalysis)是在工程实践中总结出来的，以故障模式为基础，以故障影响或后果为目标的分析技术。它通过逐一分析各组成部分的不同故障对系统工作的影响，全面识别设计中的薄弱环节和关键项目，并为评价和改进系统设计的可靠性提供基本信息。

故障模式与影响分析方法目前在复杂系统可靠性分析领域中被广泛采用。传统故障模式与影响分析分析，以单个独立功能为出发点，分析时考虑较多的是各组件之间的静态逻辑关系、很少考虑各组件之间的动态时间约束关系，仅凭可靠性分析人员的技能和经验，受人类认知能力的限制，难以预测系统所有可能的行为(包括正常和异常行为)，容易疏漏某些系统失效状态或者误判系统失效的影响，无法适应当前的高度复杂与集成的系统。

当前航空航天等高度复杂的系统大多是实时系统，实时系统中系统的正确性不仅依赖于它的逻辑特性，而且依赖于它的时态特性。例如，在一个实时系统中，一个活动执行的太晚或使用不合时宜的数据进行运算，即使这个活动或运算所完成的功能是正确的，但对于整个系统而言是没有用的，有时可能是有害的。近年来，发生的空难事故更多的是由各个组件交互时未满足时态逻辑产生的故障。事后分析发现，这类故障发生时，单个功能组件没有问题，但多组件交互时产生问题。

为解决这类问题，国外2001年开始将基于形式化验证中的模型检验引入复杂机载系统的可靠性评估领域。采用状态空间搜索的方法检测前述系统模型是否满足特定的性质，并在系统不满足性质时给出反例。但完全的形式化方法在国内推广存在以下问题：1)模型检验中完全的基于形式化验证的方法建模复杂且难度较大，只能在部分系统中采用，完全的形式化方法很难在国内全面推广使用。2)模型检验方法确保了模型正确，但无法反映出模型所施加硬件的失效概率，无法给出真实系统实际使用情况的失效概率。

为解决上述问题，研究一种既能分析出多个组件交互过程中时态逻辑错误导致的失效，又能降低建模复杂度的故障模式与影响分析方法十分必要。

发明内容

本发明正是针对上述现有技术状况而设计提供了一种基于事故动态推演仿真的故障模式与影响分析方法，其目的是通过离散事件动态仿真的方法，模拟系统的动态运行过程，找出系统的失效事件及其发生的概率，并做进一步的失效影响及危害分析。解决了传统故障模式与影响分析方法无法进行时态逻辑分析以及组合功能失效分析的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

该种基于事故动态推演仿真的故障模式与影响分析方法，其特征在于：该方法的步骤如下：

步骤一、根据被分析对象的产品协议书、产品需求及设计文档，描述被分析对象的组成和功能，按照整机、系统、子系统、外场可更换单元、内场可更换单元的层次将被分析对象层层分解，根据故障模式与影响分析的需要分解到最低约定层次；