[发明专利]故障传播模型下复杂系统任务可靠性试验用例设计方法

权利要求书

1.一种故障传播模型下复杂系统任务可靠性试验用例设计方法，其特征在于，其包括以下步骤：

S1、收集并确认系统任务可靠性要求和模型：

S11、确定系统任务可靠性试验考虑的任务剖面、各任务剖面关联的功能以及系统的容错能力准则；

S12、根据系统功能危害性评估或功能的失效模式与影响分析FMEA结果，提取影响任务的系统级严重故障状态；

S13、收集设计阶段建立的Altarica系统故障传播模型，利用核查和步进仿真的方法确认故障传播模型的正确性；

S2、确定任务可靠性试验的故障模式最低层次；通过对所述Altarica系统故障传播模型中包含的冗余设计特征的检索，从而确定系统的故障检测与重构层级，其中系统故障检测或冗余设计的最低组件层次应为试验考虑的故障模式最低层次；所述步骤S2具体包括以下步骤：

S21、设所述Altarica系统故障传播模型的层次数为N，任一层次i的组件数量为n_i，第i个层次的第j个组件为C_ij，设置了容错设计措施的组件集合为C_M，未设置容错设计措施的组件集合为C_N；其中，N＞1，1≤i≤N，1≤j≤n_i；

S22、初始化参数：设i＝1，j＝1；

S23、获取组件的故障状态集合：检查组件C_ij对应节点＜Node＞的状态＜state＞集合，获取其故障状态集合FM_ij；

S24、判定组件各故障状态影响组件功能输出时，是否有直接的容错设计措施：

S25、判定组件发生故障时，是否发出故障信号启动系统容错：

S26、排查C_ij所在层次所有组件，若j≤n_i，则j＝j+1，返回步骤S23；否则执行步骤S27；

S27、排查C_ij以上层次组件：若i≤N，则i＝i+1，j＝1，执行步骤S23；否则执行步骤S28；

S28、确定试验验证的故障模式层级：设C_mo......C_mp为C_M中的最低层次组件，则m为试验考虑的故障模式层级；

S3、确定任务可靠性试验注入的故障模式及组合；通过在所述Altarica故障传播模型设置仿真观测点，即步骤S1中确定的影响任务的系统级严重故障状态，并实施状态机仿真，输出严重故障模式组合：

{(fm₁、fm₂......fm_N)......(fm₁′、fm₂′......fm_N′)} (2)；

S4、确定各严重故障模式的试验样本数量；按照故障模式的失效率高低和对任务的影响程度，将各严重故障模式划分为不同风险等级，在给定最大试验样本量约束和各风险等级样本数量的条件下，合理分配各故障模式的样本量，所述影响程度包括任务失败、降级和余度减低；

S41、按照失效模式与影响分析FMEA确定严酷度等级的分类：按照所述Altarica系统故障传播模型生成的失效模式与影响分析FMEA结果，将各故障模式归类到M个严酷度等级中；其中M表示严酷度等级数量；

S42、基于步骤S3所获的所有严重故障模式失效率，确定各故障模式的失效率等级分类；

S43、确定各风险等级的试验样本数量t_i；

S5、选定各严重故障模式的试验样本及判据；

S51、在所述Altarica故障传播模型中，以每个严重故障模式作为仿真观测点，通过模型仿真输出导致严重故障发生的低层次故障模式集合；

S52、根据步骤S4确定的试样样本数量，按照失效率从高到低的原则选择可实施的故障模式作为试验样本；

S53、在所述Altarica故障传播模型中，根据系统功能要求选择合适的功能观测点，采用步进仿真的方式激发试验样本对应的故障模式，查看模型中功能观测点的变化，作为试验样本执行的判据；

S6、生成任务可靠性试验测试用例：将步骤S3中的获得严重故障模式及组合作为任务可靠性测试用例中的故障模式项，将步骤S5中获得的紧邻下一级故障模式作为测试用例中的故障原因项，将步骤S5中获得的试验样本作为测试用例中的试验手段项，将步骤5中获得的试验样本执行判据作为容错成功判据项。