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模型驱动的故障树构建技术及优缺点

        

        一、模型驱动的故障树构建技术

        采用模型驱动(Model-based)的技术构建故障树现已取得较多的成果,是未来可靠性分析技术的一个重要方向。不同的模型驱动故障树构建技术主要区别在于所构建的模型是基于功能模型还是物理模型的。当前的模型驱动故障树构建技术主要包括基于SYSML技术、基于行为模型、基于物理模型的构建方法,均是构建系统模型的基础上,由系统模型的状态、行为、信号等为线索,生成相应的故障树。具体可参阅相应文献资料或咨询我们。

        二、模型驱动的故障树构建技术优缺点

        采用模型驱动的故障树构建技术与传统的自下而上逐层演绎式构建故障树技术相比,具有如下优缺点::。

        (1) 层次化。传统的故障树构建技术采用扁平化的分析,故障树模型在同一层级、同一平面表示,没有表示出故障树的层级/层次关系(尽管有转移故障子树,但是转移故障子树更多是从故障树模型构建过程中的可视化限制考虑的)。模型驱动的故障树构建技术,可以从包含顶事件的产品入手,逐层、分层显示故障树结构。可以对涉及的部件进行反向或向上进行故障分析,直到确定顶事件的所有可能原因。

        (2) 问题定位方便。产品研发过程中,经常涉及到构型改变/设计方案修改。使用模型驱动的故障树构建技术,可以快速定位到需要修改的组件/设备,只需修改对应的组件/设备即可,只需修改单一组件/设备。传统的故障树构建技术,则需要依靠分析才能确定具体要修改的故障树位置。

        (3) 冗余相关问题。传统的故障树构建过程中,需要精确识别那些故障事件与冗余相关,然后依靠经验构建冗余结构的故障树,比较容易出错。模型驱动的故障树构建方法,是通过组件/设备的输入、输出状态逻辑关系建立的,即只需考虑组件的输入、输出状态之间的逻辑。

        (4) 系统性故障问题。对于关键产品,识别出系统性故障非常关键。但是,对于复杂、关键系统,该工作是庞大的工程。模型驱动的故障树构建方法采用系统模型进行推理得到系统性故障,表示起来也较为简单。分析人员只需要根据系统的层次结构、分解结构进行分析即可,很容易得到故障传播关系、故障链。

        (5) 减少顶事件。例如,采用传统的故障树构建技术时,假设有3个顶事件,当修改系统设计时,这些顶事件都会受到影响,需要修改所有的3个顶事件的故障树。如果顶事件多的时候,这个工作量会非常耗时。而模型驱动的故障树构建技术,只需要修改更改设计的部件,顶事件相关故障树借助软件工具会自动更新,非常简便。

        (6) 降低复杂性,简单易懂。传统的故障树构建技术,对于复杂的结构、带有冗余结构的系统,建立的故障树庞大、复杂。对于这样的故障树,很难去分析其关系。模型驱动的故障树构建技术,将这些复杂的逻辑结构问题放在了单个组件上面,只需考虑单个组件的输入、输出结构关系即可,组件与组件之间、组件对于系统的影响,均可通过软件工具的推理机制自动生成。即分析人员只需关注单个组件的结构以及输入、输出状态关系。对于分析人员来说,处理单个组件逻辑关系比全盘考虑整个系统的结构更为简单,且不易出错。

        (7) 可重用性。可重用性在模型驱动的故障树构建技术上体现更为明显。可以从一个系统将组件拷贝到其他系统中,这还有助于企业内部的知识共享、分享。

        (8) 可自动生成传统故障树。模型驱动的故障树构建方法可以借助工具自动生成传统的故障树模型,形成相应的报告。

        三、模型驱动的示例

        飞行管理系统CMS由位置滤波器、速度滤波器等设备组成。根据飞行管理系统的设计方案,使用模型驱动设计分析工具Posfia建立该系统的模型,定义位置滤波器等设备的输入、输出及状态后,依靠推理机制自动构建该飞行管理系统不同顶事件的故障树。

        模型驱动的故障树构建

        模型驱动的故障树构建

        模型驱动的故障树构建

        更多关于模型驱动设计工具POSFIA的使用,可咨询我们。

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