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题目:基于SysML的事故过程建模及分析技术研究

关键词:事故过程概念模型;SysML;故障传播;HAZOP;飞控系统

  摘要


    随着现代系统日益不断增加的规模和集合程度,各子系统之间的功能交互越来越多,系统中存在的各类交互和耦合关系也在增加,最终使得系统变得十分复杂,系统内存在的危险也变得难以发现。建模是系统开发人员设计初期常采用的有效设计及分析方法,然而不同领域的开发人员采用不同的建模语言不但使得工程师之间交流起来存在障碍,也会由于系统建模方法不统一、描述不清晰使得在整个系统设计阶段引入了新的危险。与此同时,由于目前危险传播具有多方向、多交叉、多影响的特点,使得交互导致的危险成为导致事故的主要原因。系统内的潜在危险变得难以识别,增加了开展危险分析的难度。

    传统的事故模型一般从简单地线性来描述危险传播,例如事故链模型。如何在既有事故模型的基础上对复杂技术系统内的事故过程进行更加清楚的认识,理清事故发展的过程模型,并采用统一建模语言来构建事故过程的概念模型是非常值得研究的。因此,面对现代技术系统的复杂特性,如何认识事故过程的概念模型,并有效的辨识出危险,进而消除或控制危险是一项挑战。

    论文在调研了多种典型事故模型并分析了复杂系统中危险新特点的基础上,基于复杂装备系统内故障导致危险的情况,提出了三类故障传播模式,并在此基础上提出了事故过程的概念模型。从概念视图和实现视图两个方面详细解释了事故过程的概念模型。其中重点从实现视图给出了事故过程的四个方面:需求视图、结构视图、行为视图和状态视图。SysML是由OMG提出的能够用于概念建模的形式化系统建模语言,能够消除设计人员和安全工程师之间的对系统模型的歧义。论文研究了利用SysML的形式化描述视图对事故过程概念模型进行可视化建模描述的技术。

    论文以飞行控制系统为例,对飞行控制过程中的俯仰控制过程进行了清晰地建模描述。并在顺序图和状态图的基础上结合HAZOP进行了危险分析。验证了基于SysML的事故过程建模及分析技术的可行性。