CN108197847A - 一种防空导弹武器系统故障危险源识别的分析系统 - Google Patents
一种防空导弹武器系统故障危险源识别的分析系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种防空导弹武器系统故障危险源识别的分析系统,所述分析系统置于分析服务器中,包括:安全性数据存储与管理模块,用于以产品树节点为中心,对安全性分析输入、输出的数据进行管理和控制;初因事件分析模块,用于从所述安全性数据存储与管理模块获取参考信息,明确从事故原因到影响的所有传播路径;所述事故原因包括不同分系统相关设备故障耦合;事故场景分析模块,用于在初因事件分析结果的基础上,实现故障对功能产生影响的时序因果关系的建模分析;分析结果查看模块,提供分析结果树形引导图。本发明可以解决传统分析方法难以分析复杂装备危险事件且必须依靠工程经验的技术问题。
Description
技术领域
本发明涉及安全性分析技术领域。更具体地,涉及一种防空导弹武器系统故障危险源识别的分析系统。
背景技术
明确单点故障、系统故障、安全装置故障及产品间功能耦合故障等导致的危险或增加的风险,是防空导弹武器系统开展初步危险分析、系统危险分析的重要方面。目前工程上按照GJB/Z 1391-2006《故障模式、影响及危害性分析指南》的规定,利用故障模式影响及危害性分析(FME(C)A),识别安全性分析中所有可能的故障模式、发现故障危险源、分析可能产生安全性影响、确定危险的严重性和可能性。
但是,FME(C)A技术具有一定的局限性。一方面,FME(C)A技术只能考虑单点故障模式,而不能考虑产品之间功能耦合的故障模式,难以对复杂装备危险事件进行整体描述和分析;另一方面,成熟型号采用了大量的继承性设计,因此主要依靠工程经验、通过填表完成FME(C)A。但对于新研型号,因其系统复杂、高新技术密集、作战过程接口因素多的特点,决定了依靠工程经验开展FME(C)A的局限性。
因此,需要创建一种新的用于防空导弹武器系统故障危险源识别的分析系统,克服传统分析方法的局限性。
发明内容
本发明的目的是针对以上问题的至少之一,提供一种用于防空导弹武器系统故障危险源识别的分析系统,解决传统分析方法难以分析复杂装备危险事件且必须依靠工程经验的技术问题。
为解决上述技术问题,本发明采用下述技术方案:
一种防空导弹武器系统故障危险源识别的分析系统,所述分析系统置于分析服务器中,包括:
安全性数据存储与管理模块,用于以产品树节点为中心,对安全性分析输入、输出的数据进行管理和控制;
初因事件分析模块,用于从所述安全性数据存储与管理模块获取参考信息,明确从事故原因到影响的所有传播路径;所述事故原因包括不同分系统相关设备故障耦合;
事故场景分析模块,用于在初因事件分析结果的基础上,实现故障对功能产生影响的时序因果关系的建模分析;
分析结果查看模块,用于自动保存初因事件分析模块和事故场景分析模块的分析结果,并提供分析结果树形引导图。
优选地,所述分析系统还包括系统管理模块,用于分析系统的后台管理。
优选地,所述后台管理包括用户管理、角色管理和日志管理;
用户管理将用户分为管理员、关键用户和普通用户三个级别;管理员负责创建关键用户和普通用户;
角色管理由关键用户执行,关键用户将人员访问权限细化,为普通用户赋予应用角色和相应的功能模块操作权限,普通用户在关键用户分配的权限内对分析系统工具进行操作;
日志管理由管理员执行,对普通用户在使用过程中产生的日志信息进行监督和审计。
优选地,所述安全性数据存储与管理模块的产品树上每级产品均包含危险源、危险分析、事故与故障、准则与标准、型号安全性文件以及FME(C)A数据。
优选地,所述初因事件分析模块实现其功能的具体过程为:
(1)提供目标树成功树-动态主逻辑图(GTST-DMLD)建模所需的基本元素集,通过鼠标拖拽各个元素,完成目标树成功树-动态主逻辑图(GTST-DMLD)建模;
(2)依照模块内置的分析规则,以表格的形式自动汇总出实现顶层功能所必需的关键功能和对应的所有成功路径;
(3)提供初因事件列表的危险传播路径填写界面,或提供“事件序列图(ESD)分析”的链接。
优选地,所述事故场景分析模块实现其功能的具体过程为:
(1)提供事件序列图(ESD)建模所需的基本元素集,通过鼠标拖拽完成ESD建模;
(2)在基本元素集中预置不同颜色的元素,以描述不同种类的后果事件;
(3)在关联事件发生发展的推演过程中展示事故场景,描述系统的危险状态及潜在事故可能的发生发展过程。
优选地,所述分析结果查看模块提供的分析结果树形引导图包括图形化显示的“故障危险源传播路径”、图形化显示的“损失分类树状图”以及顶事件发生概率。
本发明的有益效果如下:
本发明提供的一种防空导弹武器系统故障危险源识别的分析系统,以复杂装备安全性分析与设计流程为牵引,将故障模式影响及危害性分析(FME(C)A)、目标树成功树-动态主逻辑图(GTST-DMLD)、事件序列图(ESD)等安全性分析方法进行集成再创新,将安全关联的故障危险建模分析技术与复杂系统故障状态向危险事件传播路径建模分析技术相结合,既可支撑FME(C)A工作以确定单点故障,又可用于分析不同分系统产品间功能故障耦合的情况。实现对复杂装备危险事件的整体描述和分析,从而将潜在危险源进行充分而全面的挖掘,实现对发射环节潜在故障危险源的早分析、早识别、早改进,确保导弹安全发射、无误发射,最大限度地降低防空导弹武器系统的事故风险水平。
且本发明首次将安全性建模方法转化为具有载体的分析系统,填补了国内安全关键系统的安全性分析工作尚无工具支撑的空白。本发明作为复杂武器装备安全性分析提供具有工程可操作性的分析系统,实现危险源由设计师经验向工具化识别的转变,打破人工分析依赖于工程经验的局限性。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。
图1示出本发明管理员、关键用户和普通用户分别使用的功能模块。
图2示出本发明防空导弹武器系统故障危险源识别分析系统的工作流程图。
具体实施方式
在下述的描述中,出于说明的目的,为了提供对一个或者多个实施方式的全面理解,阐述了许多具体细节。然而,很明显,也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施方式。本领域技术人员应当理解,下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的,不应以此限制本发明的保护范围。
下面结合附图,具体介绍本发明的一种优选实施方式。
本发明提供的一种防空导弹武器系统故障危险源识别的分析系统。所述分析系统置于分析服务器中,包括:
安全性数据存储与管理模块,用于以产品树节点为中心,对安全性分析输入、输出的数据进行管理和控制;优选地,产品树上每级产品均包含危险源、危险分析、事故与故障、准则与标准、型号安全性文件以及FME(C)A数据。
初因事件分析模块,用于从所述安全性数据存储与管理模块获取参考信息,明确从事故原因到影响的所有传播路径;所述事故原因包括不同分系统相关设备故障耦合;
事故场景分析模块,用于在初因事件分析结果的基础上,实现故障对功能产生影响的时序因果关系的建模分析;
分析结果查看模块,用于自动保存初因事件分析模块和事故场景分析模块的分析结果,并提供分析结果树形引导图。
在本优选地实施方式中,所述分析系统还包括用于后台管理的系统管理模块,所述后台管理包括用户管理、角色管理和日志管理。用户管理将用户分为管理员、关键用户和普通用户三个级别。在首次使用该分析系统之前,由管理员利用数据库内置的用户名和密码,创建普通用户和关键用户。如图1所示,管理员、关键用户和普通用户三类用户分别使用数据库中不同的模块。
管理员可在该分析系统中创建一名关键用户和多名普通用户,并利用日志管理监督关键用户和普通用户的操作。关键用户利用角色管理功能进一步创建多种角色,并为每种角色分配不同的分析系统操作权限,同时可以对角色的名称和操作权限进行修改或删除。关键用户以指定普通用户为某一种角色的方式为普通用户授权;普通用户由管理员创建后默认为“禁用”状态,需由关键用户将其状态改为“启用”。每个普通用户必须先经管理员创建、再经关键用户修改状态并授权,才能进入分析系统进行操作。
普通用户进入分析系统使用界面后进行四类操作,即在产品树上选定分析对象、识别初因事件、事故场景分析、分析结果查看。利用安全性数据存储与管理模块完成第一类操作,利用安全性数据存储与管理模块和初因事件分析模块完成第二类操作,利用事故场景分析模块完成第三类操作,利用分析结果查看模块完成第四类操作。分析系统的实现方式如图2所示。
S1.在产品树上选定分析对象:
通过添加代表不同层次产品的节点和子节点,手工创建防空导弹武器系统产品树。或者按照标准的产品结构信息,以Excel文件导入并自动创建产品树。选择产品树任一节点的产品,就能以该节点(即产品)为分析对象开始故障危险源分析,并将分析结果保存于该节点对应的分析项目中。
S2.识别初因事件:
点击产品树任一节点,展开建模分析项目清单。点击该清单上的GTST-DMLD,即进入目标树成功树-动态主逻辑图建模界面。在目标树成功树-动态主逻辑图的图形化建模功能的帮助下,以图形化的方式引导普通用户描述功能层中各项功能、产品层内各级产品之间的关联关系。
首先,建立分析对象的功能层。在目标树成功树-动态主逻辑图建模主界面上,点击右侧工具箱,展开所有“目标树成功树-动态主逻辑图”建模元素,将代表功能的矩形框拖拽到功能区,即建立了一个功能。在最初建立的分析对象顶层功能的基础上,按照下一级的若干功能支撑上一级的功能为原则,将顶层功能层层往下分解,直至最底层的“元功能”。在功能层的创建过程中,普通用户右键点击一个功能矩形框,可对该功能矩形框进行删除操作。
其次,建立分析对象的产品层。目标树成功树-动态主逻辑图建模主界面上提供了选择产品的功能,普通用户可在产品树上勾选出与功能层所有功能相关的产品,并点击确定,将所有选定的产品导入目标树成功树-动态主逻辑图建模主界面的产品区中。在产品层的创建过程中,普通用户右键点击一个产品矩形框,可对该产品矩形框进行删除操作。
接下来,建立功能层与产品层之间的关联关系。产品层建模区域中各产品或不同产品相互作用是为了实现某个子功能。由产品层中的产品向功能层的某个子功能拖拽连线,即建立了若干产品相互作用到该功能的成功路径。同时,该条路径的名称、涉及到的所有产品等信息将自动列举在目标树成功树-动态主逻辑图建模主界面的右上方。普通用户可以按照“一个产品对应一个子功能”或“多个相互作用的产品对应一个子功能”的模式,逐个将所有产品向功能层的某个子功能拖拽连线。
普通用户右键点击产品矩形框与功能矩形框之间的连线,可进行对应产品与功能关联关系的删除操作。一旦确认删除,则在主视图区清除连线的同时,还将清除产品层中对应的产品矩形框、该条路径及路径上涉及到的所有产品等信息等。
重复以上步骤,一个完整的目标树成功树-动态主逻辑图模型就构建而成了。主界面右上方将以表格的形式汇总出实现顶层功能所必需的关键功能和对应的所有成功路径。点击表格中任一路径,可在主界面显示的目标树成功树-动态主逻辑图模型中,以红色箭头表示出该路径,从而展示出产品层区域中若干产品之间如何交互作用以实现该路径对应的某一功能。
针对一个完整的目标树成功树-动态主逻辑图模型,在目标树成功树-动态主逻辑图建模主界面的右下方,编辑输入初因事件列表信息。需输入的信息先后包括“初因事件名称”、“危险传播路径”、“是否进一步开展ESD分析”等。随着完整的图形化模型的建立,普通用户可基于主界面显示的目标树成功树-动态主逻辑图模型,通过双击主界面右上方中的路径名称,对“初因事件名称”一栏进行编辑输入。此外,普通用户也可以基于安全性数据存储与管理模块中FME(C)A表中的“故障模式”一列获取参考信息,并将其自动导入“初因事件名称”一栏。“危险传播路径”一栏由普通用户编辑输入。在普通用户需要借助事故场景分析中的事件序列图建模功能进一步分析危险传播路径的情况下,普通用户在“是否进一步开展事件序列图(ESD)分析”一栏中点击ESD按钮完成后续的建模操作。
在一个目标树成功树-动态主逻辑图的创建过程中,点击目标树成功树-动态主逻辑图建模主界面上方的“保存当前操作”,则可将当前目标树成功树-动态主逻辑图模型进行保存。
S3.事故场景分析:
点击ESD按钮后,即进入事件序列图建模界面。在事件序列图的图形化建模功能的帮助下,以图形化的方式引导普通用户描述故障对功能产生影响的时序因果关系,从而有效揭示事故的成因及演变轨迹。
进入事件序列图建模界面后,主视图区最初将显示以椭圆形框为代表的初因事件。椭圆形框内文字由分析系统自动加载,且与“是否进一步开展事件序列图(ESD)分析”同为一行的“初因事件名称”对应描述相一致。
初因事件是事件序列图模型的“触发”事件。从初因事件开始,按照事件的发生发展逐步往下展开,依次建立环节事件、后果事件。点击事件序列图建模主界面左侧工具箱,展开所有“事件序列图”建模元素,将代表环节事件的矩形框拖拽到主视图区域,即建立了一个环节事件。将代表后果事件的菱形框拖拽到主视图区域,即建立了一个后果事件。由最初的初因事件向下一个环节事件拖拽连线,或由当前环节事件向下一个环节事件或后果事件拖拽连线,建立了初因事件引发的各种事件序列,即事故场景。需要说明的是,左侧工具箱预置不同颜色的元素,以描述不同种类的后果事件。红色菱形框代表“人员死亡、装备完全损毁或报废、严重的不可逆的环境破坏”的后果事件。紫色菱形框代表“人员严重伤害(或严重职业病)、装备严重损坏、较严重但可逆的环境破坏”的后果事件。黄色菱形框代表“人员轻度伤害(含轻度职业病)、装备或环境轻度损坏”的后果事件。绿色菱形框代表“轻于III类的人员伤害、装备或环境破坏”。蓝色菱形框代表“与安全性无关”的后果事件。在关联事件发生发展的推演过程中展示事故场景,描述系统的危险状态及潜在事故可能的发生发展过程。
在任何一个事件序列图的创建过程中,点击事件序列图建模主界面左侧上方的“保存当前操作”,则可将当前事件序列图模型进行保存。
S4.分析结果查看:
针对产品树任一节点,先后完成识别初因事件、事故场景分析后,所有建模分析的结果便自动保留在对应该节点的分析结果树形引导图中,供普通用户查看。
点击分析结果树形引导图中的“故障危险源传播路径”,分析系统即显示以该节点产品为分析对象的目标树成功树-动态主逻辑图模型的图形化界面,普通用户可查看该节点产品下属的单个设备故障,或者不同设备耦合的故障,到影响某一安全关键功能的传播路径汇总。
点击分析结果树形引导图中的“损失分类树状图”,普通用户可查看以事件序列图中某一后果事件作为顶事件的损失分类树状图。首先由普通用户在已经保存的若干事件序列图模型中进行勾选,分析系统从选中的所有事件序列图模型中找出后果事件相同的分支,将每个分支上导致该后果事件相关的初因事件和环节事件,自动按照与门、或门的逻辑关系进行排列,从而构造出以该后果事件为顶事件的损失分类树状图。
在打开的某一损失分类树状图的界面上,普通用户通过点击损失分类树中的每个底事件,在弹出的对话框中输入该底事件的发生概率,分析系统可自动计算出顶事件的发生概率。
显然,本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例,而并非是对本发明的实施方式的限定,对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动,这里无法对所有的实施方式予以穷举,凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
Claims (7)
1.一种防空导弹武器系统故障危险源识别的分析系统,其特征在于,所述分析系统置于分析服务器中,包括:
安全性数据存储与管理模块,用于以产品树节点为中心,对安全性分析输入、输出的数据进行管理和控制;
初因事件分析模块,用于从所述安全性数据存储与管理模块获取参考信息,明确从事故原因到影响的所有传播路径;所述事故原因包括不同分系统相关设备故障耦合;
事故场景分析模块,用于在初因事件分析结果的基础上,实现故障对功能产生影响的时序因果关系的建模分析;
分析结果查看模块,用于自动保存初因事件分析模块和事故场景分析模块的分析结果,并提供分析结果树形引导图。
2.根据权利要求1所述的一种防空导弹武器系统故障危险源识别的分析系统,其特征在于,所述分析系统还包括系统管理模块,用于分析系统的后台管理。
3.根据权利要求2所述的一种防空导弹武器系统故障危险源识别的分析系统,其特征在于,所述后台管理包括用户管理、角色管理和日志管理;
用户管理将用户分为管理员、关键用户和普通用户三个级别;管理员负责创建关键用户和普通用户;
角色管理由关键用户执行,关键用户将人员访问权限细化,为普通用户赋予应用角色和相应的功能模块操作权限,普通用户在关键用户分配的权限内对分析系统工具进行操作;
日志管理由管理员执行,对普通用户在使用过程中产生的日志信息进行监督和审计。
4.根据权利要求1所述的一种防空导弹武器系统故障危险源识别的分析系统,其特征在于,所述安全性数据存储与管理模块的产品树上每级产品均包含危险源、危险分析、事故与故障、准则与标准、型号安全性文件以及FME(C)A数据。
5.根据权利要求1所述的一种防空导弹武器系统故障危险源识别的分析系统,其特征在于,所述初因事件分析模块实现其功能的具体过程为:
(1)提供目标树成功树-动态主逻辑图建模所需的基本元素集,通过鼠标拖拽各个元素,完成目标树成功树-动态主逻辑图建模;
(2)依照模块内置的分析规则,以表格的形式自动汇总出实现顶层功能所必需的关键功能和对应的所有成功路径;
(3)提供初因事件列表的危险传播路径填写界面,或提供“事件序列图(ESD)分析”的链接。
6.根据权利要求1所述的一种防空导弹武器系统故障危险源识别的分析系统,其特征在于,所述事故场景分析模块实现其功能的具体过程为:
(1)提供事件序列图建模所需的基本元素集,通过鼠标拖拽完成ESD建模;
(2)在基本元素集中预置不同颜色的元素,以描述不同种类的后果事件;
(3)在关联事件发生发展的推演过程中展示事故场景,描述系统的危险状态及潜在事故可能的发生发展过程。
7.根据权利要求1所述的一种防空导弹武器系统故障危险源识别的分析系统,其特征在于,所述分析结果查看模块提供的分析结果树形引导图包括图形化显示的“故障危险源传播路径”、图形化显示的“损失分类树状图”以及顶事件发生概率。
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