掺氢天然气管道故障树分析及建模软件开发

针对掺氢天然气管道可能存在的风险与隐患,分析国内外各类管道失效数据,建立了掺氢天然气管道故障树,共包含10个子树和148个底事件,在掺氢管道失效库基础上采用C#程序设计语言开发了掺氢天然气管道故障树建模软件;应用建模软件对已建立的掺氢天然气管道故障树进行分析。软件计算通过行列法求解出最小割集共189个,其中一阶最小割集106个,二阶最小割集83个;采用双循环法得到148个底事件结构重要度。分析得出防腐措施是否正常工作以及自然灾害是影响掺氢天然气管道安全运行的重要因素。

故障树自动建树及分析软件的实现

故障树分析(Fault Tree Analysis)在系统可靠性评估中起着至关重要的作用。然而,作为故障树分析的核心故障树(FT)的构建,传统构建故障树的方法存在耗时长且容易出错等缺点。为了解决这些问题并应对复杂系统自动建造故障树的困难,该文提出一种基于元部件模型及系统结构模型的规范化描述方法,并以此为基础,通过建立元部件模型库、复杂标识符库,设计出故障树自动建树及分析软件,实现系统结构模型搭建、自动建树、复杂结构识别处理及可靠性分析过程的全自动化。详细阐述了故障树自动建树软件自动建树及分析的基本步骤,并通过一个简化的汽车ABS系统应用实例验证了该软件的有效性和可行性。实例应用结果表明,该故障树自动建树及分析软件不仅能够实现自动构建和分析故障树,提高工作效率,而且能够识别处理具有复杂结构的故障树,对复杂系统的自动建树及可靠性分析的推广具有重要意义。

基于SFTA和等价类的软件测试用例设计方法研究与应用

为了解决软件测试时高可靠性安全性要求,测试用例设计的充分性和有效性不足的问题,软件故障树分析结合等价类原则解决了测试用例设计的充分性和有效性问题。通过对软件的故障模式进行分析,在建立软件故障树的基础上获得了软件故障树的最小割集。以最小割集为模型,结合等价类划分方法实现了测试用例设计,并根据该方法开发了测试用例自动生成工具。通过测试项目实际应用表明,采用该方法进行测试用例设计可以满足测试的充分性和有效性要求。

基于马尔科夫链的软件系统接口预警技术研究

文章提出并实现了一种软件接口评估及故障预警技术,旨在获取软件接口连接错误的故障层级标准,并通过分析软件接口原始日志中的报错信息来确定接口错误的故障层级。研究采用了时间窗的概念,对各故障层级在时间窗内的发生频次进行统计,并将其作为输入数据,输入到基于马尔可夫链的软件接口评估及故障预警模型中,该模型能够输出软件接口故障的预测及评价,从而提高故障预警和接口评估的整体标准及可靠性。文章提出的技术优点在于其适用性广泛,可以适应多种不同的应用场景,并且其原理亦可应用于多场合的时间序列预测。

云化SFT下的径集域与割集域的重构与研究

为了克服原有SFT体系中径集域和割集域处理具有模糊性、随机性和离散性故障数据能力不足的问题,使用云模型和SFT相结合的方法来解决该问题。首先使用云模型云化SFT特征函数,得到云化特征函数,进而云化径集域和割集域,最终得到云化径集域和云化割集域。云化径集域和云化割集域没有严格的分界线,分布区域是通过云滴表示的。若云滴表示的元件/系统故障概率小于P_b,这些云滴存在的区域即为云化径集域;反之大于P_b的云滴存在的区域为云化割集域。通过实例分析了元件X_1和系统的云化径集域和云化割集域,得到了其适合工作的环境因素变化范围组合。分析过程和结果表明云化径集域和云化割集域能克服原始故障数据的不确定性。

01SFT中逐条分析法的系统因素结构反分析

为了解影响系统可靠性的环境因素,得到有益于系统安全工作的因素状态组合,同时进行逻辑推理,形成系统关于可靠性的等效响应结构。在空间故障树(SFT)框架内,建立系统关于可靠性的因素结构反分析框架;定义适用于系统因素结构反分析(IASFS)的01型SFT及其结构化表示方法,即逐条分析法(IIA),并给出过程和数学描述。推理结果表明,就系统可靠性与因素的状态关系而言,所给实例的系统可靠性因素结构为T=A1·A4+A3·A5+A1·A2·A3。用IIA能得到一个等效响应结构,该结构与被分析系统可靠性对工作环境因素变化的响应是相同的。

基于SFTA的桥接模式安全性分析

采用软件故障树分析法,通过一个应用桥接模式的实例研究在软件设计中引入设计模式对软件安全性的影响。结果表明,单纯引入桥接模式,软件的安全性约降低50%,但引入设计模式使得软件模块之间解耦合,通过加入双余量设计,可以使软件安全性提高2个数量级。该结论对安全关键软件面向对象的设计具有指导作用。

一种针对嵌入式系统的安全性分析方法

嵌入式系统广泛应用于安全关键的工业领域,但目前嵌入式系统的安全性缺乏整体性的分析。为此,提出了一种较为全面且融合了失效概率及失效路径的嵌入式系统的故障演化链分析方法。对系统采用层次分析法,借鉴失效模式和影响分析的方法,构建出故障的演化关系链条,即故障演化链。利用故障演化链可以对系统中可能包含的故障、故障产生的原因、故障带来的危害等级及故障的传播路径进行分析。在2个嵌入式软件系统上进行实验,结果显示:基于故障演化链方法比故障影响分析、功能危害性分析和故障树分析更全面,故障演化链的方法能较好地对嵌入式系统进行安全性分析。

大型集成概率安全分析软件系统的研究与发展

FDS团队在广泛调研和深入分析国际现有概率安全分析软件及其关键技术的基础上,研发了具有自主知识产权的大型概率安全分析软件系统RiskA。该软件提供了系统建模、故障树分析、事件树分析、不确定性分析、可靠性数据管理与分析、敏感性分析和重要度分析等概率安全分析所需的基本功能。介绍RiskA的设计思想、总体结构、主要功能、技术特点和相关测试与应用等。

基于IPO功能分解的嵌入式软件故障树分层构建方法

针对嵌入式软件需求阶段的安全性分析方法中故障树分析缺少构建方法的问题,结合嵌入式系统的特点,提出了一种故障树分层构建方法.为构建各功能层内部的故障树,提出了基于IPO的功能分解法,采用失效模式与影响分析方法对分解的各部分功能进行影响分析,以确定构建故障树的建树元素,并提出了功能层内部故障树构建的框架模型与各功能层故障树的层次关系,实现了部分故障树构建的自动化,提高了故障树构建的完整性、准确性与效率.在某型号发动机控制软件的安全性分析中,应用上述方法指导该嵌入式软件故障树的构建与分析,验证了该方法的可行性和有效性.

含有单向环的多向环网络结构及其故障概率计算

树形拓扑结构是网状拓扑结构的特例,即空间故障树（SFT）是空间故障网络（SFN）的特殊形式。研究更广泛的系统的可靠性与影响因素的关系,将SFT理论中系统结构的树形表示改为网状表示,形成SFN。给出SFN的性质、基本结构及其与SFT转化方法。SFN的结构包括一般网络结构、多向环网络结构及含有单向环的多向环网络结构。由于单向环的特殊性,具有循环连锁发生故障的特征,无法单独构成SFN,因此将其加入多向环网络结构形成含有单向环的多向环网络结构。重点论述含有单向环的多向环网络结构的表示方法和故障概率计算方法。研究结果表明：构建的SFN可处理具有网络结构的故障发生过程,同时SFN可转化为SFT,进而可利用SFT现有理论方法分析故障过程。

形式化故障树分析建模和软件安全性测试

阐述了安全性需求的形式化故障树表示技术 ,给出了一种基于形式化故障树最小割集的动态扩展安全性测试用例结构 ,并对满足安全性需求覆盖准则的测试用例自动生成算法进行了讨论 .

软件可靠度的模糊故障树评定方法

软件可靠性的定量评价是软件可靠性工程的关键问题之一,采用故障树方法对软件进行定性和定量分析,提出了两类情况下对影响软件可靠性的主次因素划分及其模糊权重的计算方法。在此基础上,建立多级模糊评价模型,提出了增广和聚合算法,并给出了软件可靠度算式。选择某型航空装备软件进行了测试实例分析,实验结果表明了该方法评价结构的合理性与评价算法的有效性,适用于软件质量及开发过程控制的工程实践。

基于抽象语法树的代码静态自动测试方法研究

软件测试是排除软件故障,提高软件质量和可靠性的重要手段。从是否需要执行被测程序角度考虑,软件测试分为静态测试和动态测试。动态测试通过输入测试数据,动态执行程序来发现软件中存在的错误。尽管动态测试能发现部分软件错误,但对于一些特殊类型错误的检测无效。鉴于此,本文采取了一种特殊的静态分析技术来实现对代码的测试。本文首先讨论了传统软件测试方法的缺点和局限性,给出了软件的故障模型,进而提出了基于抽象语法树的静态分析技术,并给出了故障自动检测算法。依据该算法开发了自动化测试工具,给出了实验结果和对比分析,并指出了下一步的研究方向。

定量化故障树分析技术在空间相机软件开发中的应用

为保证空间相机软件系统可靠安全地运行,多采用定量化故障树方法对其进行可靠性分析。由于获取故障知识及确定故障树结构有一定难度,提出了一种基于粗糙集的软件故障树建立方法。针对软件故障原因错综复杂,无法获取大量有效数据的情况,给出一种采用Vague集方法对底事件进行建模,从而计算底事件相对重要度和顶事件发生概率的定量分析方法,根据分析结果指导软件的可靠性设计并确定测试重点。实验结果表明:使用提出的故障树分析方法,有效地指导了设计人员通过容错差错和避错等设计措施提高系统的可靠性,解决了由于软件部件可靠性指标很难精确量化,无法进行定量分析的问题。

故障树分析技术在软件测试中的应用

针对故障模式判决软件测试用例设计的特点 ,提出了一种利用故障树分析原理 (FTA)和软件测试用例设计等价类划分方法进行故障模式判决软件测试用例设计的新方法。该方法运用FTA原理进行测试用例设计 ,根据故障判决模式画出故障树 ,将该树作为测试用例设计树 ,然后运用故障树原理获得该树的最小割集 ,将此最小割集作软件测试用例的设计的依据。利用该方法进行测试用例设计保证了测试的充分性、测试用例分布的合理性 ,同时依据此方法设计的测试用例辅助生成软件 ,也极大地提高了软件测试自动化水平。

面向多用户软件系统的可靠性分配的故障树分析法

本文首先对目前已有的各种分配技术与方法的特点进行了探讨 ,介绍了如何采用故障树技术求得导致系统失效的功能模块的最小割集 ,首次提出运用故障树技术进行各模块可靠性的划分和确定 ,并提出了一种新的算法来快速、有效地确定各模块的重要度 ,结合考虑软件的总体开发费用 ,创建了一个新的基于软件实用性的可靠性分配模型并详细讨论了其具体运用 。

嵌入式联锁软件模拟自动测试平台的研究

为满足联锁软件黑箱测试的要求 ,对联锁软件安全性需求进行了分级形式化表达。阐述了嵌入式联锁软件模拟自动测试平台的分布式结构模型及其实现方案。最后 。

基于故障树分析法的软件测试技术

为了更加有效地提高软件测试的效率,将故障树分析法引人软件测试中,提出了建模的基本思想和方法,给出了软件测试故障树最小割集的算法,对故障树模型进行了定性和定量的分析,并将分析结果指导和应用于软件测试实践中。

动态故障树分析方法在软、硬件容错计算机系统中的应用

结合几个动态逻辑门及其向Markov状态转移链的转化,介绍了一种新的动态故障树建模分析方法,用来解决不可修系统中对动态时序特性的建模困难问题。并给出了一个具体的例子,应用这种方法对其进行分析。分析结果表明,软、硬件容错技术在计算机系统中的应用,可以显著提高系统的可靠性。