基于功能依赖网络的体系韧性分析

采用功能依赖网络分析(Functional Dependency Network Analysis,FDNA)方法来分析体系结构的韧性水平.定义体系的最低有效可操作水平(效能);并结合FDNA中的依赖关系制约,讨论了体系的最大可恢复程度.在此基础上,从体系受损伤后的鲁棒性和可恢复性两方面来评估体系韧性.最后以C2BMC为中心的宙斯盾防御作战体系为例演示了基于FDNA的体系韧性分析过程.

体系效能的功能依赖网络分析

为获取功能依赖网络分析依赖强度参数?和依赖关键度参数?,提出应用体系模型仿真实现参数?kj和?kj的估算方法。通过解析功能依赖网络分析效能计算公式和系统效能分析仿真测评,以低轨监视卫星的鲁棒性分析为例,通过曲线拟合的方法求解出功能依赖网络分析公式中的依赖参数,并对功能依赖网络分析模型进行体系鲁棒性分析。结果表明:该方法便捷、实用,可为相关研究提供参考。

体系功能依赖网络参数获取及应用

为获取功能依赖网络分析(functional dependency network analysis,FDNA)依赖强度参数α和依赖关键度参数β,提出一种基于邻接矩阵和可达矩阵的求解功能依赖网络中依赖强度和依赖关键度参数方法。在Petri网出现图的基础上,给出定量求解依赖强度和依赖关键度参数的公式,并通过体系效能依赖强度和依赖关键度的求解实例和体系效能敏感性分析进行验证评估。结果表明:该方法是合理、可行的,能弥补当前FDNA应用研究中的不足。

基于功能依赖网络分析方法的舰艇战时抢修决策

对于舰艇的战时抢修,文章借助功能依赖网络分析方法(FDNA)对受损舰艇各节点之间的功能依赖关系进行建模,同时基于抢修后舰艇上受损装备的性能随时间变化的趋势和特点,给出依据分得的抢修时间对抢修后受损装备的性能恢复进行定量化计算的函数,提出抢修决策的规则并进行验证,最终求得使受损舰艇效能增量最大的最优抢修方案。

基于功能依赖的网络信息体系建模及重心分析

功能依赖是大型复杂系统性能或体系能力生成的重要影响因素之一,各类要素实体间功能依赖关系的表示、识别和度量是复杂体系研究的重要问题。通过对网络信息体系(networked information system of systems,NISoS)中要素系统间交互行为的依赖性分析,基于功能依赖网络(function dependency network,FDN)构建了NISoS依赖网络模型(dependency network model of NISoS,DNMN)。综合考虑NISoS作战属性与任务完成效果,提出了体系节点重要性的度量指标,在此基础上给出了一种体系重心度量方法。最后,通过某海上方向联合作战NISoS实例计算,演示验证了提出的体系模型和重心度量方法的有效性。

基于功能依赖网的体系效能评估方法

建设与发展有效的装备体系需要依赖合理的效能评估方法。诸多评估方法在复杂依赖关系的量化分析上存在不足,因此引入功能依赖网络分析(functional dependency network analysis,FDNA)法,通过双依赖参数、分段线性模型等捕捉体系复杂依赖关系及其造成的级联效应。进而立足FDNA方法的优点,突破其局限性,提出基于作战环的功能依赖网络建模规范,通过链路健康指数、综合依赖关键度、多系统冗余表决系统等调整、新增、完善效能聚合模型,形成可捕捉和反映更广泛作战场景的扩展FDNA(extended FDNA,E-FDNA)方法。以海上防空反导体系为例,通过与现有FDNA系列方法以及复杂网络方法在体系效能值、关键系统识别等方面的对比分析,验证了E-FDNA方法的可行性和有效性,为装备体系的效能评估提供了新方法。

网络体系效能评估改进FDNA模型

网络体系(system of system,SoS)的效能评估是SoS建设和分析的重点问题。传统功能依赖网络分析(functional dependency network analysis,FDNA)方法可以展示SoS“松散耦合”特性,但缺乏对组件系统的运行独立性、效能衰减性、拓扑规律性等特征的关注。针对此,在考虑多态问题的基础上,通过Markov过程分析,推导组件系统的自主效能衰减函数与系数,改进了传统方法中的固定参数,求得节点的动态效能值。在界定“相关SoS”概念的基础上,计算组件系统可靠度的重要度,识别关键节点,构建网络SoS效能评估函数。以五节点航天SoS为例,演示评估过程并验证了方法的可行性。

基于FDN的装备体系任务能力依赖性分析

为了深入分析装备体系内各装备系统在任务执行过程中自身性能退化对其相互依赖性的影响,并准确把握体系内各装备系统在自身性能退化和相互依赖性的双重影响下其当前效能的演变规律,对传统功能依赖网络分析(functional dependency network analysis,FDNA)方法进行了一定改进。引入自身效能退化系数,给出考虑时间因素的动态FDNA算法;以Markov过程为基础,构建体系内装备系统的性能退化模型,为自身效能退化系数的计算提供相应依据,从而提出一种基于功能依赖网络的装备体系任务能力依赖性分析方法,并用案例验证了方法的可行性。

卫星导航系统的体系安全性分析方法

为了应对卫星导航系统内部复杂关系等体系特征为其安全分析带来的挑战、全面识别和分析卫星导航系统面临的体系安全威胁、提高系统的安全性和服务能力,基于功能依赖网络分析理论提出了从体系角度研究卫星导航系统安全性的建模方法,重点对导航系统内组件系统之间交互关系导致的危险传播、任意失效组合进行了后果分析和原因调查。仿真结果表明该方法能清晰地描述危险传播和失效组合的过程以及进行正逆向的推理分析,也证明了该方法在卫星导航系统安全分析问题上的潜力和适用性。

体系安全性分析的双层次框架

为识别体系(So S)中的薄弱环节、评价威胁风险并提高体系安全性,根据安全系统工程和体系工程理论,提出体系安全性基本概念。基于复杂网络科学和传统安全分析技术,提出一种双层次分析框架,从脆弱性角度和威胁风险角度研究体系安全性。脆弱性分析可从拓扑结构和非拓扑因素2方面识别对体系安全较关键的脆弱点;威胁风险分析能得到脆弱点面临的任意威胁组合,并识别后果较严重的威胁风险。结果表明:体系安全性包括宏观的脆弱性应对能力,和微观的威胁风险控制能力。体系安全性分析需宏观和微观双层次相结合,全面考虑体系安全性诸因素。基于识别结果的威胁评价将提高安全分析的针对性和效率。

基于FDNA的体系效能波及分析

通过构造体系(System of Systems,SoS)功能依赖网络的邻接矩阵和可达矩阵,研究了体系功能依赖关系的波及效应:从提升体系效能的角度,采用依赖节点间的直接贡献度与间接贡献度概念,提出一种体系(SoS)效能贡献度的定量计算方法,用于分析比较体系各组件系统对整个体系效能贡献度的大小。最后,通过某一防御体系中组件系统的波及效应及贡献度实例计算,进而演示并验证了该分析方法的实用性。

基于FDNA的飞行器系统安全涌现失效模型研究

针对系统依赖关系所导致的安全失效事故,按照“人-环境-软件-硬件”的逻辑构造基于依赖关系的系统安全网络,分析安全涌现失效的作用机理。建立基于依赖关系的系统安全网络框架,并据此改进功能依赖网络分析方法。利用级联失效表征安全涌现失效过程,提出了一套基于级联失效的飞行器系统安全涌现失效数值模拟方法,分析系统组件、依赖关系之间的演化关系,获取不同失效模式下的网络破坏模式。仿真结果表明:飞行器系统安全涌现失效过程需要综合考虑拓扑结构和安全效益这两个方面;安全涌现失效会对系统安全性能产生严重的影响。

FDNA技术在维修保障系统构成设计中的应用

目前对于维修保障系统各要素之间的关系描述,尚缺乏一个参数化的描述模型,难以进行定量化的分析研究。利用功能依赖网络分析可以更好地表达出维修保障要素之间的关系,从而为维修保障系统提供参数化模型。介绍了功能依赖网络分析的理论和基本方法,并运用该方法对维修保障系统构成要素之间的依赖关系进行分析,从而为维修保障系统的构成设计提供借鉴。