Radiotherapy reliability analysis based on PSA method

The reliability of radiotherapy was evaluated and effective approaches were obtained in order to improve radiotherapy quality by using the Probabilistic Safety Assessment(PSA) method. This study investigated the feasibility of the PSA method being applied to radiotherapy through Image-guided Radiotherapy(IGRT) and chest tumor irradiation. A fault tree has been constructed after analyzing causal relationship of the events.After calculating Risk A, a total inaccuracy radiotherapy probability and the importance of all base events were obtained. The probability of inaccurate radiotherapy was 2.87%. Under the condition that the target delineation was perfectly right, the accuracy of radiotherapy significantly improved. With the calculation without Conebeam Computed Tomography(CBCT) being corrected before irradiation, the accuracy significantly decreased.The most important events were connected with the human factor. Improving human technical level could enhance radiotherapy quality control efficiently.

城市轨道交通全自动运行场景下的智能管控平台研究

[目的]现有运营机制主要为运营管理制度驱动人员进行操作管理,运营人员通过电话或对讲设备沟通信息,并使用各自独立的专业系统下达运营管控指令,在系统与系统之间只有少数固定的联动,这种模式下运营管理人员负荷较高,阻碍了运营管控效率的进一步提升。研究全自动运行中严重影响运营、乘客、设备设施等安全的场景,探索全自动运行运营安全管控机制和智能管控平台,提升全自动运行线路运营安全管控水平。[方法]采用智能化、数字化、信息化、高可信等技术手段将静态的运营规则和工作制度提升为动态的联动联控和应急处置管控措施的方法;构建服务于车站、车辆以及中心调度等多岗位信息共享、协同处置机制和智能管控平台,提高故障应急处置以及排故效率。[结果及结论]上海全自动运行线路的实践证明,搭建运营安全智能管控平台,加强运营安全监督、构建关键岗位协同处置机制、实现制度驱动系统安全高效地进行专业设施设备联动联控、智能辅助决策等功能,能更好地保障和提升全自动运行线路的应急处置效率和运营安全管控水平。

STPA和CREAM方法在飞行冲突调配人因差错研究中的应用

为了研究管制员飞行冲突调配的人因差错问题,进而有效评估管制员解决飞行冲突的可靠性,以保障空中交通的安全运行,提出系统理论过程分析(System Theoretic Process Analysis, STPA)与认知可靠性与失误分析方法(Cognitive Reliability and Error Analysis Method, CREAM)相结合的人因可靠性分析方法。首先,通过STPA方法构建系统控制模型,识别不安全控制行为(Unsafe Control Action, UCA)以及致因因素,找到管制员在调配飞行冲突过程中可能存在的差错行为;其次,基于CREAM扩展法对管制员的差错行为进行定量分析,得到管制员调配飞行冲突的人因失误概率。研究显示:使用该方法能够系统、全面地识别出管制员在调配飞行冲突过程中出现的差错行为,进而计算管制员飞行冲突调配的人因失误概率。实例分析表明该方法可以预测管制员在飞行冲突调配过程中的人因失误概率及可靠性,为管制员人因可靠性分析提供了新思路。

航天控制系统潜在分析技术应用研究

潜在分析技术是提高控制系统安全性与可靠性的一项重要的分析工具 ,它对查询运载火箭或导弹控制系统潜在问题与设计缺陷 ,保证系统安全性与可靠性具有非常重要的意义。通过对国外潜在分析技术进行比较研究和对国内航天控制系统潜在分析技术的现状进行分析 ,得出重要结论 :在航天领域应开发适合中国国情的人工智能计算机潜在分析技术 。

人的可靠性研究在建筑施工中的应用

国内外的大量研究和调查表明 ,人的不安全行为是导致安全事故的主要原因。因此 ,本文以建筑行业人的不安全行为为主要对象 ,结合人的可靠性分析 ,从人员安全保障体系角度进行研究 ,建立建筑业的人员安全保障指标体系。并运用层次分析法和多指标综合评价方法对建筑行业人员的安全保障体系进行评价。

基于贝叶斯网络的航空维修人因可靠性分析

根据维修人为因素分析和分类扩展系统的框架选取影响因素,在航空维修领域应用贝叶斯网络进行人因可靠性分析,建立飞机维修效能模型,直观地表示影响因素与维修效能之间的关系。同时以目视检测为例,结合专家意见确定随机影响因素,通过专家访谈、事故报告、调查问卷、操作记录等渠道获取数据,得出条件概率表,进而建立目视检测表现模型,展示贝叶斯网络的建模流程。案例研究结果表明,组织文化、视觉信息、设备、疲劳、检测距离等因素对目视检测表现的影响非常显著,欲改善目视检测表现,必须对多影响因素进行综合管理。

基于系统理论过程分析的软件安全性需求分析与验证方法

针对传统系统理论过程分析(STPA)方法缺乏自动化实现手段、自然语言结果分析存在歧义性的问题,提出一种基于STPA的软件安全性需求分析与验证方法。首先,提取软件安全性需求,并利用算法将其转化为形式化表达式;其次,建立状态图模型来描述软件安全控制行为逻辑,并将其转化为程序可读的形式化语言;最后,采用模型检验技术进行形式化验证。结合某武器发射控制系统案例验证了方法的有效性,结果表明,该方法能够实现安全需求分析的自动化生成与形式化验证,解决了传统方法对于人工干预的依赖问题及自然语言描述问题。

人因可靠性分析的加权CREAM模型

为有效预测开发阶段系统的可靠性,提高认知可靠性与失误分析方法(CREAM)分析的准确性,降低部分系统输入数据的主观性,利用区间值直觉模糊集(IVIFS)和网络分析法(ANP),在考虑共同绩效条件(CPC)间相关性的情况下,提出了一种定量计算CPC权重的优化方法,使可靠性分析更加符合实际环境。在算法中基于判断矩阵获得各CPC权重,克服了一致性检验的约束,并确定了加权的人因失效概率。最后将改进前后的方法应用在肺癌穿刺机器人手术系统的试验中。结果表明:改进后方法获得的权重的标准误差(SE)更低,与真实值更贴近,准确性更高,证明了其分析能力的优越性;改进后方法最终预测结果包含的信息更广,有效避免了对系统潜在故障的忽视。

基于Markov决策过程的列控系统定量安全分析方法

为了在列控系统的设计阶段和安全评估阶段对系统隐患进行把握,对系统的设计进行定量安全分析是至关重要的。定量分析的结果可以用来判断和比较设计的优劣,也可用来评估隐患的风险,并根据分析结果判断所采取的隐患控制措施是否使隐患的风险被控制在可接受的范围内。本文应用以Markov决策过程为基础的建模方法,对列控系统中的双车追踪场景进行系统行为建模,集成系统正常行为和失效行为,提出综合系统行为模型CBM,并通过概率模型检验工具PRISM对危险失效概率进行准确计算,提出列控系统定量安全分析方法。

焦化厂十大储煤罐爆破拆除倒塌可靠性分析

介绍了济南焦化厂10个钢筋砼储煤罐爆破拆除方案设计中倒塌可靠性分析。为确保10个储煤罐顺利倒塌,在设计过程中,对每个罐体第3排立柱爆破切口形成后预留部分的受力进行了分析,对转动角度、重心偏移、后坐及爆破高度进行了校核。爆后实践证明爆破参数、炸高、延时间隔选取合理,所采取的安全防护措施得当,爆破效果与理论计算基本相吻合。

基于NuSMV的系统安全性分析平台开发和应用

传统的安全性分析方法,受到分析人员自身技能和经验等因素的影响,容易疏漏系统的失效状态或误判失效的影响。模型检验使用严格的数学方法推理,能够验证产品的规范或设计是否符合要求。将模型检验引入飞机系统安全性分析中,基于模型检验工具NuSMV建立安全分析平台,并以+5V电源监控系统为例,对其安全性进行了分析。

认知控制模式下的CREAM方法概率量化

研究了人因可靠性分析(Human Reliability Analysis,HRA)中人为差错概率的量化。首先,介绍了认知可靠性与差错分析方法(Cognitive Reliability and Error Analysis Method,CREAM)中基本法的基本理论,讨论了两种概率化认知控制模式的确定方法——贝叶斯网络法和模糊逻辑法,强调了概率化认知控制模式下量化人为差错概率的必要性。然后,在分析认知模式下人为差错概率分布的基础上,通过理论推导,构建了概率化认知控制模式下人为差错概率的量化方法。为了提高计算效率,提供了人为差错概率的蒙特卡洛仿真算法。最后,通过实例,演示了方法的使用过程,并证明了方法的有效性。

一种航天器热控制系统的结构分析

以大型国际合作物理实验阿尔法磁谱仪的制造为背景,研究了航天器热控制系统(Therm ail Control System,TCS)的结构分析方法。应用大型有限元分析软件NASATRAN分析了热控制系统关键部件的应力,根据NASA提供的校验准则,对热控制系统进行了强度校核和失稳校核,计算得到了相应的安全裕度值。计算结果表明,该结构是安全的。文中所述的结构分析方法能为其他大型航天器的分析提供有益的借鉴。

基于补偿回滚的操作系统故障自恢复技术

操作系统故障根据传播特性可分为process-local和kernel-global 2类,分别造成进程局部数据和内核全局状态的错误。现有技术通过重启系统或故障进程实现对进程局部数据错误的恢复,但未考虑内核全局状态的不一致问题,不能保证对kernel-global类型故障的恢复效果。针对以上问题,提出了一种基于补偿回滚的故障自恢复技术。该技术通过监测内核全局方法调用,在进程局部数据被正确恢复的前提下,利用补偿操作对不一致的内核全局状态进行恢复,控制了故障的传播效应,减小了单点故障造成的影响。此外,该技术以内核模块的形式实现,不需要对目标操作系统进行修改,可便捷地实现功能扩展和移植。故障注入实验结果表明,在保证系统功能正常的前提下,该技术能对91.6%的故障进行有效恢复,且带来的系统负载较小。

非线性较强安全余量方程可靠性指标精确计算方法研究

为了得到非线性较强安全余量方程的可靠性指标的较为精确解,在验算点法和中心点法的基础上,提出了一种类似于并联结构联合失效概率的方法——联合法,进行可靠性分析.将安全余量在计算所得到的2点进行Tay-lor展开,使展开后所得到的失效区与实际失效区尽可能的吻合,减小误差,提高了对于安全余量方程在设计验算点处非线性较强的结构可靠性指标的计算精度.通过算例表明,该分析方法较精确地得到了可靠性指标,且计算过程简单易懂.

核安全级仪控软件可靠性评估模型构建

为了对核安全级仪控系统软件可靠性进行定量评估,研究依照贝叶斯网络建模步骤进行模型建设的方法。对国际上几种主要核安全级仪控系统标准体系进行对比分析,构建核安全级系统软件可靠性评估综合模型和子模型,使用贝叶斯公式对模型可靠性进行量化计算和评估,提出通过衡量模型各节点的敏感度验证模型建立的合理性。实现运用贝叶斯网络方法,通过对系统因素关系分析,结合专家定性判断,对复杂系统进行模型构建,同时提供对系统内不确定因素进行定性与定量相结合的预测和验证的方法。

基于模块化设计的全电子安全控制系统

针对空空导弹电子安全系统各部件功能独立性较弱,维护升级难度较高,程序设计复杂度较高等问题,提出基于模块化设计的全电子安全控制系统。该系统分别从硬件和软件方面对全电子安全系统的模块化设计方法进行分析研究,通过PID算法对电容电压进行闭环控制。最后通过采用Modelsim软件和低能爆炸箔试验分别对电子安全系统进行仿真验证和可行性分析测试。结果表明,该全电子安全控制系统性能可靠,各部件功能独立性增强,程序设计复杂度降低,软硬件可维护性都得到提高,能够满足空空导弹的作战需求。

基于Markov状态空间法的稳控系统隐性故障建模方法

安全稳定控制系统(稳控系统)对于电网的安全稳定运行意义重大,但是稳控系统隐性故障的存在可能导致电力系统事故的进一步扩大和蔓延。现有稳控系统故障的研究较少,且主要集中于定性分析,缺乏对隐性故障的量化建模。为此,本文分析了稳控系统隐性故障的特点和存在环节,建立了稳控系统隐性故障评估指标体系;基于稳控系统隐性故障各环节的故障率,建立了基于Markov状态空间法的稳控系统隐性故障概率模型;提出了稳控系统可靠性分析指标的计算方法,实现了稳控系统的可靠性评估;最后以某220 kV稳控系统为例,通过对稳控系统隐性故障概率的准确计算,验证了所提模型的合理性和有效性,实现了稳控系统的可靠性评估。

导弹攻击过程的STAMP/STPA任务失效及仿真研究

在采用传统的安全分析方法进行安全性分析时,常常关注系统的组件可靠性,很难避免由于组件交互、软件设计缺陷等引起事故的发生。STAMP把安全问题看作是控制问题,认为事故是由于控制不足导致的。文中以导弹攻击过程为例,建立导弹攻击过程的STAMP模型,采用STPA方法识别了导致导弹攻击任务失效的不安全控制行为,同时进行关键原因分析,最后对其中部分不安全控制行为进行仿真分析,为减少导弹攻击任务失效和导弹设计提供了参考。

自动飞行模式转换逻辑的形式化建模与验证

自动飞行控制系统(Automatic flight control system,AFCS)是现代飞机中重要的安全关键系统之一,飞行引导控制系统(Flight guidance control system,FGCS)是其重要的组成部分。FGCS中的飞行模式有数十种,模式转换逻辑十分复杂,在各个模式间转换时易出现模式混淆等问题,难以对其安全性和正确性进行验证。而利用计算机科学中的形式化方法,通过对安全关键系统进行形式化建模和验证,可以提高系统的正确性和安全性。本文以典型FGCS中的自动飞行模式转换逻辑作为研究对象,采用自主研制的软件工具ART(Avionics requirement tool)对其进行形式化建模与验证,并与Matlab/Simulink中的Design Verifier工具进行了验证能力和效率的对比分析。实例研究结果表明,采用形式化方法对FGCS的自动飞行模式转换逻辑进行建模、验证可行,所研制的软件平台具有更完善的验证能力和更好的验证效率。