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。

基于STPA-FCM模型的自主航行船舶功能系统分析

为探析自主航行船舶(MASS)功能系统之间的失效机制,提升航行安全,将系统理论过程分析(STPA)方法与模糊认知图(FCM)方法相结合,构建MASS功能系统失效特征分析模型。通过STPA方法对功能系统的控制/反馈关系建模,确定27个控制关系与43个反馈关系,分析潜在的不安全控制行为(UCA)及其产生的关键致因,在此基础上,运用FCM方法构建各功能系统之间的交互关系,并反演出最终稳态下的相对失效概率。结果表明:最为核心的功能模块为电力系统、虚拟船长系统、动力定位系统、避碰系统,其稳定值占比分别为7.66%,7.62%,7.47%,7.14%,应优先确保其可靠性、稳定性和安全性。

STPA与24Model的对比分析

为完善和发展事故致因理论,从基础理论、相关定义、分析过程和分析难度4个方面,对比分析系统理论过程分析(STPA)与“2-4”模型(24Model),并分别进行实例应用。研究结果表明:两者都有很强的理论基础;24Model和STPA总体依照线性模式展开,部分元素可得到对应。STPA的研究对象为系统中的损失,更擅长系统交互研究,研究复杂程度较高,研究误差较大,更适用于单起事故分析;而24Model的研究对象为组织中的事件,事故原因划分更加明确与通用,分析过程简单,研究误差较小,在单起事故和多起事故分析中均可使用,两者都具有较好的拓展性。在应用方面,STPA能够明确指出系统内危险源与损害的联系,但应用过程复杂,致因因素分析主观性强,缺乏对管理体系和安全文化的研究;24Model原因分析结果全面,应用步骤明确,但缺乏对组织间的交互和设计缺陷分析。

强涌潮区管袋围堰施工安全风险仿真研究

强涌潮区的水域环境复杂多变,这极大增加了管袋围堰施工安全管理的难度。为确定强涌潮区管袋围堰施工从清基到维护阶段的安全管控重点,首先利用系统理论过程分析法(STPA)对施工安全风险因素进行定性分析,从人员、物资、管理、技术、环境5个维度构建了强涌潮区管袋围堰施工安全风险指标体系;然后建立系统动力学(SD)演化模型,并运用网络层次分析法(ANP)确定各指标权重;最后结合工程实例进行模拟仿真。结果表明:随着工程推进以及对安全投入的逐步增加,管袋围堰施工安全风险水平呈现出先大幅上升,后逐步下降,最终趋于平缓的趋势;人员、物资是清基和吹填期影响施工安全的主要因素,而在排水和维护期,环境、管理是主要影响因素;人员、管理和环境这三因素对安全投入变化更为敏感。建议在施工过程中重视不同阶段之间的管控重点差异,及时转换管理策略并采取针对性措施以有效降低施工安全风险。

基于STPA的机载平视显示系统安全性分析

平视显示(Head-up Display,HUD)系统属于航电安全关键系统,可以提高低能见度下的飞机运行安全,需要在系统研制过程中开展完善的风险识别与分析。随着系统复杂性的增加,传统方法很难捕获系统组件交互带来的危险。为此,采用系统理论过程分析(Systematic Theory Process Analysis,STPA)对HUD进行分析,充分考虑系统的多方交互,识别系统潜在的不安全控制行为,同时利用时间自动机理论及其工具UPPAAL对系统进行建模,验证STPA识别的不安全控制行为;最后设计了一个路径算法,对导致其发生的危险路径进行检索。结果表明,该方法能够识别出系统潜在的危险及其原因,减少了人为因素对分析的影响。

面向IMA通用系统管理的STPA安全性分析

通用系统管理(GSM)是综合模块化航电(IMA)系统服务中不可或缺的一部分,为解决传统安全性分析方法难以捕获复杂系统中组件交互所带来的危险。首先,研究GSM的工作环境及相关组件的功能划分,确定层次化系统管理的工作流程;其次,面向GSM建立基于系统理论事故过程的扩展模型,并通过系统理论过程分析(STPA)对动态重构实例的不安全控制行为(UCA)进行识别,生成相关致因场景及其对应的安全性需求;最后,通过时间自动机对实例进行仿真验证。结果表明:模型的逻辑和时序的完整性及UCA的可达性,可为GSM的安全性分析提供形式化依据。

基于STPA-ANP模型的民机系统安全性分析

随着民机系统复杂程度不断提高,传统的安全性分析方法已不能完全满足危险源高效识别的要求,为有效分析和评估民机系统安全性,提出系统理论过程分析(system-theory process analysis,STPA)和网络分析法(analytic network process,ANP)相结合的安全性分析方法。针对STPA没有给出完整的关键致因分析与评估过程,将STPA与ANP关键结构对应结合,对危险控制动作进行致因分析和评估,得到危险控制动作关键致因。以某型民机数字式飞控系统为例展开分析,通过形式化建模验证及仿真验证,证明该模型方法可以准确和完整地识别分析系统潜在危险并确定危险关键致因,为民机系统安全性分析提供支持。

改进的层次分析法在变压器油纸绝缘状态评估中的应用

层次分析法是一种进行定量和定性分析相结合的多目标决策分析方法,广泛应用于多特征量权重计算。文中对层次分析法进行改进,利用统计学的相关理论,把系统聚类分析方法和众数理论应用于层次分析法,结合专家所构造判断矩阵的一致性程度,通过加权平均算法得到指标的综合权重排序。改进的层次分析法不仅充分保留了原有判断矩阵的信息,同时全面考虑了专家个体判断结果的准确性和专家组综合意见。将改进的层次分析法应用于2个变压器油纸绝缘状态评估实例,算例结果表明:改进的层次分析法所得权重与传统层次分析法相比,更逼近变压器油纸绝缘状态评估指标的"实际优先次序"。

城市自动驾驶决策系统安全分析与策略设计

基于系统理论过程分析(system theory process analysis,STPA),提出了一种面向高等级自动驾驶决策系统的安全性开发方法。该方法应用在一个城市自动驾驶决策系统的原型开发阶段,通过安全分析得到系统的70个不安全控制行为。针对其中3个功能状态,分析得到10个不安全控制行为原因,提出9个安全策略。应用其中一个典型安全策略进行系统改进,通过仿真试验对其进行了验证。试验结果表明,基于所提出方法设计的安全策略有效可行,提出的方法能够提高自动驾驶决策系统的安全性。

社会主义生态文明建设的理论与实践研究(笔谈)

主持人语 随着生态危机越来越严重，党和国家对生态文明建设越来越重视，党的十七大首次提出了建设生态文明的目标和任务，党的十八大明确提出“大力推进生态文明建设”，党的十八届三中全会将“加快生态文明制度建设”列入全面深化改革的重要内容。本专题就是围绕着生态文明建设的理论和实践问题展开比较深广的探讨。