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《南京航空航天大学》 2019年
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支持危害分析和安全性需求捕获的自动化工具研究与实现

冯涛  
【摘要】:随着安全关键系统的复杂度以及集成度越来越高,系统出现故障往往集中在系统组件之间的不安全交互。传统的失效-事故模型的安全性分析方法,如故障树分析,失效模式影响分析等不能有效地找到交互性错误。工程实践表明,系统理论过程分析(STPA)方法可以有效解决这一问题。但是,目前STPA方法缺少有效的自动化工具的支持,所以本文通过对STPA方法过程和要素的研究,设计了一个支持危害分析和安全性需求捕获的自动化工具,并赋予其对安全需求的验证能力,有效支撑安全性分析的工程应用。论文的主要研究工作包括以下几个方面:首先,针对现有工具的不足,对STPA基本元素模型、生成不安全控制动作、自动化验证方面进行了深入研究。解决现有工具只能辅助STPA方法进行安全性分析的简单编辑功能的问题,使得工具能够完整支撑STPA方法的步骤和流程,并能够实现自动化生成不安全控制动作以及自动化验证。其次,研究和解决了工具实现中的具体技术难点,主要包括如何构建STPA基本元素模型及其之间的约束关系,设计不安全控制动作的数据结构和自动生成算法,以及模型验证性质的描述等。实现了控制结构图模型设计功能,不安全控制动作表自动生成等重要功能和安全性质验证等拓展功能。这些功能可以很大程度上减少安全性分析人员的重复工作,降低人为引发错误的概率。最后,以飞行导引系统(FGS)的安全性分析为实例研究对象,展示如何使用本工具进行安全性分析的过程,并给出了分析结果。通过与传统安全性分析结果对比,体现了STPA方法的优越性以及借助本工具进行安全性分析的有效性。
【学位授予单位】:南京航空航天大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:V249;N941

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