本發(fā)明涉及系統(tǒng)安全性研究領(lǐng)域，特別是涉及一種系統(tǒng)安全性評(píng)估方法和裝置。

背景技術(shù)：

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，大型飛機(jī)、艦船等裝備逐步向著信息化、自動(dòng)化、智能化發(fā)展，表現(xiàn)出結(jié)構(gòu)高度集成化、系統(tǒng)組成軟件化、系統(tǒng)功能多樣化的特點(diǎn)。大型飛機(jī)、艦船等裝備的系統(tǒng)功能的軟件化，一方面，對(duì)裝備向小型化、綜合化、功能多樣化發(fā)展具有重要的促進(jìn)作用；另一方面，也帶來(lái)一些不利的影響，隨著硬件可靠性水平的提高，軟件故障對(duì)系統(tǒng)可靠性、安全性的影響越來(lái)越顯著。通過(guò)對(duì)近年來(lái)某試驗(yàn)靶場(chǎng)完成的幾型導(dǎo)彈武器或火控系統(tǒng)定型/鑒定試驗(yàn)中出現(xiàn)的故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，出現(xiàn)的16次故障中11次是軟件故障。同時(shí)，由于大型飛機(jī)、艦船等裝備的高度集成化、軟硬件綜合化、功能多樣化，同一套設(shè)備具有多項(xiàng)功能，在同一時(shí)刻可能參與到多個(gè)任務(wù)當(dāng)中，在實(shí)際使用中一旦出現(xiàn)問(wèn)題，將同時(shí)喪失多項(xiàng)功能，影響多個(gè)任務(wù)的執(zhí)行。特別是在作戰(zhàn)任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中，將存在重大的隱患，使用方需要承擔(dān)巨大的風(fēng)險(xiǎn)。因此，對(duì)這種軟硬件結(jié)合、多任務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行安全性分析，認(rèn)識(shí)安全性風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而采取措施消除風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)提高任務(wù)成功率、降低使用風(fēng)險(xiǎn)具有重要作用。

在進(jìn)行系統(tǒng)可靠性、安全性分析時(shí)，一種常用安全性分析評(píng)價(jià)方法是組合使用FHA(Functional Hazard Analysis，功能危險(xiǎn)性分析)、FTA(Fault TreeAnalysis，故障樹分析方法)、FMEA(Failure Mode and Effects Analysis，故障模式和影響分析)以及CCA(Common Cause Analysis，共因分析)。FTA是一種演繹性的可靠性分析方法，關(guān)注于一個(gè)特定的不希望事件，并提供確定引起該事件發(fā)生原因的一種方法。FMEA是一種識(shí)別系統(tǒng)、組件、功能或單個(gè)零部件失效模式并確定其對(duì)更高層次設(shè)計(jì)所產(chǎn)生影響的系統(tǒng)性方法，形成的結(jié)果可匯總形成系統(tǒng)各層級(jí)失效模式和影響。CCA是用于分析系統(tǒng)功能、系統(tǒng)部件、故障影響之間的獨(dú)立性，對(duì)故障樹分析中各層級(jí)邏輯門下的事件是否成立進(jìn)行判斷，識(shí)別出導(dǎo)致災(zāi)難性或危險(xiǎn)失效狀態(tài)的單一失效模式或外部事件。通過(guò)以上方法的綜合使用，可以得到一個(gè)完整準(zhǔn)確描述系統(tǒng)安全性的系統(tǒng)樹和系統(tǒng)樹中各事件的發(fā)生概率，根據(jù)各個(gè)不希望發(fā)生事件發(fā)生后產(chǎn)生的影響，可以計(jì)算得到系統(tǒng)的安全性風(fēng)險(xiǎn)，完成系統(tǒng)安全性評(píng)估。

以FTA為主要方法，輔以FHA、FMEA和CCA等方法，對(duì)軟硬件結(jié)合多任務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性、安全性分析評(píng)估時(shí)，存在難以考慮不同任務(wù)剖面對(duì)系統(tǒng)安全性的影響，缺少軟硬件結(jié)合系統(tǒng)安全性評(píng)估模型的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)對(duì)軟硬件結(jié)合多任務(wù)系統(tǒng)進(jìn)行可靠性、安全性分析評(píng)估時(shí)，存在難以考慮不同任務(wù)剖面對(duì)系統(tǒng)安全性的影響，缺少軟硬件結(jié)合系統(tǒng)安全性評(píng)估模型的問(wèn)題，提供一種可以考慮不同任務(wù)剖面對(duì)系統(tǒng)安全性的影響，具有軟硬件結(jié)合系統(tǒng)安全性評(píng)估模型的系統(tǒng)安全性評(píng)估方法和裝置。

一種系統(tǒng)安全性評(píng)估方法，包括：

獲取系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息，系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息包括系統(tǒng)任務(wù)、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)軟硬件模塊；

分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息，建立系統(tǒng)任務(wù)、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)軟硬件模塊的關(guān)聯(lián)關(guān)系模型；

根據(jù)對(duì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息中系統(tǒng)任務(wù)的分析，建立系統(tǒng)的任務(wù)剖面；

獲取系統(tǒng)軟硬件模塊的故障以及對(duì)故障的修復(fù)規(guī)律；

根據(jù)系統(tǒng)軟硬件模塊的故障以及對(duì)故障的修復(fù)規(guī)律，建立系統(tǒng)的故障邏輯關(guān)系模型；

根據(jù)任務(wù)剖面、關(guān)聯(lián)關(guān)系模型以及故障邏輯關(guān)系模型，構(gòu)建系統(tǒng)的仿真模型；

通過(guò)系統(tǒng)的仿真模型進(jìn)行預(yù)設(shè)次數(shù)的仿真，得到每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功執(zhí)行的次數(shù)；

根據(jù)每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功執(zhí)行的次數(shù)和仿真次數(shù)，計(jì)算每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功率，得到系統(tǒng)的安全性評(píng)估結(jié)果。

一種系統(tǒng)安全性評(píng)估裝置，包括：

基礎(chǔ)信息獲取模塊，用于獲取系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息，系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息包括系統(tǒng)任務(wù)、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)軟硬件模塊；

關(guān)聯(lián)關(guān)系模型建立模塊，用于分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息，建立系統(tǒng)任務(wù)、所述系統(tǒng)功能和所述系統(tǒng)軟硬件模塊的關(guān)聯(lián)關(guān)系模型；

任務(wù)剖面建立模塊，用于根據(jù)對(duì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息中系統(tǒng)任務(wù)的分析，建立系統(tǒng)的任務(wù)剖面；

系統(tǒng)軟硬件模塊分析模塊，用于獲取系統(tǒng)軟硬件模塊的故障以及對(duì)故障的修復(fù)規(guī)律；

故障邏輯關(guān)系模型建立模塊，用于根據(jù)系統(tǒng)軟硬件模塊的故障以及對(duì)故障的修復(fù)規(guī)律，建立系統(tǒng)的故障邏輯關(guān)系模型；

系統(tǒng)仿真模型建立模塊，用于根據(jù)任務(wù)剖面、關(guān)聯(lián)關(guān)系模型以及故障邏輯關(guān)系模型，構(gòu)建所述系統(tǒng)的仿真模型；

系統(tǒng)仿真模型運(yùn)行模塊，用于通過(guò)系統(tǒng)的仿真模型進(jìn)行預(yù)設(shè)次數(shù)的仿真，得到每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功執(zhí)行的次數(shù)；

系統(tǒng)安全性評(píng)估模塊，用于根據(jù)每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功執(zhí)行的次數(shù)和仿真次數(shù)，計(jì)算每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功率，得到系統(tǒng)的安全性評(píng)估結(jié)果。

上述系統(tǒng)安全性評(píng)估方法和系統(tǒng)安全性評(píng)估裝置，首先獲取系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息，系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息包括系統(tǒng)任務(wù)、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)軟硬件模塊；分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息，建立系統(tǒng)任務(wù)、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)軟硬件模塊的關(guān)聯(lián)關(guān)系模型；再根據(jù)對(duì)系統(tǒng)任務(wù)的分析，建立系統(tǒng)的任務(wù)剖面；獲取系統(tǒng)軟硬件模塊的故障以及對(duì)故障的修復(fù)規(guī)律，根據(jù)系統(tǒng)軟硬件模塊的故障和對(duì)故障的修復(fù)規(guī)律，建立系統(tǒng)的故障邏輯關(guān)系模型；然后基于任務(wù)剖面和關(guān)聯(lián)關(guān)系模型，根據(jù)故障邏輯關(guān)系模型，構(gòu)建系統(tǒng)的仿真模型；通過(guò)系統(tǒng)的仿真模型進(jìn)行預(yù)設(shè)次數(shù)的仿真，得到每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功執(zhí)行的次數(shù)；最后根據(jù)每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功執(zhí)行的次數(shù)和仿真次數(shù)，計(jì)算每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功率，進(jìn)而得到系統(tǒng)的安全性。這樣可有效進(jìn)行具有軟硬件結(jié)合多任務(wù)特點(diǎn)的大型復(fù)雜系統(tǒng)(例如航空電子系統(tǒng)、艦船裝備系統(tǒng)和飛船與空間站對(duì)接系統(tǒng))的可靠性和安全性分析，解決大型復(fù)雜系統(tǒng)的任務(wù)、功能和軟硬件的關(guān)聯(lián)關(guān)系建模、軟硬件故障邏輯關(guān)系建模的問(wèn)題，并且可為具有軟硬件結(jié)合、多任務(wù)特性的大型復(fù)雜系統(tǒng)安全性評(píng)估提供參考。

附圖說(shuō)明

圖1為一個(gè)實(shí)施例中系統(tǒng)安全性評(píng)估方法的流程示意圖；

圖2為一個(gè)實(shí)施例中系統(tǒng)安全性評(píng)估方法中映射關(guān)系的示意圖；

圖3為一個(gè)實(shí)施例中系統(tǒng)安全性評(píng)估方法中任務(wù)剖面的示意圖；

圖4為一個(gè)實(shí)施例中系統(tǒng)安全性評(píng)估方法中系統(tǒng)仿真流程的示意圖；

圖5為一個(gè)實(shí)施例中系統(tǒng)安全性評(píng)估裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

隨著軟件技術(shù)的快速發(fā)展，系統(tǒng)軟件已經(jīng)成為大型復(fù)雜系統(tǒng)(例如航空電子系統(tǒng)、艦船裝備系統(tǒng)和飛船與空間站對(duì)接系統(tǒng))不可或缺的一部分，同時(shí)由于系統(tǒng)綜合了集成化和功能多樣化，整個(gè)系統(tǒng)任務(wù)表現(xiàn)出多樣化的特點(diǎn)。目前關(guān)于系統(tǒng)可靠性及安全性的分析將系統(tǒng)軟件和系統(tǒng)硬件分開獨(dú)立開展，不能反應(yīng)系統(tǒng)真實(shí)水平，而且由于缺乏有效的可靠性及安全性建模與定量分析評(píng)價(jià)，導(dǎo)致軟硬件結(jié)合多任務(wù)大型復(fù)雜系統(tǒng)的安全性定量評(píng)估工作，特別在是考慮維修性和備件保障條件下的定量評(píng)估工作，無(wú)法有效的開展。

在一個(gè)實(shí)施例中，如圖1所示，一種系統(tǒng)安全性評(píng)估方法，包括：

步驟S100，獲取系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息，系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息包括系統(tǒng)任務(wù)、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)軟硬件模塊。

系統(tǒng)是由相互作用、相互依賴的若干組成部分結(jié)合而成的具有特定功能的有機(jī)整體，可以是各種類型的大型復(fù)雜系統(tǒng)或簡(jiǎn)單系統(tǒng)，具體的，系統(tǒng)可以是大型飛機(jī)、艦船等裝備的系統(tǒng)。由于大型飛機(jī)、艦船等裝備具有高度集成化、軟硬件綜合化和功能多樣化等特點(diǎn)，系統(tǒng)具有多項(xiàng)功能，在同一時(shí)刻可能參與到多個(gè)任務(wù)當(dāng)中，在實(shí)際使用中一旦出現(xiàn)問(wèn)題，將同時(shí)喪失多項(xiàng)功能，影響多個(gè)任務(wù)的執(zhí)行。圍繞著以系統(tǒng)故障事件發(fā)生概率、事件發(fā)生后造成的損失為主要內(nèi)容的系統(tǒng)安全性定量評(píng)估工作對(duì)于把握安全性風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而采取措施消除風(fēng)險(xiǎn)、提高任務(wù)成功率、降低使用風(fēng)險(xiǎn)具有重要作用。

步驟S200，分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息，建立系統(tǒng)任務(wù)、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)軟硬件模塊的關(guān)聯(lián)關(guān)系模型。

進(jìn)一步地，步驟S200可以包括：

步驟一：分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息，得到系統(tǒng)任務(wù)時(shí)間、單項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)執(zhí)行時(shí)間、單項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)失敗的損失以及系統(tǒng)軟硬件模塊的備份數(shù)量。

將系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息羅列出來(lái)，可以整理成如表1所示的表格，表格中的MTBF(Mean Time Between Failure，平均故障間隔時(shí)間)是衡量可靠性指標(biāo)，單位為小時(shí)，它反映了產(chǎn)品的時(shí)間質(zhì)量，是體現(xiàn)產(chǎn)品在規(guī)定時(shí)間內(nèi)保持功能的一種能力，具體來(lái)說(shuō)，是指相鄰兩次故障之間的平均工作時(shí)間，也稱為平均故障間隔；MTTR(Mean Time To Repair，平均修復(fù)時(shí)間)是隨機(jī)變量恢復(fù)時(shí)間的期望值，它包括確認(rèn)失效發(fā)生所必需的時(shí)間以及維護(hù)所需要的時(shí)間。系統(tǒng)任務(wù)時(shí)間，記為T₀；單項(xiàng)任務(wù)執(zhí)行時(shí)間，記為T＝{T₁,T₂,…,T_m}，T_i≤T₀；各項(xiàng)任務(wù)失敗的損失，記為L(zhǎng)＝{L₁,L₂,…,L_m}。

表1系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息

步驟二：根據(jù)對(duì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息的分析，確定系統(tǒng)任務(wù)與系統(tǒng)功能以及系統(tǒng)功能與系統(tǒng)軟硬件模塊之間的映射關(guān)系。

具體的，可以將系統(tǒng)分為任務(wù)層、功能層和軟硬件模塊層，將系統(tǒng)任務(wù)，記為S＝{s₁,s₂,…,s_m}；系統(tǒng)功能，記為F＝{f₁,f₂,…,f_n}；系統(tǒng)軟硬件模塊，記為G＝{_g1,g2,…,gj}；各系統(tǒng)軟硬件模塊備份數(shù)量，記為K＝{k₁,k₂,…,k_j}，k_i≥0。如圖2所示，任務(wù)層中的系統(tǒng)任務(wù)s₁與功能層中的功能f₁、f₂和f₃具有映射關(guān)系，而功能f₁與模塊層中的模塊g₁和g₃具有映射關(guān)系，功能f2與模塊層中的模塊g₂和g₅具有映射關(guān)系，功能f₃與模塊層中的模塊g₄具有映射關(guān)系，如此建立整個(gè)系統(tǒng)的系統(tǒng)任務(wù)與系統(tǒng)功能以及系統(tǒng)功能與系統(tǒng)軟硬件模塊之間的映射關(guān)系。

步驟三：根據(jù)系統(tǒng)任務(wù)與系統(tǒng)功能以及系統(tǒng)功能與系統(tǒng)軟硬件模塊之間的映射關(guān)系，建立系統(tǒng)任務(wù)、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)軟硬件模塊的關(guān)聯(lián)關(guān)系模型。

系統(tǒng)任務(wù)與系統(tǒng)功能以及系統(tǒng)功能與系統(tǒng)軟硬件模塊之間的映射關(guān)系可以轉(zhuǎn)換為數(shù)學(xué)模型，表示為：

f_i＝ξ(G_i)

F＝F₁∪F₂∪…∪F_m

G＝{G₁,G₂,…,G_n}

其中，φ()和ξ()是兩個(gè)表征串聯(lián)關(guān)系的函數(shù)，由于在系統(tǒng)任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中，某一時(shí)刻，每一個(gè)模塊對(duì)該時(shí)刻工作的功能的實(shí)現(xiàn)都是必須的，每一個(gè)功能對(duì)相應(yīng)的系統(tǒng)任務(wù)的完成也是必不可少的，所以對(duì)每一個(gè)任務(wù)來(lái)說(shuō)，都是不同模塊構(gòu)成的串聯(lián)系統(tǒng)。由圖2可知F₁＝{f₁,f₂,f₃}，G₁＝{g₁(k₁),g₃(k₃)}，gi(ki)表示g_i有k_i個(gè)備份模塊，即該模塊共有k_i+1個(gè)，為了簡(jiǎn)化分析，這里假設(shè)所有的備份都是熱貯備。

步驟S300，根據(jù)對(duì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息中系統(tǒng)任務(wù)的分析，建立系統(tǒng)的任務(wù)剖面。

根據(jù)對(duì)系統(tǒng)任務(wù)執(zhí)行流程的分析，建立系統(tǒng)任務(wù)剖面，包括每項(xiàng)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間(T_i)、每項(xiàng)任務(wù)執(zhí)行階段劃分及持續(xù)時(shí)間(T_i1、T_i2、…)、各個(gè)階段相關(guān)的系統(tǒng)功能，通過(guò)該分析可以得到系統(tǒng)任務(wù)的任務(wù)剖面示意圖如圖3所示，其中，

步驟S400，獲取系統(tǒng)軟硬件模塊的故障以及對(duì)故障的修復(fù)規(guī)律。

根據(jù)系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)得到系統(tǒng)軟硬件模塊的故障以及對(duì)故障的修復(fù)規(guī)律，即在系統(tǒng)以往運(yùn)行中出現(xiàn)的具體的軟件故障和硬件故障以及對(duì)該故障的修復(fù)，比如系統(tǒng)硬件的完全維修或系統(tǒng)軟件的可靠性增長(zhǎng)維修，假設(shè)系統(tǒng)軟硬件模塊故障后都是可修復(fù)的，則各個(gè)軟硬件模塊的備份數(shù)量會(huì)隨著故障和修復(fù)事件的發(fā)生而變化，假設(shè)硬件進(jìn)行的是完全修復(fù)，即修復(fù)后故障率與初始時(shí)刻相同?？紤]到軟件在發(fā)生故障后，進(jìn)行缺陷移除，軟件模塊的可靠性會(huì)有所變化，假設(shè)軟件缺陷移除不會(huì)引入新的缺陷，為了簡(jiǎn)化分析，這里引入軟件可靠性增長(zhǎng)因子α，該因子的取值與軟件模塊的修復(fù)次數(shù)成負(fù)指數(shù)關(guān)系，即

α＝e^-x

其中，x是軟件故障修復(fù)次數(shù)，假設(shè)軟件模塊的初始故障率為λ，則進(jìn)行x次修復(fù)后的失效率為λe^-x。

步驟S500，根據(jù)系統(tǒng)軟硬件模塊的故障以及對(duì)故障的修復(fù)規(guī)律，建立系統(tǒng)的故障邏輯關(guān)系模型。

進(jìn)一步地，步驟S500可以包括：

步驟一：獲取系統(tǒng)軟硬件模塊的故障與系統(tǒng)任務(wù)的成功執(zhí)行之間的關(guān)系。

系統(tǒng)軟硬件模塊j發(fā)生故障時(shí)，考慮模塊有對(duì)應(yīng)的備份，與之相應(yīng)的系統(tǒng)任務(wù)m能否成功執(zhí)行以及系統(tǒng)總?cè)蝿?wù)能否成功執(zhí)行。

步驟二：根據(jù)系統(tǒng)軟硬件模塊的故障、對(duì)故障的修復(fù)規(guī)律以及系統(tǒng)軟硬件模塊的故障與系統(tǒng)任務(wù)的成功執(zhí)行之間的關(guān)系，建立系統(tǒng)的故障邏輯關(guān)系模型。

步驟S600，根據(jù)任務(wù)剖面、關(guān)聯(lián)關(guān)系模型以及故障邏輯關(guān)系模型，構(gòu)建系統(tǒng)的仿真模型。

根據(jù)系統(tǒng)的任務(wù)剖面、關(guān)聯(lián)關(guān)系模型以及故障邏輯關(guān)系模型，構(gòu)建系統(tǒng)的仿真模型，采用抽樣方法，模擬系統(tǒng)任務(wù)執(zhí)行過(guò)程中的失效和修復(fù)事件。

步驟S700，通過(guò)系統(tǒng)的仿真模型進(jìn)行預(yù)設(shè)次數(shù)的仿真，得到每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功執(zhí)行的次數(shù)。

進(jìn)一步地，步驟S700可以包括：

步驟一：初始化所述系統(tǒng)的仿真模型的仿真參數(shù)。

如圖4(A)系統(tǒng)仿真流程所示，設(shè)定仿真總次數(shù)，假設(shè)為N；用B＝{b₁，b₂，……，b_m}分別表示任務(wù)m在仿真中成功執(zhí)行次數(shù)，初始時(shí)刻都為0；用A＝{a₁，a₂，……，a_j}分別表示軟硬件模塊j在一個(gè)循環(huán)仿真中被修復(fù)的次數(shù)，用于更新模塊的失效率，每一個(gè)循環(huán)的初始時(shí)刻都為0；用Q＝{q₁，q₂，……，q_m}表示每一個(gè)循環(huán)中每一個(gè)任務(wù)的當(dāng)前狀態(tài)，每一個(gè)循環(huán)的初始時(shí)刻設(shè)為1，表示該任務(wù)正常執(zhí)行。

步驟二：監(jiān)控每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)的狀態(tài)以及各自相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)軟硬件模塊的失效狀況，并對(duì)每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)的狀態(tài)以及各自相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)軟硬件模塊的失效狀況進(jìn)行當(dāng)前時(shí)刻的離散仿真判斷與記錄。

如圖4(B)系統(tǒng)仿真流程中的子流程所示，對(duì)每一個(gè)任務(wù)分別根據(jù)與該任務(wù)相關(guān)的系統(tǒng)軟硬件模塊G_i的失效率分布函數(shù)，通過(guò)抽樣生成隨機(jī)數(shù)，判斷與該任務(wù)相關(guān)的模塊是否有失效的，如果沒(méi)有失效，則認(rèn)為該任務(wù)在該時(shí)刻可以成功執(zhí)行；如果有1個(gè)及以上模塊發(fā)生失效，記錄對(duì)應(yīng)的失效模塊。判斷失效模塊是否有備份，如果沒(méi)有備份模塊，則認(rèn)為該任務(wù)在這個(gè)循環(huán)中無(wú)法成功執(zhí)行，將該任務(wù)的狀態(tài)標(biāo)志q_i設(shè)為0；如果有備份，則啟用備份模塊，該模塊的備份數(shù)量減1。按照以上規(guī)則遍歷系統(tǒng)中m個(gè)任務(wù)進(jìn)行判斷和記錄。由于存在同一個(gè)模塊參與多個(gè)任務(wù)的多功能模塊，所以在同一個(gè)時(shí)刻對(duì)于多功能模塊只進(jìn)行一次抽樣判斷，比如第4個(gè)模塊是一個(gè)多功能模塊，如果第1個(gè)任務(wù)中判斷出第4個(gè)模塊故障，則同一時(shí)刻的后續(xù)任務(wù)就不再抽樣判斷，如果第4個(gè)模塊故障且無(wú)備份可用，則認(rèn)為本次循環(huán)中與該模塊相關(guān)的任務(wù)都無(wú)法成功執(zhí)行。

步驟三：確定單次離散仿真過(guò)程中各個(gè)時(shí)刻每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)的狀態(tài)以及各自相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)軟硬件模塊的失效狀況。

假設(shè)t為記錄離散仿真時(shí)間的變量，從t＝1開始執(zhí)行，每一個(gè)時(shí)刻按照步驟二來(lái)執(zhí)行，然后根據(jù)記錄的故障模塊修復(fù)率函數(shù)進(jìn)行抽樣，判斷該時(shí)刻能否被修復(fù)，如果能修復(fù)，則該模塊的備份數(shù)量加1，同時(shí)記錄該模塊在該次循環(huán)中的修復(fù)次數(shù)；如果不能修復(fù)，則繼續(xù)將其記錄在故障模塊當(dāng)中。對(duì)于硬件模塊來(lái)說(shuō)，修復(fù)后失效率和初始時(shí)刻相同；對(duì)于軟件模塊來(lái)說(shuō)，修復(fù)后，按照步驟二中更新公式，根據(jù)修復(fù)次數(shù)將其失效率更新。如果到該任務(wù)執(zhí)行時(shí)間結(jié)束，對(duì)應(yīng)的狀態(tài)標(biāo)志都沒(méi)有被修改為0，則認(rèn)為該任務(wù)在本次循環(huán)中成功執(zhí)行，對(duì)應(yīng)任務(wù)的成功執(zhí)行次數(shù)加1。在整個(gè)循環(huán)執(zhí)行過(guò)程中，實(shí)時(shí)更新每個(gè)任務(wù)的狀態(tài)標(biāo)志Q、模塊備份數(shù)量K和每個(gè)模塊被修復(fù)次數(shù)A。由于每個(gè)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間不一致，所以整個(gè)循環(huán)過(guò)程中，對(duì)不同的任務(wù)只需要在其任務(wù)時(shí)間內(nèi)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)即可。

步驟四：計(jì)數(shù)完成預(yù)設(shè)次數(shù)的循環(huán)離散仿真時(shí)所述每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功執(zhí)行的次數(shù)。

設(shè)n為記錄循環(huán)執(zhí)行次數(shù)的變量，從n＝1開始執(zhí)行，每一個(gè)循環(huán)按照步驟三來(lái)執(zhí)行，記錄每一個(gè)循環(huán)中單項(xiàng)任務(wù)成功執(zhí)行的次數(shù)，完成設(shè)定次數(shù)的仿真后，統(tǒng)計(jì)得到每一個(gè)任務(wù)成功執(zhí)行的次數(shù)B＝{b₁，b₂，……，b_m}。

步驟S800，根據(jù)每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功執(zhí)行的次數(shù)和仿真次數(shù)，計(jì)算每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功率，得到系統(tǒng)的安全性評(píng)估結(jié)果。

進(jìn)一步地，步驟S800可以包括：

步驟一：根據(jù)每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功執(zhí)行的次數(shù)和仿真次數(shù)，計(jì)算出每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)的成功率。

根據(jù)仿真得到的單個(gè)任務(wù)的成功執(zhí)行次數(shù)和仿真次數(shù)，利用以下公式可以計(jì)算出第i個(gè)任務(wù)的任務(wù)成功率。

步驟二：根據(jù)對(duì)系統(tǒng)任務(wù)的分析，得到每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間T_i、每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)失敗的損失L_i以及每項(xiàng)任務(wù)的加權(quán)系數(shù)W_i。

步驟三：根據(jù)每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)的成功率以及每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)失敗的損失，計(jì)算出每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)的安全性評(píng)估結(jié)果。

根據(jù)每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)的成功率以及每項(xiàng)任務(wù)失敗的損失，利用以下公式可以得到每項(xiàng)任務(wù)的安全性結(jié)果。

步驟四：根據(jù)每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間、每項(xiàng)任務(wù)的加權(quán)系數(shù)以及每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)的安全性評(píng)估結(jié)果進(jìn)行加權(quán)求和，得到系統(tǒng)的安全性評(píng)估結(jié)果。

根據(jù)各個(gè)任務(wù)的任務(wù)時(shí)間和各個(gè)任務(wù)的重要性確定各個(gè)任務(wù)的加權(quán)系統(tǒng)Wi，利用下式可以計(jì)算出整個(gè)系統(tǒng)的安全性評(píng)估結(jié)果。

其中，各項(xiàng)任務(wù)的加權(quán)系數(shù)W＝{W₁,W₂,……，W_m}，W₁+W₂+...+W_m＝1。

上述系統(tǒng)安全性評(píng)估方法，首先獲取系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息，系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息包括系統(tǒng)任務(wù)、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)軟硬件模塊；分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息，建立系統(tǒng)任務(wù)、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)軟硬件模塊的關(guān)聯(lián)關(guān)系模型；再根據(jù)對(duì)系統(tǒng)任務(wù)的分析，建立系統(tǒng)的任務(wù)剖面；獲取系統(tǒng)軟硬件模塊的故障以及對(duì)故障的修復(fù)規(guī)律，根據(jù)系統(tǒng)軟硬件模塊的故障和對(duì)故障的修復(fù)規(guī)律，建立系統(tǒng)的故障邏輯關(guān)系模型；然后基于任務(wù)剖面和關(guān)聯(lián)關(guān)系模型，根據(jù)故障邏輯關(guān)系模型，構(gòu)建系統(tǒng)的仿真模型；通過(guò)系統(tǒng)的仿真模型進(jìn)行預(yù)設(shè)次數(shù)的仿真，得到每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功執(zhí)行的次數(shù)；最后根據(jù)每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功執(zhí)行的次數(shù)和仿真次數(shù)，計(jì)算每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功率，進(jìn)而得到系統(tǒng)的安全性。這樣可有效進(jìn)行具有軟硬件結(jié)合多任務(wù)特點(diǎn)的大型復(fù)雜系統(tǒng)(例如航空電子系統(tǒng)、艦船裝備系統(tǒng)和飛船與空間站對(duì)接系統(tǒng))的可靠性和安全性分析，解決大型復(fù)雜系統(tǒng)的任務(wù)、功能和軟硬件的關(guān)聯(lián)關(guān)系建模、軟硬件故障邏輯關(guān)系建模的問(wèn)題，并且可為具有軟硬件結(jié)合、多任務(wù)特性的大型復(fù)雜系統(tǒng)安全性評(píng)估提供參考。

在一個(gè)實(shí)施例中，如圖5所示，一種系統(tǒng)安全性評(píng)估裝置，包括：

基礎(chǔ)信息獲取模塊100，用于獲取系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息，系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息包括系統(tǒng)任務(wù)、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)軟硬件模塊；

關(guān)聯(lián)關(guān)系模型建立模塊200，用于分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息，建立系統(tǒng)任務(wù)、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)軟硬件模塊的關(guān)聯(lián)關(guān)系模型；

任務(wù)剖面建立模塊300，用于根據(jù)對(duì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息中系統(tǒng)任務(wù)的分析，建立系統(tǒng)的任務(wù)剖面；

系統(tǒng)軟硬件分析模塊400，用于獲取系統(tǒng)軟硬件模塊的故障以及對(duì)故障的修復(fù)規(guī)律；

故障邏輯關(guān)系模型建立模塊500，用于根據(jù)系統(tǒng)軟硬件模塊的故障以及對(duì)故障的修復(fù)規(guī)律，建立系統(tǒng)的故障邏輯關(guān)系模型；

系統(tǒng)仿真模型建立模塊600，用于根據(jù)任務(wù)剖面、關(guān)聯(lián)關(guān)系模型以及故障邏輯關(guān)系模型，構(gòu)建系統(tǒng)的仿真模型；

系統(tǒng)仿真模型運(yùn)行模塊700，用于通過(guò)系統(tǒng)的仿真模型進(jìn)行預(yù)設(shè)次數(shù)的仿真，得到每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功執(zhí)行的次數(shù)；

系統(tǒng)安全性評(píng)估模塊800，用于根據(jù)每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功執(zhí)行的次數(shù)和仿真次數(shù)，計(jì)算每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功率，得到系統(tǒng)的安全性評(píng)估結(jié)果。

在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)安全性評(píng)估裝置中的關(guān)聯(lián)關(guān)系模型建立模塊包括：

系統(tǒng)基礎(chǔ)信息分析單元，用于分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息，得到系統(tǒng)任務(wù)時(shí)間、單項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)執(zhí)行時(shí)間、單項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)失敗的損失以及系統(tǒng)軟硬件模塊的備份數(shù)量；

映射關(guān)系確定單元，用于根據(jù)對(duì)系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息的分析，確定系統(tǒng)任務(wù)與系統(tǒng)功能、系統(tǒng)功能與系統(tǒng)軟硬件模塊之間的映射關(guān)系；

關(guān)聯(lián)關(guān)系確定單元，用于根據(jù)系統(tǒng)任務(wù)與系統(tǒng)功能、系統(tǒng)功能與系統(tǒng)軟硬件模塊之間的映射關(guān)系，建立系統(tǒng)任務(wù)、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)軟硬件模塊的關(guān)聯(lián)關(guān)系模型。

在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)安全性評(píng)估裝置中的故障邏輯關(guān)系模型建立模塊包括：

故障分析單元，用于獲取系統(tǒng)軟硬件模塊的故障與系統(tǒng)任務(wù)的成功執(zhí)行之間的關(guān)系；

故障邏輯關(guān)系確定單元，用于根據(jù)系統(tǒng)軟硬件模塊的故障、對(duì)故障的修復(fù)規(guī)律以及系統(tǒng)軟硬件模塊的故障與系統(tǒng)任務(wù)的成功執(zhí)行之間的關(guān)系，建立系統(tǒng)的故障邏輯關(guān)系模型。

在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)安全性評(píng)估裝置中的系統(tǒng)仿真模型運(yùn)行模塊包括：

初始化單元，用于初始化系統(tǒng)的仿真模型的仿真參數(shù)；

當(dāng)前時(shí)刻狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元，用于監(jiān)控每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)的狀態(tài)以及各自相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)軟硬件模塊的失效狀況，并對(duì)每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)的狀態(tài)以及各自相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)軟硬件模塊的失效狀況進(jìn)行當(dāng)前時(shí)刻的離散仿真判斷與記錄；

仿真時(shí)間狀態(tài)監(jiān)測(cè)單元，用于確定單次離散仿真過(guò)程中各個(gè)時(shí)刻每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)的狀態(tài)以及各自相關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)軟硬件模塊的失效狀況；

循環(huán)執(zhí)行單元，用于計(jì)數(shù)完成預(yù)設(shè)次數(shù)的循環(huán)離散仿真時(shí)每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功執(zhí)行的次數(shù)。

在一個(gè)實(shí)施例中，系統(tǒng)安全性評(píng)估裝置中的系統(tǒng)安全性評(píng)估模塊包括：

每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功率計(jì)算單元，用于根據(jù)每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功執(zhí)行的次數(shù)和仿真次數(shù)，計(jì)算出每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)的成功率；

每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)信息獲取單元，用于根據(jù)對(duì)系統(tǒng)任務(wù)的分析，得到每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)失敗的損失、每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間以及每項(xiàng)任務(wù)的加權(quán)系數(shù)；

每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)安全性計(jì)算單元，用于根據(jù)每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)的成功率以及每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)失敗的損失，計(jì)算出每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)的安全性評(píng)估結(jié)果；

系統(tǒng)安全性評(píng)估單元，用于根據(jù)每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間、每項(xiàng)任務(wù)的加權(quán)系數(shù)以每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)的安全性評(píng)估結(jié)果進(jìn)行加權(quán)求和，得到系統(tǒng)的安全性評(píng)估結(jié)果。

上述系統(tǒng)安全性評(píng)估裝置，首先獲取系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息，系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息包括系統(tǒng)任務(wù)、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)軟硬件模塊；分析系統(tǒng)的基礎(chǔ)信息，建立系統(tǒng)任務(wù)、系統(tǒng)功能和系統(tǒng)軟硬件模塊的關(guān)聯(lián)關(guān)系模型；再根據(jù)對(duì)系統(tǒng)任務(wù)的分析，建立系統(tǒng)的任務(wù)剖面；獲取系統(tǒng)軟硬件模塊的故障以及對(duì)故障的修復(fù)規(guī)律，根據(jù)系統(tǒng)軟硬件模塊的故障和對(duì)故障的修復(fù)規(guī)律，建立系統(tǒng)的故障邏輯關(guān)系模型；然后基于任務(wù)剖面和關(guān)聯(lián)關(guān)系模型，根據(jù)故障邏輯關(guān)系模型，構(gòu)建系統(tǒng)的仿真模型；通過(guò)系統(tǒng)的仿真模型進(jìn)行預(yù)設(shè)次數(shù)的仿真，得到每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功執(zhí)行的次數(shù)；最后根據(jù)每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功執(zhí)行的次數(shù)和仿真次數(shù)，計(jì)算每項(xiàng)系統(tǒng)任務(wù)成功率，進(jìn)而得到系統(tǒng)的安全性。這樣可有效進(jìn)行具有軟硬件結(jié)合多任務(wù)特點(diǎn)的大型復(fù)雜系統(tǒng)(例如航空電子系統(tǒng)、艦船裝備系統(tǒng)和飛船與空間站對(duì)接系統(tǒng))的可靠性和安全性分析，解決大型復(fù)雜系統(tǒng)的任務(wù)、功能和軟硬件的關(guān)聯(lián)關(guān)系建模、軟硬件故障邏輯關(guān)系建模的問(wèn)題，并且可為具有軟硬件結(jié)合、多任務(wù)特性的大型復(fù)雜系統(tǒng)安全性評(píng)估提供參考。

以上所述實(shí)施例的各技術(shù)特征可以進(jìn)行任意的組合，為使描述簡(jiǎn)潔，未對(duì)上述實(shí)施例中的各個(gè)技術(shù)特征所有可能的組合都進(jìn)行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說(shuō)明書記載的范圍。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。