一种共模分析中独立性需求的自动化识别方法及系统与流程

本发明涉及飞行控制系统安全性分析，具体涉及一种共模分析中独立性需求的自动化识别方法及系统。

背景技术：

1、随着现代民用飞机机载系统功能的日益多样化和结构的逐渐复杂化，飞机系统的复杂程度和综合性不断提升，导致安全性分析方法的要求日益提高‎。飞行控制系统（以下简称飞控系统）在整架飞机中担任着核心工作，也是整架飞机最复杂、最高集成化的系统之一，其作用是为了飞机在飞行过程中保证稳定性和操作性。但随着冗余架构的迭代更新，会引入共模失效（common mode failure），即两个或多个通道以相同方式失效，导致相同故障结果，并且故障模式相同。各类共模失效会破坏系统中冗余独立性的假设，使原本假定独立的设备发生相同模式的失效，进而变成单一故障，而这种单一故障可能引发灾难性失效，造成不可接受的后果。

2、共模分析（cma）用于分析影响多个冗余通道的故障，识别冗余系统中各组件之间的相关性和相互作用，从而揭示导致共模失效的根本原因‎。在系统设计和评估中，工程师通常使用故障树分析（fta）和事件树分析（eta）等方法来评估共模失效‎，并采取相应的措施减少共模失效的可能性。

3、而在民机机载系统的共模分析过程中，通常通过搭建故障树模型，观察故障树中的“与”门和分析最小割集（mcs）‎，来获取共模独立性需求。传统通过最小割集确定独立性需求的方法流程为，将导致灾难性和危害性后果的最小割集导出，针对其中二、三阶最小割集开展独立性需求的提取，主要是安全性工程师根据工程经验判断割集中元素是否应独立，若是，则将其作为独立性需求，否则，则不是独立性需求。此种技术过于依赖人工经验，耗时长且结果比较主观。

4、因此，现有方法费时费力，且考验分析人员的专业知识和工程经验。随着架构的设计更改，故障树也会随之改动，独立性需求的分析工作也要同时跟进，工作量巨大，无法实现分析的自动化和版本迭代。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术实施例提供一种共模分析中独立性需求的自动化识别方法及系统，本发明从最小割集出发，将人工提取主观原则转化为客观代码原则，从而实现共模独立性需求从最小割集中自动生成，同时建立与故障树的映射关系，当故障树更改时，独立性需求自动更新，提高了共模分析效率和准确性。

2、本技术实施例提供以下技术方案：一种共模分析中独立性需求的自动化识别方法，包括以下步骤：

3、步骤一：从故障树模型中导出最小割集数据，所述最小割集数据至少包括各最小割集的阶数以及构成各最小割集的底事件标识和底事件描述；

4、步骤二：根据预设筛选原则对所述最小割集数据进行筛选，所述预设筛选原则包括：

5、第一筛选规则：将所有最小割集中，任意两个底事件对应同一类型设备的最小割集作为第一筛选结果；

6、第二筛选规则：将所有最小割集中，任意两个底事件对应同一预设控制链路上相邻设备的最小割集作为第二筛选结果；

7、步骤三：根据所述第一筛选结果生成用于指示所述同一类型设备的不同物理实体之间应保持独立的第一独立性需求，根据所述第二筛选结果生成用于指示所述同一预设控制链路上相邻的不同设备之间应保持独立的第二独立性需求。

8、根据本技术一种实施例，步骤一中，所述故障树模型为一类顶事件和二类顶事件的集合故障树模型，该模型通过将一类顶事件和二类顶事件通过或门连接后构建得到；所述最小割集数据通过isograph软件的导出功能导出为excel表格。

9、根据本技术一种实施例，所述预设筛选规则还包括第三筛选规则：根据预设的薄弱环节设备清单，将包含所述薄弱环节设备清单中任意设备的最小割集作为第三筛选结果；步骤三中，还包括：根据所述第三筛选结果生成用于指示所述薄弱环节设备与同一最小割集中其余设备之间应保持独立的第三独立性需求。

10、根据本技术一种实施例，步骤二中，对所述最小割集数据进行筛选时，仅对所述最小割集数据中阶数为二阶和三阶的最小割集进行筛选。

11、根据本技术一种实施例，步骤三中，根据所述第一筛选结果生成所述第一独立性需求时，包括：

12、提取所述第一筛选结果中各最小割集中底事件对应的设备名称；

13、判断各最小割集的底事件描述是否涉及设备内部板卡层级；

14、若所述底事件描述不涉及设备内部板卡层级，则生成用于指示所述同一类型设备的不同物理实体之间应保持独立的第一类子需求；

15、若所述底事件描述涉及设备内部板卡层级，则生成用于指示所述同一类型设备内部不同功能单元之间应保持独立的第二类子需求。

16、根据本技术一种实施例，判断各最小割集的底事件描述是否涉及设备内部板卡层级，采用基于大模型的少样本提示字段提取方法实现，具体包括：

17、将字段提取任务的目标定义为从底事件描述中提取是否涉及板卡层级的标识字段，并定义结构化输出格式；

18、选取预设数量的已标注最小割集样本，将各样本的底事件描述与对应的板卡层级判断结果构建为“输入-输出”的示例对；

19、将任务指令、所述示例对、待处理的底事件描述文本以及输出格式约束整合为统一提示词；

20、将所述统一提示词输入预训练的大语言模型，获取模型输出的结构化字段提取结果，根据所述提取结果确定底事件描述是否涉及设备内部板卡层级。

21、根据本技术一种实施例，根据所述第二筛选结果生成所述第二独立性需求时，提取所述第二筛选结果中各最小割集内相邻两个底事件对应的设备名称，生成用于指示所述同一预设控制链路上相邻的不同设备之间应保持独立的独立性需求。

22、根据本技术一种实施例，所述预设控制链路为飞行控制系统的俯仰控制信号链路，所述俯仰控制信号链路依次包括驾驶舱传感器、作动控制单元、飞行控制计算机、远程电子模块和动力控制单元。

23、根据本技术一种实施例，还包括：建立所述最小割集数据中各最小割集与所述步骤三中生成的各独立性需求之间的映射关系；当所述故障树模型更新时，重新执行所述步骤一和所述步骤二获取更新后的最小割集数据，并根据所述映射关系自动对应更新已生成的独立性需求。

24、本技术还提供一种共模分析中独立性需求的自动化识别系统，包括：

25、最小割集导出模块，用于从故障树模型中导出最小割集数据，所述最小割集数据至少包括各最小割集的阶数以及构成各最小割集的底事件标识和底事件描述；

26、筛选模块，用于根据预设筛选原则对所述最小割集数据进行筛选，所述预设筛选原则包括：将所有最小割集中，任意两个底事件对应同一类型设备的最小割集作为第一筛选结果；以及将所有最小割集中，任意两个底事件对应同一预设控制链路上相邻设备的最小割集作为第二筛选结果；

27、独立性需求生成模块，用于根据所述第一筛选结果生成用于指示所述同一类型设备的不同物理实体之间应保持独立的第一独立性需求，根据所述第二筛选结果生成用于指示所述同一预设控制链路上相邻的不同设备之间应保持独立的第二独立性需求。

28、与现有技术相比，本说明书实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到的有益效果至少包括：

29、1.传统基于最小割集人工提取独立性需求方法，面对成千上万个最小割集时，工作量大，耗时长且结果不准确。本发明利用vb代码实现最小割集的自动筛选，大幅降低工作量，缩短分析时间。

30、2.传统方法高度依赖安全性工程师的个人经验和主观判断，结果容易产生偏差。本发明将人工提取主观原则转化为客观代码原则，通过预设的筛选原则进行自动化筛选，保证了筛选结果的客观性和一致性。

31、3.本发明建立了最小割集与独立性需求之间的映射关系，当故障树因架构设计更改而更新时，最小割集随之更新，独立性需求自动同步更新，实现了共模分析的自动化和版本迭代。

32、4.安全性工程师只需检查最终筛选出的独立性需求，无需逐个人工分析成千上万的最小割集，既保证了需求的准确性，也保证了需求的完整性，有效提高了共模分析效率。