一种面向故障树的报告自适应排布方法与流程

1.本发明属于安全性工程以及可靠性工程领域，涉及一种面向故障树的报告自适应排布方法。


背景技术：

2.故障树分析是一种常用的图形化分析方法，广泛应用于安全性工程以及可靠性工程领域，能够帮助工程人员识别系统失效的原因，发现某些安全性或者可靠性比较低的环节，从而采取相应改进措施以提升系统设计。
3.故障树分析过程中，高复杂安全关键系统往往意味着其在分析工具中需绘制的故障树规模是庞大的，这就给导出可读性高、布局规范的故障树报告带来极大的困难。目前，针对于故障树导出报告的排布尚缺乏统一的认识和规范方法，并且对于故障树结构中的与门、或门、表决门等逻辑门及其分支节点的排布过程没有统一规范，导致了不同故障树分析工具生成的报告可读性参差不齐、故障树结构分解不合理等问题的出现。


技术实现要素：

4.为了规范故障树导出报告的排布方法，本发明的发明目的在于提供一种面向故障树的报告自适应排布方法，提高故障树导出报告的可读性。
5.本发明的发明目的通过以下技术方案实现。
6.一种面向故障树的报告自适应排布方法，包含以下步骤：
7.步骤1、导入绘制好的故障树，定义或选择生成故障树报告的纸张尺寸；
8.步骤2、读取故障树结构的结构参数信息，自上而下确定故障树结构在报告中的缩放参数r；
9.步骤3、对于超出排布区域的故障树结构，确定故障树报告中的转移门，对故障树结构进行分解；
10.步骤4、将转移门所在的分支视为一个新的故障树在新页面上进行排布；
11.步骤5、添加转移门之间的超链接；
12.步骤6、按照故障树报告格式，生成故障树报告。
13.优选地，缩放参数r确定过程如下：
14.先通过以下公式计算缩放参数r：
[0015][0016]
其中：x表示顶节点下的二级节点数量；d表示二级节点之间的间隔；s表示排布区域宽度与纸张宽度的比例系数；w表示纸张的宽度；l表示逻辑符号的宽度；
[0017]
若上述公式计算的缩放参数为1，且故障树结构存在三级节点，则需通以下公式再次计算缩放参数r：
[0018][0019]
其中：x1表示三级节点的数量；d1表示三级节点符号之间的间隔；
[0020]
若上述公式计算的缩放参数不等于1，设定最小的缩放参数r
min
；
[0021]
当l*x (x-1)*d≤s*w时有：
[0022][0023]
当l*x (x-1)*d》s*w时有：
[0024][0025]
优选地，步骤3中，在确定故障树结构在报告中的缩放参数r后，当以下公式成立时，需对故障树结构进行分解：
[0026]
h*r*y
max
h*r*(y
max-1)》t*e
[0027]
或
[0028]
l*r*x
max
d
′
*r*(x
max-1)》s*w
[0029]
其中：y
max
表示故障树结构的最大级数；h表示逻辑符号之间的距离；x
max
表示故障树结构中同级节点的最大数量；d
′
表示同级节点之间的距离；t表示排布区域高度与纸张高度的比例系数；s表示排布区域宽度与纸张宽度的比例系数；e表示纸张的高度；w表示纸张的宽度；l表示逻辑符号的宽度；h表示逻辑符号的高度；
[0030]
当缩放后的故障树结构超出排布区域左侧、右侧时，将超出区域逻辑符号的上一级转换成转移门；
[0031]
当缩放后的故障树结构超出排布区域下侧时，将超出区域逻辑符号的上一级转换成转移门；
[0032]
当缩放后的故障树结构超出排布区域左侧、右侧或下侧时，若超出区域逻辑符号的上一级存在表决门，则将该表决门转化为转移门；
[0033]
针对缩放后的故障树结构，以顶节点所在位置为中轴线，若故障树结构出现左右分支节点数量不均衡时，将节点数量较多的分支向以顶节点所在位置为中轴线的方向平移。
[0034]
本发明给出了故障树导出报告的规范性排布方法，使故障树导出报告具有布局合理、可读性高等特点。本发明以故障树分析工具中绘制的故障树结构为输入，通过一系列规范方法和多种排布算法，输出具有可读性高、布局规范等特性的故障树分析报告，具有较强的实用和推广价值。
附图说明
[0035]
图1为面向故障树的报告自适应排布方法流程图；
[0036]
图2为故障树逻辑符号及纸张参数示意图；
[0037]
图3为故障树结构缩放前示意图；
[0038]
图4为故障树结构缩放后效果示意图；
[0039]
图5为故障树结构超出排布区域右侧示意图；
[0040]
图6为故障树结构超出排布区域右侧的分解示意图；
[0041]
图7为故障树结构超出排布区域下侧示意图；
[0042]
图8为故障树结构超出排布区域下侧的分解示意图；
[0043]
图9为带表决门的故障树结构超出排布区域下侧示意图；
[0044]
图10为带表决门的故障树结构超出排布区域下侧的分解示意图；
[0045]
图11为左右分支节点数量不均衡的故障树结构示意图；
[0046]
图12为左右分支节点数量不均衡的故障树结构排布示意图。
具体实施方式
[0047]
本发明提供了一种面向故障树的报告自适应排布方法，给出了具体的故障树报告生成过程，图1为一种面向故障树的报告自适应排布方法的流程图，其包含以下步骤：
[0048]
步骤1、导入绘制好的故障树，定义或选择生成故障树报告的纸张尺寸。
[0049]
其中，绘制好的故障树结构将作为本发明方法的输入，纸张(包括纸质和电子)的尺寸可进行自定义设置或者选择不同类型的标准纸张，如a0纸张(841mm*1189mm)、a1纸张(594mm*841mm)、a2纸张(420mm*594mm)、a3纸张(297mm*420mm)、a4纸张(210mm*297mm)、a5纸张(148mm*210mm)等。为便于说明，这里设故障树报告的纸张尺寸参数为高度e，宽度w。
[0050]
步骤2、读取故障树结构的结构参数信息，自上而下确定故障树结构在报告中的缩放参数r；
[0051]
结构参数信息包含故障树结构中各逻辑符号(逻辑门、逻辑事件)的高度h和宽度l、故障树的级数、各级节点的数量以及节点之间的间隔等，如图2所示。基于设置的纸张尺寸，自上而下确定故障树结构在报告中的缩放参数r，通过以下公式可计算缩放参数r：
[0052][0053]
其中：x表示顶节点下的二级节点数量；二级节点之间的间隔d；s表示排布区域宽度与纸张宽度的比例系数，例如可以设为0.95，也可根据需要自定义该比例系统。
[0054]
若上述公式计算的缩放参数为1，且故障树结构存在三级节点，则需通以下公式再次计算缩放参数r：
[0055][0056]
其中：x1表示三级节点的数量；d1表示三级节点符号之间的间隔。
[0057]
若上述公式计算的缩放参数不等于1，为了保证故障树结构的可读性，特别是复杂的大规模故障树结构，要求故障树结构在排布时不会被无限缩小，通常应该设定一个阈值，即设定最小的缩放参数r
min
，如r
min
＝0.6，r和r
min
之间的关系可通过以下公式得出：
[0058]
当l*x (x-1)*d≤s*w时有：
[0059][0060]
当l*x (x-1)*d》s*w时有：
[0061][0062]
步骤3、对于超出排布区域的故障树结构，确定故障树报告中的转移门，对故障树结构进行分解，规范故障树报告中故障树结构的排布；
[0063]
确定故障树结构在报告中的缩放参数r后，基于报告中故障树结构排布区域尺寸，并结合缩放后故障树结构，可能出现缩放后的故障树结构无法完全展现在排布区域内，需要对故障树结构进行分解，以便于故障树结构能够完整的展现在排布区域内。
[0064]
当以下公式成立时，需对故障树结构进行分解
[0065]
h*r*y
max
h*r*(y
max-1)》t*e
[0066]
或
[0067]
l*r*x
max
d
′
*r*(x
max-1)》s*w
[0068]
其中：y
max
表示故障树结构的最大级数；h表示逻辑符号之间的距离；x
max
表示故障树结构中同级节点(三级节点及三级节点以下节点)的最大数量；d
′
表示同级节点之间的距离；t表示排布区域高度与纸张高度的比例系数，例如设计为0.9，也可根据需要自定义该比例系统。
[0069]
为实现上述目的，这里通过将逻辑符号转换成转移门的形式，从而将规模较大的故障树结构进行分解。故障树结构在报告区域内的排布应遵循顶节点、二级节点、三级节点始终保持居中显示，转移门所在的分支可视为一个新的故障树结构进行上述排布处理。这里主要针对以下几种情况进行考虑：
[0070]
·
当缩放后的故障树结构超出排布区域左侧、右侧时，将超出区域逻辑符号的上一级转换成转移门。如图5给出了故障树结构超出排布区域右侧示意图，其中故障树结构第四级节点的最右侧超出了区域范围，因此将超出区域节点的上一级节点转化成一个新的转移门，并将该分支排布到另一页中显示，如图6显示了故障树结构超出排布区域右侧的分解示意图；
[0071]
·
当缩放后的故障树结构超出排布区域下侧时，将超出区域逻辑符号的上一级转换成转移门。如图7给出了故障树结构超出排布区域下侧示意图，其中故障树结构第八级节点超出了区域范围，因此将超出区域节点的上一级节点转化成一个新的转移门，并将该分支排布到另一页中显示，如图8显示了故障树结构超出排布区域下侧的分解示意图；
[0072]
·
当缩放后的故障树结构超出排布区域左侧、右侧或下侧时，若超出区域逻辑符号的上一级存在表决门，则将该表决门转化为转移门。如图9给出了带转移门的故障树结构超出排布区域下侧示意图，其中故障树结构第八级节点超出了区域范围，且超出区域节点的上一级节点的父节点为一表决门，因此将该表决门节点转化成一个新的转移门，并将该分支排布到另一页中显示，如图10显示了故障树结构超出排布区域下侧的分解示意图；
[0073]
·
针对缩放后的故障树结构，以顶节点所在位置为中轴线，若故障树结构出现左右分支节点数量不均衡时，为了提升故障树结构排布区域利用效率，增强可读性，可以将节
点数量较多的分支向以顶节点所在位置为中轴线的方向平移。如图11为左右分支节点数量不均衡的故障树结构示意图，可以看出故障树结构左侧分支的节点数量明显高于右侧分支的节点数量，因此将左侧分支向以顶节点所在位置为中轴线的方向移动，移动后的排布效果如图12所示。
[0074]
步骤4、将转移门所在的分支视为一个新的故障树在新页面上进行排布。
[0075]
对于转移门所在故障树分支应视为一个新的故障树结构进行处理，步骤与上述方法相同。步骤5、添加转移门之间的超链接；
[0076]
当完成整个故障树结构分解后，为了在故障树报告中快速查看故障树结构，需要对因分解产生的转移门进行注释，并设置超链接，以便于对整个故障树结构的不同部分进行快速查找。
[0077]
步骤6、设计故障树报告格式，生成故障树报告。
[0078]
最后，为将整个故障树信息体现在故障树报告中，需要在故障树报告中包含以下部分：
[0079]
·
故障树包含的逻辑门、逻辑事件的数据；
[0080]
·
经过上述处理后的故障树结构图；
[0081]
·
报告生成的时间、页码显示、报告名称、逻辑门、逻辑事件的数量等。