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成果名称: 基于系统思维的隐蔽故障识别方法研究

成果登记号: 9612019J0154

第一完成单位: 空军工程大学

联 系 人: 胡剑波

成果类型: 基础理论

成果体现形式 : 研究报告

技术领域: 其他

应用行业: 制造业

成果简介:

本项目针对当前航空器安全性设计过程中对隐蔽故障,尤其是潜在的软件需求缺陷、设计错误、执行错误及不良交联、人为差错等,不能进行准确完整的发现及捕获,从而难以保证航空器安全性水平的问题,将系统论、控制论与安全性评估技术相结合,提出一种基于系统思维的隐蔽故障识别方法:

(一)建立了隐蔽故障识别理论体系。(1)定义隐蔽故障,归纳其来源和影响因素,表明不能简单地利用概率论来解决隐蔽故障识别难题。(2)基于系统思维,将隐蔽故障归咎为控制约束的不适当和信息反馈、信息沟通的不充分的控制问题,建立隐蔽故障识别模型和隐蔽故障模式。(3)针对由控制器、传感器、过程和执行机构组成的基本控制回路,研究基于反馈控制原理的隐蔽故障识别方法。(4)结合上下文和运行背景,研究每个隐蔽故障的场景识别方法。

(二)深化和拓展了这一理论研究成果。(1)结合上下文和运行背景,以各种信号的时机、强度、顺序、时长等特征参数为引导语,识别控制作用中的隐蔽故障。(2)将基于系统安全控制结构模型的隐蔽故障定性识别方法和基于系统动力学模型的隐蔽故障相关关键参数计算方法相结合,提出隐蔽故障识别的综合方法。(3)结合上下文和运行背景,以各种信号的时机、强度、顺序、时长等特征为引导语,识别人-机、人-人和人-软件等协调中的隐蔽故障。

(三)开展了应用研究。(1)基于系统思维,研究了飞机刹车系统、飞机进场着陆过程和火力/推力/飞控复杂任务的隐蔽故障识别、场景定性分析和关键参数定量计算问题,提出了管控措施。(2)研究了航空维修安全监察的安全性分层监督控制问题,提出了一种面向航空维修安全监督的分层结构监督控制模型,以开展航空维修安全性约束、不安全性维修活动以及航空维修安全影响因素的识别,对提高航空维修安全水平具有重要的意义。(3)研究成果推广到航空四站气体保障过程和复杂系统功能的协调隐蔽故障识别中。研究成果已经发表在《航空学报》、《系统工程与电子技术(英文版)》、《系统工程理论与实践》等刊物上。

(四)研究成果已经在民用航空器适航审定技术与管理研究中心和中电科54所得到推广应用。在C919、MA700等多个军民机型号的适航审定及机载系统安全性研制活动中进行了实际推广,较大程度的解决了由于系统复杂性增强所带来的安全性挑战,研制过程中除定量安全性需求外,还通过该方法捕获了大量的维修需求、管理需求、安装、飞行员应急情况下的操作、设计错误纠正、需求错误纠正等安全性相关需求,从而改进了安全性管理体系。这一基于系统论和控制论的隐蔽故障识别方法有效提高了需求捕获的完整性和准确性,建立了安全性评估与安装、运行维护等活动之间的关联关系,大大提高了型号的安全性水平,可有效避免如2018年10月29日印尼JT-610航班由于"传感器数据错误情况下的应急操作程序缺失"等类似原因而导致的灾难性或危险性事故。