Алгоритм анализа последствий неадекватного поведения в динамических условиях (А7-)

Алгоритмы А4-А6 справедливы для анализа последствий неадекватного поведения при рассмотрении системы в статиче-ских условиях. Действительно, на этом этапе существенную часть возможных последствий можно оценить исходя из знания статического состояния ЭС.
В реальных системах помимо учета и устранения статиче-ских источников опасностей существенную роль играют и дина-мические процессы в системе [21, 24, 51-54]. Они характеризуют-ся следующими признаками:
- в силу влияния множества случайных воздействий (факто-ров), вызывающих различные условия протекания динамических процессов в ЭС, описывать и моделировать их представляется достаточно сложным делом, требующим как применения аппара-та дифференциальных уравнений, так и вероятностных методов анализа;

- существенное усложнение описания процесса и его моде-лирования при значительном числе ЭС на несколько порядков увеличивает ресурсоемкость моделирования;

- учесть все возможные особенности протекания динамиче-ских процессов не представляется возможным.

В целом, задача моделирования последствий неадекватного поведения ЭС в динамическом режиме требует дальнейшего ис-следования и решения. В качестве направления исследования можно предложить следующий алгоритм (А7-): проведение на-турных испытаний реального объекта в условиях изменяющегося характера влияющих факторов с попеременным принудительным выводом из строя одного из элементов системы, от начального до конечного, с последующим анализов как величины планируемых (ожидаемых) последствий, так и выявления появления новых, не планируемых результатов. Данное предложение аналогично ме-тоду анализа технических средств (МАТС), который будет рас-смотрен ниже.

 

Алгоритмы анализа последствий неадекватного поведения с учетом влияния случайных факторов (А8-А9)

Учет последствий неадекватного поведения ЭС, вызванного влиянием случайных факторов, по своей трудоемкости сущест-венно проще, чем описанный в п.2.6.8, однако вследствие отсут-ствия детерминированности может быть осуществлен согласно следующему алгоритму (А8) [21, 24, 51-54]:
- представление основных характеристик ЭС, описывающих их состояние в статическом режиме, дополняется представлением в виде набора вероятностных характеристик, определяющих воз-можные влияния со стороны действующих случайных факторов на ЭС;
- в дальнейшем, применяется алгоритм типа А1 ко всем эле-ментам системы.
Также, может быть эффективно применен алгоритм (А9), основанный на проведении испытаний реального объекта в усло-виях изменяющегося характера влияющих факторов.

Суть алгоритма заключается в осуществлении поочередного и группового контролируемого воздействия на объект со стороны внешней среды и фиксированием состояния объекта на выходе (контроль функционирования и контроль наличия появления но-вых реакций) при разных уровнях и комбинациях входных воз-действий.
Данное предложение аналогично методу анализа МАТС, который будет рассмотрен ниже.

 

 

ГЛАВА 3. МЕТОДЫ АНАЛИЗА СИСТЕМ НА ПРЕДСКАЗУЕМОСТЬ ПОВЕДЕНИЯ В УСЛОВИЯХ НЕАДЕКВАТНОГО ПОВЕДЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ

Метод комплексного анализа (МКА)

 

Содержание метода и решаемые задачи

Метод комплексного анализа (МКА) [21, 24, 51-54] предна-значен для осуществления полного комплексного анализа систе-мы на предсказуемость поведения в условиях одиночного или множественного отказа составляющих элементов.

Исходными данными для МКА являются:

- представление системы в виде набора элементов, обла-дающих функциональной завершенностью,

- граф связей между этими элементами, включая как явные (электрические, информационные и т.д.), так и дополнительные связи, определяемые взаимным влиянием элементов, наводками и т.д.,

- описание характеристических признаков нормального функционирования ЭС,

- наличие потока случайного и (или) преднамеренного воз-действия на систему со стороны внешней среды.

Результатами анализа с использованием МКА являются:

- интервалы значений физической величины, характери-зующей функционирование ЭС, при которых обеспечивается га-рантированная работоспособность системы в целом;

- перечни последствий (SP) для работы системы в целом, в том числе и перечни возможных новых явлений на выходе сис-темы;

- результаты комплексного анализа (SPP) для случая, когда наряду с непосредственными результатами анализа используется вероятностно-структурная модель.

Основными ограничениями на применение метода являют-ся:

- конечный исчерпывающий перечень рассматриваемых случайных и закономерных воздействий,

- ограничение на число рассматриваемых элементов и свя-зей, определяемое суммарной ресурсоемкостью процедуры ана-лиза, описанной в п.3.9.
Идеология метода заключается в последовательном рас-смотрении всех ЭС как потенциально отказавших с последую-щим анализом влияния этого отказа на все смежные с ним (со-единенные явными и дополнительными связями) элементы. При этом необходимо учитывать возможность случайных воздейст-вий, выражающуюся в том, что возможно появление новых реак-ций в системе, либо возможно изменение условий функциониро-вания ЭС и и системы в целом.

По результатам последовательного анализа всех ЭС выпол-няется сквозной анализ полученных промежуточных результатов и формируются массивы итоговых результатов.

 

Математическая модель МКА

Рассмотрим подробнее суть МКА с использованием матема-тической модели.
Рассмотрим устройство (систему) S. Представим S в виде набора функционально законченных элементов X= {X(1), X(2), X(3),…, X(N)}, где N – общее число элементов.
Определим число типов элементов в представлении TN. В общем случае, TN <=N.
Представим связи между элементами S в виде графа G. В общем случае, в графе G могут быть кратные ребра.
Сформируем массив {F(I)}, содержащий описание характе-ристических признаков нормального функционирования ЭС на основе признаков, представленных в п.2.2, а также описания из-мененных условий функционирования, вызванных неадекватным поведением одного или нескольких ЭС рассматриваемой систе-мы.

Для каждого из элементов массива X поочередно будем вы-сказывать предположение о его неадекватном поведении. Воз-можные последствия, к которым приводит неадекватное поведе-ние, определены в главе 2.
Формируем массив связей I-того (рассматриваемого) эле-мента со смежными Q(1), являющийся подмножеством графа, включая, если необходимо, не только непосредственные связи, но и связи, определяемые возможным взаимным влиянием (п.2.6.4).

При анализе в зависимости от типа рассматриваемого объ-екта и вида неадекватного поведения (одиночный или множест-венный отказ и т.д.) будем пользоваться алгоритмами А0 – А6, описанными в п.2.3. Для анализа последствий неадекватного по-ведения рассматриваемого элемента на смежный, используются признаки нормального функционирования и перечни последст-вий, определенные в п.2.2.

В результате анализа мы получаем массив {WN(Х)}, содер-жащий интервалы значений физической величины, характери-зующей функционирование элемента, при которых обеспечивает-ся гарантированная работоспособность ЭС и массив {WWN(Х)}, содержащий интервалы значений физической величины, характе-ризующей функционирование элемента, и значения функции принадлежности состояния ЭС к одному из возможных состоя-ний (2.4).

Анализируя {WWN(Х)} можно получить перечни последст-вий (SP) для работы системы в целом. Для этого, необходимо воспользоваться следующими решающими правилами исходя из значений функции принадлежности состояния элемента одному из возможных состояний (2.4) для каждого из интервалов базо-вых значений.