基于布尔条件事件的动态故障树静态分析方法及装置

本发明涉及软件可靠性工程，尤其涉及一种基于布尔条件事件的动态故障树静态分析方法及装置。

背景技术：

1、故障树，作为一种经典的系统可靠性分析模型，常用于大型安全关键领域。然而随着日益复杂的系统结构的出现，传统的静态故障树已经无法满足可靠性分析需求。而动态故障树，作为传统静态故障树的扩展，其引入了多种动态门描述失效事件之间的顺序依赖关系，通过求解最小割序(即导致顶事件发生的最小基本事件序列)可以对系统可靠性进行定性和定量分析。然而，通过实践发现，当前求解动态故障树中的全部最小割序，本质上是一个阶乘复杂度的排列问题，对于组件数较多的大型系统很容易遭受路径爆炸的问题，这显得对动态故障树的分析十分复杂，从而难以提升对动态故障树的分析效率。可见，提供一种可以降低对动态故障树分析复杂度的方法尤为重要。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于，提供一种基于布尔条件事件的动态故障树静态分析方法及装置，相较于传统的动态故障树的最小割序分析方式，可以减少路径爆炸的情况发生，进而有利于降低对动态故障树的分析复杂度，从而有利于提升对动态故障树的分析效率，以满足对当前系统的可靠性分析需求。

2、为了解决上述技术问题，本发明第一方面公开了一种基于布尔条件事件的动态故障树静态分析方法，所述方法包括：

3、基于预设的布尔条事件，对待分析的动态故障树进行静态转换，得到所述动态故障树对应的静态故障树；

4、根据所述静态故障树，确定所述静态故障树对应的多个目标割集；

5、根据所有所述目标割集，确定所述动态故障树对应的定性分析结果。

6、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述基于预设的布尔条事件，对待分析的动态故障树进行静态转换，得到所述动态故障树对应的静态故障树，包括：

7、基于预设的布尔条事件以及所述布尔条事件对应的静态转换方式，对待分析的动态故障树中包含的多个动态门进行静态转换，得到每个所述动态门对应的静态门；所述静态转换方式包括一般优先与门的静态转换方式、逻辑与门输入优先与门的静态转换方式、逻辑或门输入优先与门的静态转换方式、级联优先与门的静态转换方式、冷备门的静态转换方式、温备门的静态转换方式、热备门的静态转换方式以及顺序强制门的静态转换方式中的至少一种；

8、根据所有所述动态门对应的静态门，确定所述动态故障树对应的静态故障树。

9、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述根据所述静态故障树，确定所述静态故障树对应的多个目标割集，包括：

10、根据所述静态故障树，建立所述静态故障树对应的二元决策图；

11、根据所述静态故障树对应的二元决策图，确定所述二元决策图中包含的顶节点以及终结点；

12、根据所述顶节点以及所述终结点，确定所述顶节点与所述终结点之间的所有路径；

13、根据所有所述路径，对所有所述路径执行路径处理操作，得到处理后的所有所述路径，作为所述静态故障树对应的多个目标割集；所述路径处理操作包括路径合并操作和/或路径化简操作。

14、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述根据所述静态故障树，建立所述静态故障树对应的二元决策图，包括：

15、根据所述静态故障树，确定所述静态故障树对应的布尔函数；

16、基于预设的目标操作方式以及所述静态故障树对应的布尔函数，建立所述静态故障树对应的二元决策图；所述目标操作方式包括化简操作方式和/或去矛盾操作方式，所述二元决策图为含非独立节点的二元决策图。

17、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述方法还包括：

18、根据所有所述路径，确定所述静态故障树对应的布尔函数所对应的目标函数；所述目标函数为多个不交化积项之和的函数；

19、根据所述目标函数，对所述静态故障树进行顶层事件概率计算操作，得到所述静态故障树的顶层事件概率参数，作为所述动态故障树对应的定量分析结果。

20、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述根据所有所述路径，确定所述静态故障树对应的布尔函数所对应的目标函数，包括：

21、根据所有所述路径，确定每个所述路径对应的不交化积项；

22、根据每个所述路径对应的不交化积项，确定所有所述路径对应的不交化积项之和，并将所有所述路径对应的不交化积项之和确定为所述静态故障树对应的布尔函数所对应的目标函数。

23、作为一种可选的实施方式，在本发明第一方面中，所述根据所述目标函数，对所述静态故障树进行顶层事件概率计算操作，得到所述静态故障树的顶层事件概率参数，作为所述动态故障树对应的定量分析结果，包括：

24、根据所述目标函数以及目标积分计算方式，计算所述目标函数中包含的每个所述不交化积项所对应的概率参数；

25、根据每个所述不交化积项所对应的概率参数，确定所有所述不交化积项所对应的概率参数之和，并将所有所述不交化积项所对应的概率参数之和确定为所述静态故障树的顶层事件概率参数，作为所述动态故障树对应的定量分析结果。

26、本发明第二方面公开了一种基于布尔条件事件的动态故障树静态分析装置，所述装置包括：

27、转换模块，用于基于预设的布尔条事件，对待分析的动态故障树进行静态转换，得到所述动态故障树对应的静态故障树；

28、第一确定模块，用于根据所述静态故障树，确定所述静态故障树对应的多个目标割集；

29、第二确定模块，用于根据所有所述目标割集，确定所述动态故障树对应的定性分析结果。

30、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述转换模块基于预设的布尔条事件，对待分析的动态故障树进行静态转换，得到所述动态故障树对应的静态故障树的方式具体为：

31、基于预设的布尔条事件以及所述布尔条事件对应的静态转换方式，对待分析的动态故障树中包含的多个动态门进行静态转换，得到每个所述动态门对应的静态门；所述静态转换方式包括一般优先与门的静态转换方式、逻辑与门输入优先与门的静态转换方式、逻辑或门输入优先与门的静态转换方式、级联优先与门的静态转换方式、冷备门的静态转换方式、温备门的静态转换方式、热备门的静态转换方式以及顺序强制门的静态转换方式中的至少一种；

32、根据所有所述动态门对应的静态门，确定所述动态故障树对应的静态故障树。

33、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述第一确定模块根据所述静态故障树，确定所述静态故障树对应的多个目标割集的方式具体为：

34、根据所述静态故障树，建立所述静态故障树对应的二元决策图；

35、根据所述静态故障树对应的二元决策图，确定所述二元决策图中包含的顶节点以及终结点；

36、根据所述顶节点以及所述终结点，确定所述顶节点与所述终结点之间的所有路径；

37、根据所有所述路径，对所有所述路径执行路径处理操作，得到处理后的所有所述路径，作为所述静态故障树对应的多个目标割集；所述路径处理操作包括路径合并操作和/或路径化简操作。

38、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述第一确定模块根据所述静态故障树，建立所述静态故障树对应的二元决策图的方式具体为：

39、根据所述静态故障树，确定所述静态故障树对应的布尔函数；

40、基于预设的目标操作方式以及所述静态故障树对应的布尔函数，建立所述静态故障树对应的二元决策图；所述目标操作方式包括化简操作方式和/或去矛盾操作方式，所述二元决策图为含非独立节点的二元决策图。

41、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述第二确定模块，还用于：

42、根据所有所述路径，确定所述静态故障树对应的布尔函数所对应的目标函数；所述目标函数为多个不交化积项之和的函数；

43、根据所述目标函数，对所述静态故障树进行顶层事件概率计算操作，得到所述静态故障树的顶层事件概率参数，作为所述动态故障树对应的定量分析结果。

44、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述第二确定模块根据所有所述路径，确定所述静态故障树对应的布尔函数所对应的目标函数的方式具体为：

45、根据所有所述路径，确定每个所述路径对应的不交化积项；

46、根据每个所述路径对应的不交化积项，确定所有所述路径对应的不交化积项之和，并将所有所述路径对应的不交化积项之和确定为所述静态故障树对应的布尔函数所对应的目标函数。

47、作为一种可选的实施方式，在本发明第二方面中，所述第二确定模块根据所述目标函数，对所述静态故障树进行顶层事件概率计算操作，得到所述静态故障树的顶层事件概率参数，作为所述动态故障树对应的定量分析结果的方式具体为：

48、根据所述目标函数以及目标积分计算方式，计算所述目标函数中包含的每个所述不交化积项所对应的概率参数；

49、根据每个所述不交化积项所对应的概率参数，确定所有所述不交化积项所对应的概率参数之和，并将所有所述不交化积项所对应的概率参数之和确定为所述静态故障树的顶层事件概率参数，作为所述动态故障树对应的定量分析结果。

50、本发明第三方面公开了另一种基于布尔条件事件的动态故障树静态分析装置，所述装置包括：

51、存储有可执行程序代码的存储器；

52、与所述存储器耦合的处理器；

53、所述处理器调用所述存储器中存储的所述可执行程序代码，执行本发明第一方面公开的基于布尔条件事件的动态故障树静态分析方法。

54、本发明第四方面公开了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机指令，所述计算机指令被调用时，用于执行本发明第一方面公开的基于布尔条件事件的动态故障树静态分析方法。

55、与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：

56、本发明实施例中，基于预设的布尔条事件，对待分析的动态故障树进行静态转换，得到动态故障树对应的静态故障树；根据静态故障树，确定静态故障树对应的多个目标割集；根据所有目标割集，确定动态故障树对应的定性分析结果。可见，实施本发明能够基于布尔条事件对动态故障树进行静态转换，并通过得到的静态故障树的多个目标割集，实现对动态故障树的定性分析，这样，相较于传统的动态故障树的最小割序分析方式，可以减少路径爆炸的情况发生，进而有利于降低对动态故障树的分析复杂度，从而有利于提升对动态故障树的分析效率，以满足对当前系统的可靠性分析需求。