面向體系結(jié)構(gòu)的綜合化風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于可靠性工程技術(shù)領(lǐng)域，尤其是軟件體系結(jié)構(gòu)可信分析領(lǐng)域，具體涉及 失效模式與影響分析方法、模糊計(jì)算理論。
【背景技術(shù)】
[0002] 在眾多可信屬性中，安全性對于軟件系統(tǒng)的質(zhì)量尤為重要，失效模式與影響分析 FMEA方法，作為一種重要的安全性分析手段，越來越受到人們的重視。FMEA的歷史可以追 溯到上世紀(jì)40年代末。在1949年，美國軍方在一篇名為《Procedureforperforminga failuremode,effectsandanalysis》的文章中首次提出了FMEA的概念。到了 60年代初 期，NASA將FMEA應(yīng)用于航天工程，并在阿波羅任務(wù)中首次使用FMEA。自從那時(shí)起，F(xiàn)MEA就 發(fā)展成為一個(gè)能夠?yàn)轱L(fēng)險(xiǎn)管理提供失效信息的有效方法。然而，傳統(tǒng)的FMEA方法主要有兩 個(gè)問題，一個(gè)是它無法準(zhǔn)確地評估風(fēng)險(xiǎn)因子，另一個(gè)是它無法提供一個(gè)合理的失效模式優(yōu) 先級排序。因此，很多研宄人員提出了改進(jìn)的意見。
[0003]Chang等人在ChangCL，LiuPH，WeiCC.Failuremodeandeffectsanalysis usinggreytheory[J].IntegratedManufacturingSystems, 2001，12(3) :211_216 中通過 采用一種基于模糊邏輯的方法用灰色理論來獲得RPNXhen等人在ChenJK，LeeYC.Risk priorityevaluatedbyANPinfailuremodeandeffectsanalysis[J].Qualitytools andtechniques, 2007, 11 (4): 1-6中應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)分析法（ANP)的方法來估計(jì)三個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子 的權(quán)重，并使用新的風(fēng)險(xiǎn)評估數(shù)據(jù)來決定改進(jìn)的優(yōu)先級。Yang等人在YangZ，Bonsall S，WangJ.Fuzzyrule-basedBayesianreasoningapproachforprioritizationof failuresinFMEA[J].Reliability,IEEETransactionson, 2008, 57(3) :517_528 中提 出了一種基于模糊規(guī)則的貝葉斯推理方法來確定失效模式的優(yōu)先級。Wang等人在Wang YM,ChinKS,PoonGKK,etal.Riskevaluationinfailuremodeandeffects analysisusingfuzzyweightedgeometricmean[J].ExpertSystemswithApplicatio ns，2009, 36 (2) : 1195-1207中利用模糊加權(quán)幾何平均數(shù)來改善傳統(tǒng)的FMEA，并將最后的模 糊RPN值去模糊化以獲得失效模式的排名。
[0004] 盡管人們采取了很多努力去改善傳統(tǒng)的FMEA，但是三個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子的評估依然不 夠精確。這是因?yàn)樵u估方法只是依靠專家的主觀評判，而忽略了系統(tǒng)本身的客觀屬性。 Macke1 在Macke1 0.SoftwareFMEAOpportunitiesandbenefitsofFMEAinthe developmentprocessofsoftware-intensivetechnicalsystems' [C]//Proceedings of5thInternationalSymposiumonProgrammableElectronicSystemsinSafety RelatedApplications. 2002中描述了軟件系統(tǒng)構(gòu)件復(fù)雜度的信息和風(fēng)險(xiǎn)因子（出現(xiàn)頻度 和檢測指數(shù)）之間的關(guān)系，即當(dāng)系統(tǒng)構(gòu)件越復(fù)雜時(shí)，失效出現(xiàn)的概率越大，被檢測到的概率 越?。幌喾吹?，系統(tǒng)構(gòu)件越簡單時(shí)，失效出現(xiàn)的概率越小，被檢測到的概率越大。然而，他并 沒有提出一種系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)的評估策略。Yacounb等在YacoubSM,AmmarHH.Amethodology forarchitecture-levelreliabilityriskanalysis[J].SoftwareEngineering,IEEE Transactionson，2002, 28(6) :529-547中使用動(dòng)態(tài)復(fù)雜性度量來定義系統(tǒng)架構(gòu)模型的復(fù) 雜度，并提出一種根據(jù)嚴(yán)重度和復(fù)雜度的風(fēng)險(xiǎn)評估體系。但是，這種方法忽略了出現(xiàn)頻度和 檢測指數(shù)中的信息，并且只使用簡單的兩者相乘結(jié)果來評估該系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0005] 經(jīng)檢索，發(fā)現(xiàn)已授權(quán)的發(fā)明專利：名稱"一種機(jī)械裝配工藝的危害性分析方法"、專 利號"ZL201110106935. 4"。該專利文獻(xiàn)中風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)RPN的計(jì)算采用傳統(tǒng)方法，RPN(Cj)= S(Cj)X0(cpXD(Cp，該方法只是將三個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子的值簡單相乘，并沒有考慮它們各自的 權(quán)重，不同失效模式的0、S、D組合可能產(chǎn)生相同的RPN，但是它們包含的意義是完全不同 的。比如兩個(gè)失效模式的風(fēng)險(xiǎn)因子值分別為（1，9, 2)和（9, 1，2)，它們有相同的RPN= 18， 但是這兩個(gè)失效模式是完全不同的，采用傳統(tǒng)的RPN計(jì)算方法將可能造成風(fēng)險(xiǎn)分析師資源 和時(shí)間的浪費(fèi)，甚至有可能使得更關(guān)鍵的失效模式被忽視。
[0006] 而本發(fā)明克服上了上述缺陷，采用了一種基于熵權(quán)的模糊T0PSIS算法。通過利 用信息熵的概念來確定每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子的權(quán)重，從而區(qū)分了不同風(fēng)險(xiǎn)因子在排序策略中的貢 獻(xiàn)。然后，通過利用模糊T0PSIS的中的"正理想解"和"負(fù)理想解"概念來計(jì)算貼近度。相 比于傳統(tǒng)FMEA中將風(fēng)險(xiǎn)因子簡單相乘的RPN方法更加準(zhǔn)確和合理。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種面向體系結(jié)構(gòu)考慮熵權(quán)和模糊 理想貼近度的綜合化風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)計(jì)算方法。本發(fā)明利用了針對網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的軟件體系結(jié)構(gòu)描 述語言，采用了一種結(jié)合構(gòu)件復(fù)雜度和專家經(jīng)驗(yàn)的評估方法來確定失效模式的出險(xiǎn)頻度和 檢測指數(shù)；通過將主觀和客觀兩方面的信息融合，評估結(jié)果相比以往更加精確和可信；同 時(shí)，三個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子的結(jié)果都是利用模糊理論中的三角模糊數(shù)來表示，更好的避免了主觀語 義描述界限不準(zhǔn)確的問題。
[0008] 在風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)排序上，本發(fā)明采用了一種基于熵權(quán)的模糊T0PSIS算法。首先，通 過利用信息熵的概念來確定每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子的權(quán)重，從而區(qū)分了不同風(fēng)險(xiǎn)因子在排序策略中 的貢獻(xiàn)。然后，通過利用模糊T0PSIS的中的"正理想解"和"負(fù)理想解"概念來計(jì)算貼近度。 最后，失效模式的優(yōu)先級根據(jù)貼近度的結(jié)果來確定。這種排序算法相比于傳統(tǒng)FMEA中將風(fēng) 險(xiǎn)因子簡單相乘的RPN方法更加準(zhǔn)確和合理。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明提供的面向體系結(jié)構(gòu)的綜合化風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)先數(shù)計(jì)算方法，包括如下步驟：
[0010] 步驟1、采用軟件體系結(jié)構(gòu)描述語言，對系統(tǒng)進(jìn)行高層建模得到體系結(jié)構(gòu)模型；
[0011] 步驟2、基于體系結(jié)構(gòu)模型，從體系結(jié)構(gòu)模型中獲取構(gòu)件屬性信息，抽取構(gòu)件失效 模式信息，從而確定系統(tǒng)中構(gòu)件失效模式，結(jié)合領(lǐng)域?qū)＜医?jīng)驗(yàn)知識以及故障排查報(bào)告，對失 效模式的原因和影響進(jìn)行分析；
[0012] 步驟3、根據(jù)體系結(jié)構(gòu)模型，結(jié)合構(gòu)件的運(yùn)行場景，考慮構(gòu)件的調(diào)用