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        潛在通路分析技術(shù)綜述

        2016-03-13 08:52:42北京宇航系統(tǒng)工程研究所李劍峰
        電子世界 2016年13期
        關(guān)鍵詞:控制系統(tǒng)

        北京宇航系統(tǒng)工程研究所 徐 晨 岳 瑋 李劍峰

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        潛在通路分析技術(shù)綜述

        北京宇航系統(tǒng)工程研究所 徐 晨 岳 瑋 李劍峰

        【摘要】本文闡述了潛在通路分析技術(shù)的基本概念、用途、分析過(guò)程、優(yōu)點(diǎn)及局限性,在此基礎(chǔ)上綜述了目前國(guó)內(nèi)外潛在通路分析技術(shù)的研究現(xiàn)狀,最后分析了潛在通路分析技術(shù)的難點(diǎn),可為相關(guān)科研院所提供研究基礎(chǔ)。

        【關(guān)鍵詞】潛在通路;潛在分析;控制系統(tǒng)

        1 引言

        自1961年美國(guó)波音公司于阿波羅計(jì)劃期間提出“潛在通路”這一概念以來(lái),潛在通路分析技術(shù)逐步引起人們的廣泛重視,已經(jīng)逐步發(fā)展成為一門學(xué)科被人們所熟知。潛在通路是一種由于工程師無(wú)意帶進(jìn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案中的錯(cuò)誤因素而引起系統(tǒng)故障與事故的現(xiàn)象,廣泛存在于復(fù)雜控制系統(tǒng)、氣路、液路等系統(tǒng)中,它的存在給人類生產(chǎn)生活帶來(lái)了嚴(yán)重的危害,而潛在通路分析技術(shù)旨在預(yù)先發(fā)現(xiàn)潛在通路,從而做好預(yù)防措施,避免各類系統(tǒng)產(chǎn)生故障,因此潛在通路分析技術(shù)具有一定的研究意義。

        2 潛在通路分析技術(shù)概述

        2.1潛在通路分析技術(shù)

        從宏觀上講,潛在通路是指各類系統(tǒng)產(chǎn)生工程師意料之外的功能或者沒有達(dá)到預(yù)期目標(biāo)功能的路徑,一般指在電氣系統(tǒng)中使得系統(tǒng)產(chǎn)生非期望功能或抑制期望功能的電路,是由工程師無(wú)意引入系統(tǒng)的潛在因素而引起的,與系統(tǒng)的硬件無(wú)關(guān)。潛在通路的存在常常會(huì)給其所在的系統(tǒng)造成巨大的危害,甚至?xí):θ松戆踩瑸榱私鉀Q這一問題,人們提出了潛在通路分析技術(shù),該技術(shù)通過(guò)全面細(xì)致的分析和檢查系統(tǒng)可能存在的設(shè)計(jì)缺陷,提前發(fā)現(xiàn)潛在路徑,并進(jìn)一步消除,從而在設(shè)計(jì)過(guò)程中消除由于潛在通路引發(fā)系統(tǒng)事故的可能性,提高系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可靠性,縮短系統(tǒng)設(shè)計(jì)周期,減弱由于系統(tǒng)事故對(duì)經(jīng)濟(jì)效益的影響。

        2.2潛在通路分析技術(shù)的用途

        1961年,美國(guó)啟動(dòng)阿波羅登月計(jì)劃,美國(guó)航空航天局(NASA)開始設(shè)計(jì)復(fù)雜的航空航天系統(tǒng),從而出現(xiàn)了潛在通路問題,為了解決該問題,NASA開始研究潛在通路分析技術(shù),并驗(yàn)證其功能及有效性,隨著時(shí)間推移,這項(xiàng)技術(shù)逐步發(fā)展成為一種工具,發(fā)現(xiàn)各類系統(tǒng)中的潛在問題。。潛在分析工具可以將幾種分析工具,例如故障樹、失效模式和效應(yīng)分析(FMEA)、可靠性估計(jì)(Reliability estimates)等整合到一項(xiàng)分析中,這樣可以節(jié)省時(shí)間和項(xiàng)目成本。

        2.3潛在通路的分析過(guò)程

        潛在分析是一種獨(dú)特的設(shè)計(jì)過(guò)程,因?yàn)樗貌煌墓ぞ撸ňW(wǎng)絡(luò)樹,以幫助確定分析潛在條件)來(lái)發(fā)現(xiàn)具體的問題,主要包括數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、網(wǎng)絡(luò)樹的建構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)路徑的評(píng)估和最終建議與報(bào)告四個(gè)步驟。網(wǎng)絡(luò)樹和森林是對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行的拓?fù)浞纸M。每個(gè)網(wǎng)絡(luò)樹代表一種次級(jí)功能并顯示了可能影響次級(jí)功能輸出的所有輸入數(shù)據(jù)。將那些促成特定系統(tǒng)輸出的網(wǎng)絡(luò)樹結(jié)合起來(lái)就能建構(gòu)森林。一個(gè)正確的森林能說(shuō)明系統(tǒng)輸出所有相關(guān)的輸入數(shù)據(jù)。這些方面和其他方面一起構(gòu)成了分析的輸入數(shù)據(jù)。

        根據(jù)前文所述,潛在通路是存在系統(tǒng)內(nèi)不為人知的路徑,在某些情況下,這些路徑會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)故障,影響系統(tǒng)正常運(yùn)行,而潛在通路分析技術(shù)的作用就是找出這些路徑,由于這些路徑是系統(tǒng)軟硬件、操作人員操作過(guò)程等因素的綜合體,所以通過(guò)潛在通路分析技術(shù)分析得到的輸出主要包括以下四類:

        (1)潛在路徑:電流、邏輯順序等意外流動(dòng)路徑;

        (2)潛在時(shí)序:以意外或相互沖突的順序發(fā)生的事項(xiàng);

        (3)潛在表述:對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行狀況的含混不清或錯(cuò)誤的顯示,這樣可能會(huì)使系統(tǒng)或操作人員采取不當(dāng)行為;

        (4)潛在標(biāo)識(shí):由于系統(tǒng)工作人員操作失誤而對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行錯(cuò)誤的標(biāo)識(shí),從而給系統(tǒng)工作人員錯(cuò)誤的引導(dǎo),引發(fā)相關(guān)事故。

        2.4潛在通路分析技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

        潛在通路分析技術(shù)存在一定的雙面性,其中優(yōu)點(diǎn)包括:(1)潛在分析有利于識(shí)別設(shè)計(jì)錯(cuò)誤;(2)與危險(xiǎn)與可操作性分析一起使用時(shí)會(huì)有最佳效果;(3)非常有利于處理那些有多重情況的系統(tǒng),例如配料車間和半配料車間。

        潛在通路分析技術(shù)的局限包括:(1)潛在通路分析技術(shù)的過(guò)程不是統(tǒng)一的,會(huì)根據(jù)其適用環(huán)境而變化;(2)潛在通路分析技術(shù)必須建立正確的網(wǎng)絡(luò)樹,否則無(wú)法有效的發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)中的潛在通路。

        3 潛在通路分析技術(shù)的研究現(xiàn)狀

        3.1潛在通路分析技術(shù)的國(guó)外研究現(xiàn)狀

        歷經(jīng)幾十年的發(fā)展,潛在通路分析理論已經(jīng)逐步趨向完善,發(fā)展成為一門學(xué)科。到目前為止,國(guó)外有3家公司主要研究潛在通路分析技術(shù),它們是美國(guó)波音公司、歐洲空間局和SoHar公司,這3家公司目前都已經(jīng)開發(fā)出了比較成熟的潛在通路分析軟件平臺(tái)。在這3家公司的引領(lǐng)下,潛在通路分析技術(shù)已經(jīng)被美國(guó)、歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家應(yīng)用在了航空航天、工業(yè)、民用等領(lǐng)域中,且已取得了較好的應(yīng)用成果。

        3.2潛在通路分析技術(shù)的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

        在國(guó)內(nèi),由于潛在通路分析技術(shù)是航空航天領(lǐng)域必不可缺的技術(shù),因此在20世紀(jì)90年代初,我國(guó)航天事業(yè)開始起步之后,我國(guó)相關(guān)科研機(jī)構(gòu)也逐漸著手潛在通路分析技術(shù)的研究。目前,我國(guó)一些科研院所已經(jīng)自主開發(fā)出一些潛在通路分析軟件平臺(tái),比如北京航天自動(dòng)控制研究所研發(fā)的計(jì)算機(jī)輔助網(wǎng)絡(luò)樹生成系統(tǒng)CANTGS,第二炮兵工程學(xué)院開發(fā)的計(jì)算機(jī)輔助潛在通路分析系統(tǒng)等。除此之外,我國(guó)首次自主實(shí)現(xiàn)了“長(zhǎng)征三號(hào)”運(yùn)載火箭系統(tǒng)關(guān)鍵電路的潛通路的分析,“長(zhǎng)征三號(hào)”運(yùn)載火箭系統(tǒng)電路規(guī)模較大,這個(gè)案例證明我國(guó)在潛在通路分析技術(shù)的工程應(yīng)用方面取得了突破性的進(jìn)展。

        4 潛在通路分析技術(shù)難點(diǎn)

        目前,潛在通路分析技術(shù)仍存在很多難點(diǎn),因?yàn)楝F(xiàn)有的技術(shù)都依賴經(jīng)驗(yàn)豐富的專家,根據(jù)自己長(zhǎng)期工作積累的經(jīng)驗(yàn)分析計(jì)算機(jī)相關(guān)軟件輸出的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠J?,這就導(dǎo)致一般的系統(tǒng)工作人員無(wú)法使用該項(xiàng)技術(shù),從而導(dǎo)致潛在通路分析技術(shù)效率低、分析周期長(zhǎng)且容易出現(xiàn)錯(cuò)誤,因此目前潛在通路分析技術(shù)的難點(diǎn)在于如何提高潛在通路分析技術(shù)的自動(dòng)和智能程度,使其能夠被一般的系統(tǒng)工作人員熟練應(yīng)用。

        5 結(jié)論

        隨著科技的進(jìn)步,潛在通路分析技術(shù)將會(huì)不斷得到發(fā)展和優(yōu)化,將會(huì)出現(xiàn)各有所長(zhǎng)的各類潛在通路分析技術(shù),被廣泛應(yīng)用于各類系統(tǒng)中,通過(guò)和其他技術(shù)相結(jié)合,相互融合,推動(dòng)潛在通路分析技術(shù)的快速發(fā)展,為人類生產(chǎn)生活帶來(lái)社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

        參考文獻(xiàn)

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        [5]徐智,鮑麒.潛在通路分析技術(shù)在AP1000核電廠主回路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國(guó)核電,2016,01:12-19.

        [6]王笑寒,王書滿.潛在通路存在的判定方法研究[J].儀器儀表用戶,2012,04:62-63.

        作者簡(jiǎn)介:

        徐晨(1972-),男,江蘇儀征人,大學(xué)本科,現(xiàn)供職于北京宇航系統(tǒng)工程研究所,研究方向:航空動(dòng)力與熱能工程。

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