1.技术性能
空中客车APSYS的SIMFIA基于模型的动态安全建模分析软件能够提供世界先进的适航安全及RAMS研究的方法论,不但能满足传统的适航安全的研究和分析, 还能领先一步深入研究飞机系统的动态安全特性, 满足将来适航安全的新要求。SIMFIA简洁的建模方式和高效快捷的自动分析能力给型号任务的安全分析带来巨大的工程和研究能力的收益。
SIMFIA软件平台能够通过唯一的模型演化就可以自动分析生成FHA、PSSA、SSA、CCA、FTA、FMEA等飞行器系统安全设计需要的结果, 满足ARP4754和ARP4761关于飞机适航安全的全流程的分析要求; 同时也能够自动生成最小割集、动态序列,并能自动计算出各种标准和非标的定量的RAMS指标。
使用该软件平台,用户能够实时选择模型中的任意输出端点,生成该节点各种故障状态为顶事件的故障树, 同时能够自动生成该顶事件的任意阶次的最小割集、多达11种的重要度因子、系统总体可用性指标的分配及权重调整。
SIMFIA软件平台能够自动生成任意时间切面、任意时间区间、任意时间步长的RAMS指标的定性计算及时间曲线的绘制。
同时SIMFIA软件能够基于模型自动计算可靠性、可用性、可维护性、安全性等多种指标。能够自动生成可靠性框图,其中包含带表决器的设计模式。
1.1 技术规格
SIMFIA软件是一款由内核SOFIA和一组功能模块构成的软件,所有的功能都是围绕内核SOFIA构成,软件的内核存储并管理用户输入的数据(或知识)。
SIMFIA各个功能模块的简介如下:
SIMFIA内核
● 正常与故障分析:功能模块、功能、模块状态、功能状态、逻辑交互、定量数据
● 系统实体的离散状态自动化、转换与同步规则描述
● 定义任务与阶段
● 事件的自下而上传播:搜索事件的原因
● 失效的自上而下传播:搜索失效的影响
● 显示与编辑工具
● 模型验证工具:功能分析数据表格、界面系统数据表格、等等……
FMECA模块
● FMECA表格的参数定制:AFNOR NFX 60-510、 MIL-STD 1629、内部标准
● 任务的选择
● FMECA的自动生成
● 其他表格:定量分析、可维护性表格
SAFETY模块
● 不期望发生事件的选择
● 任务阶段的选择
● 故障树的自动生成:完整的故障树、分解的故障树、故障树的操作
● 最小割集的确定
● 发生概率的计算
● 敏感度因子的计算
RELDIAG模块
● 任务的选择
● 可靠性框图的自动化生成
● 可靠性、可维护性、有效性的计算
● 时间曲线的绘制
● 敏感性因子的计算
SIMUL模块
● AltaRica语言的使用
● 系统的动态行为
● 序列生成
● 蒙特卡罗仿真
● 满足ARP4754/ARP4761特定要求的定量计算
1.2 先进性和特色
基于模型的动态安全分析方法使得SIMFIA通过统一的模型描述复杂系统的行为模式和行为属性,用户能够通过同一模型来描述研究对象的行为属性和行为模式, 根据系统设计的展开而逐步细化模型,在不同的设计阶段,SIMFIA根据对应的模型信息,根据系统安全分析的流程, 自动生成安全性、可靠性、可用性及可维护性的分析的结果。SIMFIA是市场上唯一能够覆盖四性分析的基于模型的动态安全分析工作平台。
其独特性主要表现在以下方面:
● RAMS分析、建模及仿真
行为模型的建立:模拟系统运行模式及功能失效
● RAMS分析的自动生成
● 故障树及割集的自动生成
● 动态安全序列的自动生成
● 静态FMECA及动态FMECA的自动生成
● 可靠性框图的自动生成
● 故障注入及动态推演
● 安全指标的自动分解
● 多种重要度因子的自动计算
● 定量的RAMS指标计算
● 唯一能够覆盖RAMS的自动化分析的集成工作台
● 假设系统发生更改
● 所有输出自动更新
● 迅速的配置管理
● 敏捷的迭代分析
其他同行软件并不是“基于模型”的
可靠性、维修性、可用性及安全性制定模型必须依次建立并且必须由人为更新。例如:每个故障树被依次建立,并且如果系统发生改变,并没有自动更新的功能
在系统设计和可靠性、维修性、可用性及安全性模型间没有一致性和相关性的保障。
其他同行软件不能完成“先进的安全性研究”,它们只能建立故障树,然而SIMFIA能够处理和加工:
● 安全序列生成,将事故和危害分类
● 随机计算,关注非标准安全指标
● 标准的故障树,不仅仅是简单的概率性评价(同时还包括频率,出现率及灵敏度因素)
以下表格比较了空中客车 APSYS公司的SIMFIA软件与其他软件的功能差异,该表格信息源自国外互联网第三方信息。鉴于其他软件公司也在不断更新其软件功能, 故不保证其他软件功能的描述的准确性和完备性,该表格仅供参考。
SIMFIA软件的基于模型安全分析的解决方案是市场上现有的软件比如Relax、ISOGRAPH、ReliaSoft所不具备的, 该软件是唯一一款集成RAMS研究于一体的四性一体化综合软件平台。该软件平台能够自动推演FMECA的传播、 可靠性框图的自动生成、故障树的自动生成等。能够极大地缩小四性分析滞后时间、保证项目进度、解决四性研究两张皮的现象, 真正实现安全性可靠性分析的目标,保证系统设计的产品满足安全性、可靠性、可用性、可维护性和经济性的需求充分实现和验证。
基于SIMFIA的独特的工作模式,用户的工作是根据系统设计建立SIMFIA模型,输入相关的数据和故障传播模式、状态转移模式等。 在此基础上,所有的RAMS结果都可以根据该模型自动生成,不需要再进行手动的故障树绘制和可靠性框图等的绘制。
SIMFIA软件平台是市场上现有的软件中唯一能够提供动态模型仿真分析的软件,能够使用户领先一步满足新的适航认证的要求。 空中客车 APSYS公司不仅是RAMS软件的开发商、同时也是适航和风险工程的技术培训、咨询及解决方案的提供商。 公司提供的不仅是RAMS的技术工具,同时也是用户工程技术难题及适航认证的坚强后盾。 而其他RAMS软件供应商则不具备强大的工程经验和丰富的飞机型号的项目经验。
SIMFIA软件平台能够通过唯一的模型就可以自动分析生成故障树、可靠性框图、FHA、PASA、CCA、FMEA等飞行器系统安全设计需要的结果, 同时也能够自动生成最小割集、动态序列,自动计算出各种标准和非标的定量的四性指标。根据状态图理论自动分析出11 种类型的模型单元的重要度因子。 亦即,将四性分析过程中所需要的所有工具都有机地整合成为了一个整体,而不是像其它软件一样大量的进行模块堆积。
从经济性方面分析,购买一套SIMFIA软件,就可以解决所有四性分析中的问题。相比购买其它几套软件才能够解决四性分析问题的方案来说, 购买SIMFIA所花费的总代价并不高。而且,SIMFIA软件本身从功能上就远远优于其它靠模块堆积的软件, 因而,SIMFIA可谓是质优价廉的新一代RAMS智能基于模型的安全分析软件工具。
SIMFIA软件是根据模型自动求解飞机系统安全的问题,跟传统工具和工作方法相比, 准确、完整、快速、敏捷的特性可以提高工作效率、降低工作强度、提高安全分析的交付质量。
另外,空中客车 APSYS公司经过三十多年的工程积累及型号设计的经验,可以通过采购SIMFIA软件获得APSYS公司专家的专业培训和指导, 对我单位飞机安全分析和评估的技术和管理能力有很大的提升。
2.试验对象
2.1 试验的主要项目和要求
SIMFIA软件主要用于解决复杂系统的可靠性、可用性、可维护性及安全性(RAMS)的综合建模与仿真分析。
传统的RAMS分析涉及故障树、可靠性框图、FHA、PASA、CCA、FMEA等飞机系统安全设计需要的结果, 成最小割集、动态序列及各种标准和非标的定量的四性指标等。
当前的飞机安全性研究辅助工具主要是一些非基于模型的编辑器类型的离散工具包,虽然涵盖了大部分的传统安全性研究内容, 但是对于日益复杂的飞机级、系统级、设备级的安全分析项目,存在着管理分散、知识传递不畅通、项目迭代效率比较低下、 重复性劳动强度大和重复性建设却没有得到整合解决方案的问题。
基于模型的系统工程MBSE和基于模型的安全分析MBSA方法真正解决了上述的问题。通过建立系统设计模型和安全分析模型, 能够很高效地管理系统设计和安全分析的信息,严谨科学的建模语言保证了模型能准确完整地描述设计对象的属性和行为模式。 其内嵌的先进智能算法能够快速求解问题,得到系统的安全分析和评估的支撑结果。
SIMFIA软件能够通过简洁强大的可视化建模界面建立层次清晰、覆盖整个设计周期的飞机、系统、设备、元器件层级的统一模型。 SIMFIA可以根据模型的信息,通过内核的智能算法,自动求解问题,自动输出安全性、可靠性、可维护性和可用性的定量和定性的分析结果。
这一工具无论从技术的角度还是从管理的角度,都很好地解决了现有的飞机安全分析不够高效、完整、准确、一致的问题。
基于模型的安全分析评估方法,能够引导飞机设计沿着正向“V”字模型的系统工程方向靠拢,结合基于模型的系统设计方法, 能够让我们的系统设计和安全分析完全和国际一流的飞机设计公司接轨。
同时空中客车APSYS公司的SIMFIA软件还有高级的动态安全分析功能,可以考虑系统状态转移和系统重构的情况下, 系统安全属性的分析和评估。这可以领先一步满足将来适航安全标准的新要求。
2.2 产品试验需要该设备的主要原因
IMFIA软件是基于模型的安全分析方法(MBSA,Model Based Safety Analysis)开发出来的一款专门针对复杂系统的可靠性、可用性、 可维护性及安全性(RAMS)的综合建模仿真分析软件。
该软件是市场上现有的唯一一款能够基于同一模型自动化完成可靠性、可用性、可维护性及安全性的分析的软件平台。
基于该平台,用户能够完全同步系统设计的进程,实时响应系统设计的RAMS设计验证,彻底解决系统设计与RAMS分析的两张皮现象, 可以真正地促进系统设计的RAMS质量,达到国际先进水平的适航认证水平、实现RAMS设计的任务要求和项目目标。
SIMFIA软件能够在一个统一的平台和模型下,管理系统的各个基本单元的RAMS参数、故障传递关系、故障失效模式及其属性、 状态空间的转移、寿命属性。基于同一模型进行不同状态的配置,从而实现同一模型分析飞机在不同飞行阶段的仿真分析。
借助于SIMFIA软件平台可以建立系统总体设计部门与适航安全及四性研究部门的系统工作环境,能够实时动态地满足适航安全审查的要求,建立友好快捷的工作模式。
用户只需要建立并维护一个统一的、唯一的模型,就可以在此基础上利用软件进行自动进行分析,即时生成飞机设计各个阶段的分析结果, 使得四性部门与系统设计部门保持及时的沟通,进行快捷的系统设计的迭代, 同事可以避免不同设计人员由于对系统理解的偏差和专业知识的差异带来的分析结果的不确定性和不一致性。
同时SIMFIA也可以很好地继承系统及四性专家的专业知识,借助于一个共同的平台,通过SIMFIA的模型这一载体, 使得适航安全及四性的专业设计能力不断提升。对于不同的型号、项目都能很好地通过SIMFIA模型继承与共享已有的知识经验。
基于模型的安全分析是将来的技术发展趋势,作为市场上现有的唯一一款能够基于同一模型自动化完成可靠性、可用性、可维护性及安全性分析的软件平台, SIMFIA软件的动态安全分析功能领先于ARP4761的要求,该方法也被新的ARP4761标准所推荐,将会成为必不可少的适航安全分析评估工具, APSYS公司是空中客车旗下的专门风险工程咨询公司,适航安全领域的项目经验丰富、实力雄厚,有三十多年的工程经验积累。 其技术团队一直在更新完善SIMFIA软件,使其保持领先的地位。
从技术发展的角度来看,SIMFIA软件的采购在飞机安全分析和评估能力建设、信息融合和项目实施方面会带来显著而丰厚的收益。 能够在发挥长期的应用价值,为后续飞机的运营、维护、改型等活动提供持续的支持和保障。
SIMFIA软件符合技术发展的需要,而且也有软件的前期使用检验,软件工程化程度很好,容易从传统的方法转移到SIMFIA平台开展工作。
IMFIA软件能满足用户的多种运行和管理需求,能够在单机独立运行,也能在通过服务器管理软件许可证,不同的用户分享浮动的license。