安全性标准研究与验证实验室建议书简化版.doc

建议书-简化版（安全性标准研究与验证实验室分报告）目录一 专业标准在行业中的共性、基础特性 3二 安全性标准制定实施过程中数据支撑和软件工具 3三 围绕上述需求开展的研究工作 3四 建设内容 4五 实验室输出及应用效果描述 5六 实验室总框图及描述 5七 实验室总框图及描述 61 项目概况 11.1 立项的必要性和依据 11.2 现状、不足与问题 21.2.1 现状 21.2.2 不足与问题 51.3 建设目标 71.4 项目建设内容 71.4.1 总体框架 71.5 主要技术与研制流程 111.6 任务分工和协作关系 11.7 改造工程和新增主要设备的必要性 11.8 项目建成后所能达到的技术水平 32 项目的进度安排 33 投资估算和经费来源 33.1投资及其构成 33.2 资金来源及筹措方式 44　主要结论及需说明的问题 4附表1：投资估算表 4附表2：新增主要工艺设备表 4安全性标准研究与验证实验室项目建议书一1 项目概况专业标准在行业中的共性、基础特性我国武器装备的安全性工作是在借鉴参考美军标MIL-STD-882的基础上，形成了国家军用标准GJB900《系统安全性通用大纲》，以及配套颁布的国家军用标准GJB/z99《系统安全性手册》。

上述标准定的系统安全性要求包括系统安全工作方法的证明、危险辨识、事故风险评估、确定降低事故风险的措施、将事故风险降至可接受水平、事故风险降低验证、通过权威评审危险和事故风险可接受程度、危险情况发展、结束以及残余事故风险的跟踪等八大方面二 安全性标准制定实施过程中数据支撑和软件工具在系统安全性标准研究阶段，功能模式库、危险模式库以及事故模型库为基于功能的虚拟设计和系统安全性分析提供底层数据支撑，另外在系统安全性指标仿真验证中需要建立故障数据库主要软件工具包括：SimFia-用于基于功能的系统安全性分析，LMS、Isight-用于系统安全性指标验证三 围绕上述需求开展的研究工作1.基础研究该过程主要对产品功能关系、功能与结构对应关系进行描述，并在此基础上识别产品中可能存在的危险源，在此基础上，对每一类风险可能导致的事故进行动态建模分析，推理事故演化过程，对于各类危险源需要进行事故风险评价2.应用基础研究本阶段重点针对复杂系统功能之间的动态特性，利用计算机仿真技术，实现系统功能随时间的演化过程以及交互作用过程，研究功能建模分析方法，并开展基于功能模型的系统安全性分析，能够实现产品设计与安全性评估过程综合。

最后利用虚拟仿真和半实物仿真技术对系统安全性定性和定量指标进行验证3.应用研究本阶段主要通过安全性评估过程等工作项目的开展，完成安全性分析、要求确认与验证等一系列活动，并采用的安全性分析方法构成了安全性评估技术体系，在此基础上进行安全性指标符合性验证4．标准制定本阶段针对各标准群，明确其内容框架，包括工作流程、方法原理、职责分工、信息流等要素，并在此基础上开展标准制定5．贯彻实施安全性标准的贯彻实施应以充分利用信息化平台，并同时开展宣贯培训，在工程实践中进行工程应用案例的符合性测试，以保证其顺利的实施执行6．反馈改进应通过构建案例库，对安全性标准建立实施信息采集与分析机制，及效果评价准则，收集标准实施过程中的问题与建议反馈，促进安全性标准的持续改进四 建设内容构建国内国防WQZB安全性标准研究与验证平台，初步形成安全性标准基础研究、应用基础研究、应用研究、标准制定、贯彻实施、反馈改进六个阶段的关键技术建设能力，本实验室占地面积及人员定岗如下表所示表1 安全性标准研究及验证实验室人员定岗及占地面积人员定岗占地面积/ m2基于功能的虚拟设计组15300安全性分析组15300安全性指标仿真验证组20400合计501000形成的数据库包括：功能模型库、危险模式库、故障模型库、故障数据库以及案例库；软件工具包括：基于功能建模的虚拟设计工具-SimFia三套、系统安全性指标验证工具-LMS、Isight三套.硬件设备包括：PC工作站、服务器设备、网络设备、半实物虚拟仿真设备HRT1000各一套。

建设投资总经费3336万元，申请中央预算内基本建设资3336万元五 实验室输出及应用效果描述通过实验室基础条件建设能够有效的建立安全性技术标准中安全性指标要求的确认及验证的工作流程、技术方法、数据信息体系，重点突破安全性标准技术研究、指标体系建立、指标验证要求确定、指标验证仿真实现等关键技术，建立适用于WQZB安全性标准研究与验证的技术平台，初步形成WQZB安全性指标确认与验证的技术能力，最后形成安全性标准规范体系，为WQZBXH安全性工作的顺利开展奠定基础六 实验室总框图及描述本实验室拟建立的安全性标准研究与验证平台如上图所示主要包括：1.核心系统1）基于功能建模的虚拟设计组：完成WQZBXH各级别产品功能模型的构建；2）安全性分析组：系统有序的完成各项安全性分析技术；3）安全性指标仿真验证组：提取基于功能建模的虚拟设计系统的设计数据，通过仿真，验证安全性分析系统所分解的安全性指标的符合性2.数据库：1）功能模型库：为基于功能建模的虚拟设计系统提供输入；2）危险模式库：为安全性分析系统提供危险源的输入3：案例库XH安全性工作案例库：为XH安全性标准的贯彻实施及其反馈改进积累工程应用案例。

七 实验室总框图及描述1.1 立项的必要性和依据随着近年WQZB重点XH研制的推进，XH的安全性设计、评估以及仿真日益成为首要关注的设计属性以飞机为例，目前国外飞机、机载设备安全相关标准和规范中（MIL-STD-882D、ARP4761、GJB900、MIL-HDBK-516B、Def Stan 00-970 Part 7）对飞机系统研制过程安全工作提出了明确要求，形成了一套完整的安全性设计与评估方法、技术和手段体系，大大提高了XH的安全性水平因此，为了保证实现飞机的较高安全性水平，将国外先进安全性技术应用于飞机研制，明确标准和规范中安全性要求，建立安全性指标体系，探索飞机适用的安全性分析与设计方法、评估等安全性技术，成为支持飞机研制的必需工作随着飞机系统安全性技术的发展和XH安全性工作的不断深入，我国军民机XH均还没有系统完整的开展过全机级系统安全性设计与评估验证工作，缺乏对美、英飞机安全性技术体系的梳理，对标准和规范条款中安全性要求的关键设计与验证指标要求不明确，没有形成一套完善的飞机安全设计评估体系另外在基础条件建设方面缺少配套的集成环境、专用或通用软件工具、基础数据库等，难以形成全面有效的安全性设计分析与验证评估等研究能力和工程应用能力，因此必须建立起自主化的安全性设计与评估方法、手段、工具和指南，来规范和推动其整机和系统的安全性工作的开展，并形成切实有效的工程化的系统安全性工作指南和程序，并通过安全性标准和规范的梳理，建立安全性指标体系，形成适用于我国军民机的安全性设计与评估方法，以满足科研与XH工作的安全性设计、评估、验证等技术研究与应用的需求，为了实现我国飞机研制的跨越式发展，实现飞机安全性的提升，提供有力的技术能力支撑。

开展安全性标准研究与验证平台建设的必要性主要体现在以下方面：一、安全性标准要求研究与指标体系构建的需要国外的安全性相关标准，如美国防部MIL-HDBK-516B《军用航空器适航性审查准则》、英国防部Def Stan 00-970 Part 7《旋翼航空器设计和适航性要求》、USAF System safety handbook和SAE ARP 4761，ARP 4754A等标准，对飞机安全性要求提出了具体要求，目前急需对国外飞机安全性技术体系进行梳理分析，并对其适用性进行分析，形成适用于我国军民机安全性要求，构建的飞机安全性设计指标体系，以充分传递和反映标准和规范中飞机安全性要求中的内容二、飞机安全性评估验证需要对于复杂飞机系统，安全性评估验证一直是飞机XH研制人员长期关注的焦点特别是安全性定量评估验证，如现代飞机系统对灾难的和危险的故障概率要求分别达到极不可能（10－9）和极微小（10－7）定量要求；大运飞机研发和国产飞机XH研制要达到这样数量级的定量要求，系统安全性评估验证面临的首要困难就是数据缺乏和相关高定量评估和验证技术的空白，因此需要利用在数字化环境下针对复杂飞机系统建设安全性设计和评估系统进行安全性指标验证。

三、专业能力发展的需要如何将安全性理论应用到XH工程领域，是目前亟待解决的问题而产品数字化仿真技术是理论通向实践的桥梁，随着近年来数字化技术的突飞猛进，飞机系统的性能设计、分析仿真技术取得了很多成果；特别是对数字样机技术的研究和应用，产品一体化开发过程中的许多关键技术取得突破性进展结合安全性的发展和应用，如何将飞机系统安全性设计分析和验证评估纳入“数字化”和“一体化”仿真过程中，工程上有着强烈的需求四、实现安全性数字化仿真技术发展需要传统专业CAD技术我国飞机XH研制中广泛应用，已有丰富的单项软件工具和少量的集成环境，随着信息技术的迅猛发展，数字化产品研制技术与环境，以及CAD/CAM等工具在国内外已经广泛的研究与应用，特别是西方发达国家，如Boeing公司在777机型上的无纸化设计实现等，基于并行工程的军工数字化环境成为飞机系统安全性设计分析的必然发展趋势并行工程兴起与广泛应用，以及数字化环境的支持，基于性能的安全性综合协同研制已经成为飞机XH研制的发展趋势，该项技术已被美军在F-35等现代WQZB研制中推行，取得了巨大的成功综上所述，为了促进飞机研制的跨越式发展，从专业技术发展的角度来看，客观上需要明确规范与标准中安全性要求，建立飞机安全性设计指标体系，形成一套针对飞机复杂系统的安全性设计和评估系统，将性能与适航、安全性分析方法进行集成，将系统安全性与其它工程专业的技术和工具进行集成，从而为基于统一的数字化环境下飞机XH安全性工作的顺利开展提供技术储备与研究环境。

图1 安全性标准研究与发展 活动及产出一、标准研究阶段需求分析1.基础研究1）功能模式及功能失效模式对产品功能关系、功能与结构对应关系的分析与描述是安全性分析方法顺利实施的前提与基础FHA、FMEA等传统的安全性分析方法中，分析过程的实现依赖于对产品功能自上而下逐级分解或自下而上逐级综合的严密逻辑此外，对于安全性评估的具体技术方法而言，实现其迭代深入与保证其分析结果完整性及准确性的关键在于对特定层次产品功能进行完整、清晰、规范化的识别、描述及逐级分解，并在此基础上对底层故障进行规范有序的分析因此，有必要对产品各级功能的类型、输入输出等特性进行研究，并在此基础上对功能失效模式进行研究功能模式及功能失效模式的研究，应形成研究报告功能模式及功能失效模式的研究，需要遍历产品功能模式，并同步构建功能模型库，将研究结果形成形式化的模型2）基本故障模式及故障率概率评价危险源进行评价对于目前等由于概率风险评价（Probabilistic Risk Assessment，PRA）方法是以定量为主的风险评估方法，是多种评估方法的组合，它通过量化主要基本事件、危险事件发生的概率以及不确定性，考察事故后果的严重度并对整个装备或者系统事故发生概率进行量化评价。

由于复杂系统的动态特性和耦合特性，风险评价过程中需要考虑各种安全性风险因素的动态交互作用，而传统的。