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基于贝叶斯网络的复杂系统安全风险评估方法及应用研究 湖南大学工商管理学院 周忠宝 汇报的主要内容 课题基本情况 研究工作进展 国际文章发表经验 对基金资助工作的建议 课题来源 “十五”国防预研项目 动态系统安全性分析技术 国内外研究现状 静态方法 事件树/故障树方法 基于BDD的方法 国内外研究现状 动态方法 GO-FLOW Petri网 Markov状态转移方法 连续事件树 动态逻辑分析方法 动态事件树 事件序列图 存在的问题 多态性、非单调性和失效相关性建模问题 时序性建模问题 过程变量建模问题 软件、人因交互过程建模问题 非确定性逻辑关系建模问题 信息利用和一体化建模问题 解决思路 由于贝叶斯网络有很强的建模分析能力，而且能够综合利用各类信息，因而利用贝叶斯网络描述系统的各类复杂特性，建立概率安全评估的贝叶斯网络模型，是解决上述问题的行之有效的途径。 主要研究内容 在静态系统概率安全评估研究方面 以事件树/故障树为基础，构建系统的静态贝叶斯网络模型，研究后果概率计算方法，一般系统重要度的概念和计算方法。 提出描述共因问题的显式模型、混合模型和隐式模型。 研究基于贝叶斯网络的二态单调系统最小路集（最小割集）算法和多态单调系统最大下相关向量（最小上相关向量）算法。 主要研究内容 在时序系统概率安全评估研究方面 以事件树/动态故障树为基础，构建动态贝叶斯网络模型，研究时序系统后果概率、重要度的概念和计算方法。 以事件树/动态故障树为基础，构建离散时间贝叶斯网络模型，研究时序系统后果概率、重要度的概念和计算方法。 主要研究内容 在控制系统概率安全评估研究方面 研究简单环概率收敛的充要条件，基于有环贝叶斯网络的简单反馈控制系统建模分析方法。 对动态贝叶斯网络进行扩展，研究基于扩展动态贝叶斯网络的过程控制系统建模分析方法。 主要研究内容 软件、人因交互系统概率安全评估研究 根据操作人员、软件与系统的交互过程，采用两阶段建模方法构建基于面向对象贝叶斯网络的概率安全评估模型。 研究基于证据理论的面向对象贝叶斯网络参数学习方法。 研究工作进展 概率安全评估方法综述-《系统工程学报》发表 基于贝叶斯网络的事故序列分析-《哈尔滨工业大学学报》发表 Reliability Analysis of Multi-state Monotone Coherent Systems Based on Bayesian Networks- Submitted to 《Computers Industrial Engineering》 第三批博士后特别资助（公示） 国际文章发表 a lot of papers should be reviewed and cited. application section should be explained in more detail The authors must compare the proposed model with the model proposed in the paper …… from theoretical and numerical aspects. 对基金资助工作的建议 对出国参加学术会议和交流的资助 报告完毕 请各位老师批评指正 谢 谢！ * * ETA/FTA （1）对于大型系统，由于基本事件和最小割集数量庞大，必须进行近似和截断，从而会导致评估结果、基本事件的重要度大小及排序存在偏差； （2）重要度的定义仅适用于单调系统，并不适用于一般系统； （3）目前的事件树/故障树方法还仅限于分析单调系统，对于非单调系统难以操作； （4）尽管多态事件树和多态故障树均已有所研究，但如何将两者结合以解决多态系统概率安全评估仍然是一个难题。 BDD 基于BDD的概率安全评估方法最大的不足在于计算效率与BDD节点的顺序存在显著的关联关系，而寻求最优或近似最优的BDD节点顺序则是异常困难的。 （1）多态性、非单调性和失效相关性建模问题。 现有的静态方法是建立在二态性、单调性和独立性假设之上的。而目前针对多态系统的研究也都是沿用二态系统建模思想，以割集为基础进行分析，但对于一般的多态系统，由于其逻辑关系复杂，割集的概念可能已经不复存在，即便存在，求解也异常困难，因此，这种思路难以从根本上解决多态系统概率安全评估问题。另外，从重要度的定义、近似截断公式等方面可以看出，现有研究基本上都是针对单调系统的，难以解决非单调系统评估问题。此外，现有的相关失效建模计算比较复杂，而且也只能处理二态情形，无法应用于多态系统共因问题的分析。 （2）时序性建模问题 对于具有动态随机性失效的容错系统、顺序相关性系统、冗余系统等时序系统，目前普遍采用Markov或半Markov建模方法，但随着系统规模的