安全性标准研究与验证实验室建议书简化版

1、 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

2、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、

3、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

4、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

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

6、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

7、、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

8、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。

9、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

10、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

11、、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（109）和极微

12、小（107）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“

13、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

14、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

15、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

16、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pra模型是动态交互作用转化为事故链，所以需要综合考虑各分系统/设施安全性危险因素间的关联影响，所以需要在系统功能模型基础上，建立基于功能模型的安全性概率评价技术。通过事故模型和概率风险模型的安全性分析，旨在依据自上而下的功能逻辑关系，对故障的发生及其传播进行自下而上的推演，以确定底层故障的各级

17、别影响。基本故障模式及故障率，作为安全性分析的底层输入，有必要对各类底层产品的基本故障模式及其故障率进行遍历性研究。基本故障模式及故障率研究，应形成研究报告。基本故障模式及故障率通过事故模型和概率风险评价模型的研究，需要遍历产品故障模式建立产生的危险模式库，并同步构建故障模型事故模型库，将研究结果形成形式化的模型。2.应用基础研究1）功能建模技术研究功能建模技术研究，旨在研究并建立对wqzb自上而下各级别功能的形式化、逻辑化描述模型，定义功能传播逻辑及其各级接口规则，描述系统各个功能之间复杂的交互作用，这种交互作用产品的寿命周期内表现出明显的动态特性，即系统各个功能的状态随着时间随运行过程或阶

18、段不断变化，目前的有限状态机理论、马尔科夫、petri网能够有效描述系统各个功能之间的动态交互作用，因此，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，为安全性分析技术提供功能模型输入。通过功能建模技术研究，应形成研究报告。功能建模技术研究，需同步开发基于功能建模的虚拟设计系统。2）基于功能模型的安全性分析技术研究安全性评估活动是xh安全性工作过程的主线，与安全性要求的确认及验证、安全性设计等安全性工作项目的实施息息相关。基于模型的系统安全性分析(model based safety analysis)将产品的

19、设计与安全性分析相结合，使安全性工程师能够及时了解产品设计更改所造成的安全性影响， mbsa能够实现产品设计与安全性评估过程综合，从而实现产品设计与安全性评估闭环反馈。本阶段通过基于功能模型的安全性分析技术研究，旨在针对wqzbxh，研究其开展安全性评估活动的技术体系，深入梳理该过程中各安全性分析技术方法之间的作用、原理与实施步骤、数据输入输出等要素。通过基于功能模型的安全性分析技术研究，应形成研究报告及具有可操作性的工程应用指南。基于功能模型的安全性分析技术研究，3）安全性指标验证技术研究系统的安全性指标分为定性和定量指标，定性的安全性指标要求可以通过规范手册的具体条例来实现，而定量的安全性

20、指标通常与产品的设计水平、材料、外部因素(温度、振动、气压、机械载荷等)和人为等因素有关，因此系统的定量安全性指标验证尤为复杂，对于复杂wqzb，安全性指标验证一直是xh研制人员长期关注的焦点。mil-std-882dstandard practice for system safety特别是安全性定量评估验证中指出，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（109）和极微小（107）定量要求；而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，。由于目前实验条件有限，还无法通过实物样机试验

21、验证上述安全性指标，因此需要利用虚拟仿真或半实物仿真技术对复杂wqzb进行安全性指标验证技术研究。其中半实物仿真能够通过危险源注入，通过计算风险信息采集以及事故过程推理，可以危险源可能导致的事故进行预测，并通过信息数据的积累，形成数据库，为安全性指标验证提供基础数据支撑。因此可见，半实物仿真能够有效的实现系统安全性定性和定量指标验证，从而降低研制风险、缩短研制周期、提高系统安全性水平。因此需要利用在数字化环境下针对复杂wqzb进行安全性指标验证技术研究。通过安全性指标验证技术研究，应形成研究报告。安全性指标验证技术研究，需要进行安全性指标半实物仿真技术研究，并将最终研究成果已指南的形式应用于工

22、程实践。3.应用研究1）功能定义、描述、分解与建模“标准群”wqzbxh安全性工作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。安全性评估活动及安全性要求确认与验证的双v过程，如下图所示。该过程以xh功能定义分解与描述所形成的功能基线为输入。因此，有必要对功能定义、分解与描述的规范化逻辑进行研究，形成形式化、工程化的标准。17图2 wqzb研制周期中系统安全性工作内容2）安全性分析方法“标准群”安全性评估是安全性工作的主要活动之一。其所采用的安全性分析方法，彼此衔接迭代，构成了安全性评估技术体系，如下图所示。下述安全性分析方法，是wqzb研制安全性苹果活动的主

23、要技术，为确保其工程适用性及可操作性，有必要针对各方法逐一形成标准规范及工程应用指南。图3 安全性分析技术体系3）安全性指标验证评估方法对于复杂wqzb，安全性指标符合性验证一直是xh安全性工作的最终输出。其中，小概率高严重程度失效的验证更是安全性工作的关注焦点。对于安全性验证的难点问题，重点引进研究基于半实物仿真的安全性验证方法，通过该方法可以对安全性的定性定量指标进行验证，如针对特定危险源，通过危险源注入，利用数学逻辑仿真、原型实时仿真、硬件在环仿真三个阶段，逐次推进，完成系统安全性定性指标验证，另外通过计算实时采集研究对象的故障信息，从而为安安全性定量指标验证提供数据支撑。对于安全性指标

24、验证的具体工作流程、技术方法、信息输入输出等，均应制定相应的标准规范，以指导wqzb研制的工程实践。二、标准发展阶段需求分析1.标准制定安全性标准制定过程中，需针对各标准群，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。标准草案制定完成后，应针对确定的安全性标准要素指标，验证其指标实现程度。此外，安全性标准制定是一项系统工程，各“标准群”之间及其内部各标准之间，应做到协调一致，不矛盾，引用关系明确。三、标准服务阶段需求分析1.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

25、的实施执行。2.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。1.2 现状、不足与问题1.2.1 现状一、 国外安全性标准和规范发展现状美国防部mil-hdbk-516b军用航空器适航性审查准则和英国防部def stan 00-970 part 7旋翼航空器设计和适航性要求明确了适航标准和审查准则，美国防部最新版的mil-hdbk-516b适用于美国空军、海军和陆军的有人驾驶、无人驾驶、固定翼、旋翼航空器。该标准共分为21章，主要包括系统工程、结构、飞行技术、推进系统和推进系统安装、航空器子系统、

26、机组系统、诊断系统、航空电子、电气系统、电磁环境效应、系统安全性、计算机资源、维修、武器外挂综合、乘客安全性和材料等16个技术章节，总计近800项适航性验证要求。英国防部def stan 00-970 part 7旋翼航空器设计和适航性要求是英国防部针对飞机提出的设计和适航性要求。该标准其内容十分丰富（共计2059页），其中不仅提出了适航性要求，还从设计与验证的角度给出了相关要求与方法指南。国外军机安全性标准和规范中，美国国防部颁布的安全标准mil-std-882系列安全标准规定了整个寿命周期中系统安全管理、设计、分析和评价的基本要求，其中，mil-std-882dstandard pract

27、ice for system safety（系统安全性标准实践）规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。标准中提出了减少或避免危险材料的使用、危险物质隔离、设置安全装置等十五项具体安全性设计要求。英国国防部标准中，与安全性相关的标准有三个：def stan 00-56国防系统开发要求和指南、def stan 00-55国防设备中安全性相关软件的要求、def stan 00-54国防设备中的硬件要求，在开发安

28、全关键的系统和设备时，应一起使用这三个标准。在国外民机系统安全性标准研究中，sae arp 4754/4761、rtca do-178b和do-254及其他安全性手册，是目前国际上民用航空先进的安全性设计理念和方法。其中，sae arp4754a民用航空器和系统的研制指导规定新型民用飞机认证流程，并强调安全性评价工作的重要性。该标准对机载复杂系统开发的需求、安全性分析、验证、确认、过程保证以及适航联络过程的目标及活动要求进行了说明。sae arp4761民用机载系统和设备安全性评估过程的方法和指南给出了产品研发周期内进行安全性分析的流程，明确了在产品研发各个阶段应开展的相应安全性分析工作及工作

29、要求，并对在各项分析工作中用到的分析方法，如功能危险分析(fha)、故障树分析(fta)、故障模式影响及危害性分析(fmeca)、潜在通路分析(sca)、区域安全性分析(zsa)等常用分析方法提出了具体要求，并给出了示例；do-178b/ed-56机载系统和设备合格审定的软件考虑对机载系统或设备的软件开发、认证中的安全性提出了规定和要求，已被faa、easa等所采用；do-254/ed-80机载电子硬件设计保证指南美国联邦航空局(faa）在其tso中经常引用，成为民用机载设备适航工作的重要技术文件。上述标准对飞机适航和安全性提出了具体要求，还需对标准和条款中的要进一步梳理，进行适用性分析，确定

30、飞机安全性要求，并将适航性要求全部转化为飞机设计指标要求。二、飞机系统安全性设计分析技术研究现状按照飞机系统的特性可以分为静态和动态系统，对于静态系统的安全性分析方法目前相对比较成熟，如fha、fmeca、fta、cca等系统的动态特性主要体现在系统各个功能之间相关性，事故过程的动态性和耦合性，对于飞机复杂系统来说，就是要考虑系统与系统之间的关联性，导致事故发生的各个事件之间的时序性和关联性。目前用来描述系统动态特性的安全性建模方法还处于理论研究阶段，距离工程化还有一定的差距，目前常用来描述系统的动态特性的建模方法有：动态故障树（dfta）、马尔科夫链（markov）、有限状态机、petri网

31、、基于系统理论的事故模型（stamp）。在国外相关标准中，对飞机研制过程中的安全性工作项目提出了具体要求，其中arp 4761中给出了飞机系统安全性评估中安全性工作项目。二、 飞机安全性评估验证技术研究现状在安全性定量验证方面，波音和空客都积累了大量的飞行数据；同时，他们也应用了定量的设计方法和评价软件工具，大大提高了其第三代喷气式飞机系统的可靠性和安全性。现在导致事故的主要因素存在于操作者的错误、维修错误、对预期故障情况的非预期驾驶员反应等。另外国外学者从多学科的角度，提出了系统安全性的验证模型和方法，如mmd(man-made disaster)、nat(normal accident t

32、heory)、hro(high reliability organization)和pra(probabilistic risk analysis)，其中mmd、nat和hro主要研究系统事故模型，在此基础上，利用pra能够鉴别事故场景，包括硬件故障、软件故障和人为错误等，并能够对其进行概率评估。相关文献提出了基于mcs(monte carlo simulation)的安全性风险定量评估方法，能够得到风险灵敏度和系统概率风险评估结果。利用该方法可以对极不可能事件、极微小概率事件进行评估和验证。三、 在系统安全性分析工具方面，飞机安全性设计分析与评估工具研究现状目前isograph-英国isog

33、raph公司、simfia-欧洲宇航防务集团eads、relex-美国的relex和phimeca-法国lami/blaise pascal大学，都具有系统安全性过程建模和分析模块。在系统安全性建模模块中，isograph与relex、phimeca中只能描述系统的静态特性，simfia平台能够建立复杂系统的动态过程模型，相比isograph与relex、phieca功能更加强大，能够很好的描述功能各单元之间的时序特性和关联性，将产品的设计过程与安全性充分的结合，为后期研究系统事故的动态变化机理奠定基础。在定量分析方面，isograph与relex都能够定义系统模型的故障率和故障分布类型，可以

34、通过仿真的方法得到系统的故障率（不仅仅是故障率还可以得到其他可靠性参数），其中isograph还可以分析各个单元的对系统的重要度，而phimeca将单元的故障特征通过极限状态函数来描述，进而可以通过近似解析和数值模拟的方法对系统进行失效概率仿真分析。在系统安全性分析模块中，fmeca和fta是arp4761要求的工作项目，simfia平台将系统的动态建模和安全性分析方法结合，利用有限状态机理论，前期系统动态过程描述的基础上，自动生成fmeca和fta，当产品设计状态发生改变时，系统地安全性评估过程也随之发生改变，因此simfia是目前系统安全性分析重要工具。综上所述，目前国外已有一套完善的安全

35、性标准和规范体系，其设计分析和评估验证技术和软件工具已在相关军民航空产品中得到应用，因此，需要消化理解国外的标准和规范中条款中安全性要求，建立设计指标体系，在此基础上，进一步研究安全性设计分析和评估验证技术，形成安全性标准研究与验证平台。三核电厂国家核安全局明确提出核电厂有严重放射性后果的事故发生概率不大于10-5概率要求，因此需要通过定量的方法对事故概率进行评价。另外在核电厂国家核安全局除了明确提出核电厂有严重放射性后果的事故发生概率不大于10-5等概率要求外，还针对核电站安全性特点，制定了工程化/操作性强的安全性要求，其做法是根据材料、零件、部件、系统、建筑物以及计算机软件等“物项”对核电

36、站安全的重要性，将其划分为不同的安全性等级，安全性等级确定以后，即可在选材、设计、制造、核安全验证和质量保证方面提出相应的要求，在安全性分级中，要求以某一安全性功能起作用的概率以及该安全性功能失效后的后果（即风险）来评价安全重要性，并做出等级划分。另一方面，则直接对那些安全上非常重要的、其损坏能导致重大放射性释放事故的“物质”提出各种要求，而不需要直接考虑损坏的概率或缓解效应。核电厂安全性要求涉及其建设的各个阶段和每一环节，其整体安全性是依赖严格的质保体系的一系列规定来保证的。如果在选址、设计、采购、制造、建造、调试等各阶段及每一环节都符合了相应的具体可操作的质保要求，则自然达到了其整体安全性

37、目标。可见，核电厂整体安全除概率要求外，还特别强调建立起在工程全过程中步步为营、层层把关执行的安全要求体系。四五六关于航天安全性标准方面，主要电子关于系统安全性分析方法，我国航天系统开展安全性方面的研究较晚，尤其是在定量的安全性分析工作，只是最近几年才开展。其中pra方法在航天系统安全性分析中普遍采用，在美国国家航空航天管理局（nasa）和欧洲空间局（esa）均得到了广泛应用，nasa已于1993年开始使用pra方法对1989年发射的伽利略号航天飞机灾难性事故的概率进行分析，并且自那以后使用pra方法对航天飞机进行安全性分析一直非常重视，esa也已经形成了使用pra方法对航天系统进行安全性分析

38、的标准。另外载人航天安全性是目前研究的热点和难点。航天安全性概率要求是重要的安全性要求，但除此之外，还应特别强调某些并不具备概率统计特性的定量要求，如影响航天员安全的某些性能、物理、化学参数要求，以及安全性定性要求。它们各有其内涵，但又综合反映了载人航天安全性要求的全貌。载人航天的安全性主要分为定性和定量两方面：、在安全性定量方面，安全性概率要求航天员安全性很大程度上取决于系统中与其安全性相关部分的任务可靠性及故障检测系统和逃逸救生系统的任务可靠性。 由于载人航天系统在其各个运行阶段中，系统构成及逃逸救生方式有所不同，故而有必要对概率要求按运行阶段进行划分。另一方面，则应按功能系统、分系统等进

39、行安全度及可靠度的分配。除了前述安全性概率要求外，还存在另一大类直接或间接影响航天员安全的定量要求，即载人航天系统自身的性能、物理、化学参数和指标。例如，辐射、过载、毒气、噪声、冲击等超过一定的限度，即可能直接造成航天员伤亡。此外，如飞船各舱盖应急打开时间过长、航天服及其零部件安全系数不够、关键电源供电不足等，在某些特定条件下，亦会间接影响航天员安全。因此，对这些“参数”必须提出相应的定量要求。为严格进行分类管理、控制与验证，与安全性有关的上述参数亦应按系统、分系统及危险源进行分类。例如，美国规定其飞船各舱盖的应急打开时间范围为秒；应急救生系统启动时，过载不超过11等。危险源一般可分为：气象、

40、火灾、爆炸、振动、震荡、噪声、塌爆、热、污染、放电、辐射、生物、生理、心理、撞击、毒性物质等类别。此外，其它如操作规程引入的危险以及如推进、飞控等系统性能超标带来的危险等，亦应通过各类安全性要求予以控制；2、在安全性定性方面，安全性定性要求载人航天安全性要求不但包括上述可以定量描述的要求，而且还应包括定性要求。一方面，安全性要求的某些内容更适合于用定性方法描述。例如，使神号系统的安全性定性要求指出：“没有单点故障会导致灾难性的、严重的或重大的后果；对主要结构、承载单元和压力容器均应采用损伤容限设计规则”等。另一方面，针对同一对象，从定性和定量两方面都予以要求，互为补充。例如，对于航天员舱内的尖

41、锐突起物，可以定量规定其最大突起尺寸、最小导角半径等，但也可定性要求为：“在任何情况下均不得造成航天员伤害”。安全性定性要求又可划分为“通用定性要求”和“专用定性要求”两大类。通用定性要求适用于载人航天各类产品，具有通用性和广泛的适用性。例如，欧空局针对其载人航天的逃逸与营救、应急规程、安全防护、危险探测、冗余管理、航天员环境等方面做出了通用的安全性定性要求。其中，在安全防护方面，欧空局规定：“系统的设计应提供生存空间的隔离，以防止突然的不可控并危及生命的状况传播到安全舱”。以通用定性要求为指导，结合具体型号特点，总结吸收国内外工程经验，可进而确定相应的、有针对性的专用定性要求。这些专用要求可

42、按载人航天系统、分系统以及运行阶段，甚至更进一步的层次进行分类。例如，欧空局对载人航天系统中运载火箭部分规定：“当出现危险故障时，应能安全地关闭运载器各级火箭的主要推进功能；如果在主动段出现了灾难性事故，为了保证航天员安全而要求中止试验或实施航天器逃逸，应提供中止任务的制导与导航功能，并由它对系统实施完全控制”。总之，安全性定性要求与定量要求、安全性概率要求与非概率性要求的有机结合构成了较完整的载人航天安全性要求体系。1.2.2 不足与问题一、缺乏飞机安全性分析与评估条件开展飞机安全性分析与评估工作的主要不足在于缺乏必要的系统安全性分析与评估的技术方法、工具与手段。以及未形成有效的工程化安全性

43、的工作指南、技术规范、计划程序和管理要求。亟待开展安全性分析与评估技术研究与工程应用,以形成xh系统安全性工作的方法指南、技术规范、计划程序以及管理要求。二、缺乏适用于我国军民机安全性标准和规范现有的安全性标准体系结构设置不够完善，国防科技工业标准体系对于安全性标准体系部分只设置了研制和设计定型这两个阶段，其余阶段并没有设置标准项目，而装备的安全性要求需要从方案阶段就加以明确，该体系的设置难以保证wqzb在研制、使用中全面开展安全性工作。另外，标准体系中设定项目对应的支持标准较少，在顶层标准gjb900中规定的27个工作项目中，只有5项第二层次的标准，由于没有足够的支持标准，使得体系中设置的一

44、些工作项目难以在装备的研制过程中充分开展。三、缺乏飞机安全性要求和指标体系研究目前国外标准和规范中对安全性要求进行了详细论述，但由于缺乏系统的梳理、分析、工具手段和基础数据信息等原因，目前，国内军民机安全性设计、分析和评价工作的系统性、规范性、科学性和国外相比还存在较大差距，缺乏对飞机适航于安全性要求中的每个条款适用性研究，没有形成适用于我国军民机研制过程中安全性设计指标体系，因此深入分析并梳理对应的标准、规范、手册和指南等技术资料，转化、提炼出对应的关键定量或定性设计指标要求，构建飞机适航性设计指标体系，在此基础上，针对所构建的适航安全性设计指标体系，结合国内外飞机通用符合性验证方法，开展安

45、全性设计与评估验证方法研究。四、缺乏基础数据库和安全性数字化仿真条件在安全性定量设计和评估方面，波音和空客都积累了大量的飞行数据，大大提高了其第三代喷气式飞机系统的安全性。随着我国飞机安全性技术的发展和xh安全性工作的不断深入，目前暴露出基础条件方面的瓶颈，如缺少配套的基础数据库、集成环境以及专用或通用软件工具等，根据我们的研究跟踪，发达国家将飞机安全性分析技术与计算机辅助技术（cad/cae）结合起来，进行基于多学科的虚拟仿真分析方法，在此基础上，应用高效率、高精度的概率定量仿真算法，得到极不可能事件和极微小事件的概率定量仿真结果。其核心是建立复杂飞机系统的多学科虚拟仿真模型，并利用虚拟样机

46、技术（virtual,prototyping,vp）、协同仿真技术进行安全性仿真验证。但是如何利用虚拟样机技术，解决飞机系统验证面临的极不可能以及极微小事件带来的小概率验证的难题，还未见成熟的研究成果发表。五、缺乏性能与安全性综合设计分析与验证评估等研究能力和工程应用能力mil-std-882d要求军用规范和军用标准作为提出采办要求的最后手段，优先采取基于性能的标准文件，只有转化为面向性能的军事标准才能保住其重要性地位，并被允许继续沿用下去，由此可以看出飞机的性能与适航和安全性设计分析与验证评估是紧密结合的，而目前国内缺乏性能与适航和安全性设计紧密相关的综合设计分析技术，性能与安全性的协同设计

47、和验证难以开展。通过上述现状和不足分析可知，对于飞机安全性工作，必须在充分借鉴国外军民机先进经验的基础上，尽快建立安全性工作指南和程序，明确安全性要求，建立安全设计指标体系，重点突破安全性分析与评估验证的技术方法并构建有效的工具手段，形成飞机安全性设计和评估验证能力，以填补安全性设计分析与评估验证技术、手段、指南和程序方面的空白，通过定量化的安全性评估来支撑和满足安全性指标体系，为xh研制的安全性工作的顺利开展奠定基础。1.3 建设目标本项目的建设目标主要是：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

48、关键技术建设能力，为安全性标准的研究与制定提供基础性、公益性能力，以满足国防科技工业需求。1.4 项目建设内容1.4.1 总体框架图4 安全性标准研究与验证实验室总框图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）设计模型库：为基于功能建模的虚拟设计系统提供输入；2）故障模型库：为安全性分析系统提供基本故障模式的输入。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。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安全性标准研究与验证实验室运行流程如上图所示。1.基于功能建模的虚拟设计1）设计模型库输出基本功能模型；2）基于功能建模的虚拟设计系统以基本功能模型为输入构建xh功能模型；2.