復(fù)雜系統(tǒng)任務(wù)可靠性分析的EOOPN模型

吳昕陽， 武小悅

（國防科技大學(xué) 信息系統(tǒng)與管理學(xué)院，湖南 長沙410073）

復(fù)雜系統(tǒng)的任務(wù)可靠性是指系統(tǒng)在執(zhí)行系統(tǒng)任務(wù)時，在規(guī)定任務(wù)剖面內(nèi)完成規(guī)定任務(wù)的能力。目前，復(fù)雜系統(tǒng)任務(wù)可靠性建模分析方法主要有以下3類：①基于狀態(tài)空間的方法，主要是基于Markov模型的方法［1］。該方法在分析復(fù)雜系統(tǒng)時，會面臨空間爆炸的問題。②基于組合模型的方法主要包括二元決策圖（binary decision diagram，BDD）、可靠性框圖（reliability block diagram，RBD）和故障樹（fault tree，F(xiàn)T）模型［2－3］。其缺點是難以考慮任務(wù)單元的維修活動。③仿真方法。它能夠避免上述問題，但是存在建模過程難以規(guī)范化，仿真計算量大的問題。

面向 對 象 的Petri網(wǎng)（object oriented Petri net，OOPN）在一定程度上降低了模型復(fù)雜性，已被廣泛應(yīng)用于各種復(fù)雜系統(tǒng)的可靠性建模［4－5］。OOPN模型的基本思想是將系統(tǒng)映射為相互協(xié)作的對象，并對各個對象的行為以及對象之間的通信關(guān)系進行建模。但是，現(xiàn)有的OOPN模型由于其元素有限、結(jié)構(gòu)關(guān)系相對簡單，在復(fù)雜系統(tǒng)可靠性建模時依然存在一些不足。包括：①多為2層次模型［6－7］，隨著系統(tǒng)組成部件的增多，仍面臨狀態(tài)空間爆炸的可能；②僅使用單一類型的變遷［8］，難以直觀地描述復(fù)雜的邏輯關(guān)系，不利于模型的重用和模型結(jié)構(gòu)的相對獨立。

針對組成復(fù)雜系統(tǒng)子系統(tǒng)或部件多、呈現(xiàn)層次性和邏輯關(guān)系類型多的特點，本文提出了一種擴展的面向?qū)ο蟮腜etri網(wǎng)模型（EOOPN），它將系統(tǒng)定義為可以嵌套子網(wǎng)的多層次網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。子網(wǎng)間通過消息進行通信與協(xié)作。子網(wǎng)類似于OOPN，但區(qū)別于OOPN，使用擴展的著色Petri網(wǎng)表示單個系統(tǒng)內(nèi)部的行為。……