Abstract
Hardware-software systems are widely used now and must be safe and reliable. Manual analysis of risks for structural complex systems is very expensive, so formal automated methods are required. The most important aspect here is the possibility to describe safety requirements in terms used in safety theory, such as Markov chains or logic-probabilistic functions, since for the decades of development of the theory, a large number of very useful results have been accumulated. Different approaches to assessing safety of systems do not compete, but complement each other, so having some universality in describing safety requirements is a very valuable quality. In this article, we demonstrate the advisability of using the AADL modeling language and its extension Error Model Annex to describe safety requirements of a system under design. First, we describe a mathematical model of safety requirements expressible in AADL Error Model Annex. Next, we present algorithms to perform the following automated risk analysis on the base of AADL models: Fault Tree Analysis (including calculation of minimal cut sets and ranking of primary events with respect to different relevant importance measures), Failure Mode and Effects Analysis, and Markovian Analysis. At last, we consider an example of a real avionic system. We present an architecture of an AADL model of the system under design and describe how to develop Error Model Annex specifications for the model. With the help of risk analysis, we show how one can identify, localize and fix a bug in the architecture of the system on the design stage of the system development. All presented algorithms are implemented in MASIW framework for design of modern avionics systems.
Highlights
Для обеспечения безопасности в Avionics FullDuplex Switched Ethernet (AFDX) применяется резервирование: для каждого виртуального канала используются два независимых физических маршрута, по каждому из которых передаются идентичные копии сообщения
The most important aspect here is the possibility to describe safety requirements in terms used in safety theory, such as Markov chains or logic-probabilistic functions, since for the decades of development of the theory, a large number of very useful results have been accumulated
We demonstrate the advisability of using the Analysis & Design Language (AADL) modeling language and its extension Error Model Annex to describe safety requirements of a system under design
Summary
Основным методом логико-вероятностного анализа (ЛВА) [7], [9], [10], [13], [19], [25] является сопряжение методов математической логики и теории вероятности. Исходя из поставленной цели (изучение надежности, безопасности) для исследуемой системы определяются высказывания об элементах системы и вероятность того, что данное высказывание верно (неверно). На этом этапе первую часть анализа составляет структуризация системы, приводящая к выделению отдельных элементов, высказывания о которых приобретают характер терминальных. На следующем этапе логическая формула отказа/опасного состояния системы должна быть преобразована в вероятностную функцию. Достоинства ЛВА: простота и доступность для понимания; наглядность; не слишком большой объем; возможность использования различных уровней абстракции; возможность автоматизации значительной части анализа при наличии формальной модели системы. Исследуемая на предмет безопасности система может быть описана в виде вероятностного автомата, содержащего особые состояния, соответствующие отказам (или опасным состояниям). Во многих случаях можно считать, что будущее технической системы определяется ее текущим состоянием, так что построенный вероятностный автомат является марковской цепью и к нему применимы все результаты теории марковских цепей. Ни марковский анализ, ни логико-вероятностный анализ не имеют неоспоримых преимуществ друг перед другом, и должны использоваться как взаимно дополняющие
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a call
