САПФИР

SAPHIRE — это программный инструмент вероятностной оценки рисков и надежности. SAPHIRE означает «Программы системного анализа для практической комплексной оценки надежности» . Система была разработана для Комиссии по ядерному регулированию США (NRC) Национальной лабораторией Айдахо .

Разработка началась в середине 1980-х годов, когда NRC начал изучать две идеи: 1) информацию о вероятностной оценке риска (PRA) можно отображать и манипулировать ею с использованием современной микрокомпьютерной технологии и 2) быстрое развитие технологии PRA потребовало относительно недорогая и легкодоступная платформа для обучения студентов концепциям PRA.

История САПФИРА

1987 г. Первая версия кода под названием IRRAS (теперь известная как SAPHIRE) представила инновационный способ рисования, редактирования и анализа графических деревьев неисправностей .

1989 Выпущена версия 2, включающая возможность рисования, редактирования и анализа графических деревьев событий .

1990 г. Улучшения анализа IRRAS привели к выпуску версии 4 и формированию группы пользователей IRRAS.

1992 Создание 32-битной версии IRRAS 5 привело к сокращению времени анализа на порядок. Новые функции включали: анализ конечного состояния; пожарные, паводковые и сейсмические модули; обработка набора вырезов на основе правил; и связь дерева отказов с деревом событий на основе правил.

1997 Выпущен SAPHIRE для Windows, версия 6.x. Использование пользовательского интерфейса Windows упрощает изучение SAPHIRE. Новая функция «плагина» позволяет аналитикам расширить возможности встроенных вероятностных расчетов.

1999 г. Выпущен SAPHIRE для Windows, версия 7.x. Внесены усовершенствования в «правила связывания» дерева событий и в возможность использования двух языков в базе данных SAPHIRE.

2005 SAPHIRE для Windows, версия 8.x, находится в стадии разработки.

SAPHIRE 2008 для Windows, версия 8.x, выпущена как бета-версия.

SAPHIRE 2010 для Windows, версия 8.x, выпуск для использования правительством США и промышленностью.

Эволюция программного обеспечения и связанных с ним методов анализа привела к появлению текущего поколения инструмента SAPHIRE. Текущая база кода программного обеспечения SAPHIRE возникла в середине 1980-х годов как часть общей деятельности NRC по управлению рисками. В 1986 году началась работа над предшественником программного обеспечения SAPHIRE – этот программный пакет получил название «Интегрированная система анализа надежности и рисков» или IRRAS. IRRAS был первым IBM-совместимым инструментом анализа рисков на базе ПК, разработанным в Национальной лаборатории Айдахо , что позволяло пользователям работать с графическим интерфейсом, а не с перфокартами мэйнфрейма. Хотя версия 1 IRRAS ограничивалась анализом только деревьев отказов среднего размера, она была начальным шагом в прогрессе, который сегодня привел к созданию программного обеспечения SAPHIRE, программного обеспечения, способного работать на нескольких процессорах одновременно и способного обрабатывать чрезвычайно большие объемы данных. анализы.

использование НАСА

Исторически НАСА полагалось на наихудший случай отказа и анализ последствий для оценки безопасности . Однако у этого подхода есть проблемы, например, он является качественным и не агрегирует риски на уровне системы или миссии. 29 октября 1986 года расследование катастрофы «Челленджера» раскритиковало НАСА за то, что оно «не оценило вероятность отказа различных элементов [Шаттла]». Кроме того, в январе 1988 года расследование «Пост-Челленджера» рекомендовало «применить вероятностные подходы к оценке риска к программе управления рисками «Шаттла».

Следовательно, сейчас в НАСА используются вероятностные методы. В частности, во всех следующих проектах программное обеспечение SAPHIRE использовалось в качестве основного инструмента анализа рисков:

ПРА для Международной космической станции
ПРА для космического корабля "Шаттл"
Исследования PRA в поддержку ядерных миссий
PRA для концептуальных проектов (например, Constellation)
PRA для марсохода

Расширенный анализ

SAPHIRE содержит усовершенствованный механизм решения минимальных наборов сокращений. Этот решатель, который со временем был точно настроен и оптимизирован, имеет множество методов анализа, в том числе:

Широкое использование рекурсивных процедур.
Реструктуризация и расширение логической модели
Преобразование дополняемых элементов и обработка ветвей успеха
Логическое сокращение из-за ИСТИНЫХ или ЛОЖНЫХ домашних событий
Объединение вентилей и идентификация модулей и независимых поддеревьев
Кэширование промежуточных результатов
Булево поглощение битовой таблицы

Использование этих и других методов оптимизации привело к тому, что SAPHIRE имеет один из самых мощных механизмов анализа, используемых сегодня для вероятностной оценки рисков .

Основные вероятности событий

Общие базовые возможности вероятности событий для SAPHIRE включают:

Четыре разные модели Маркова, отражающие отказ одного компонента.
Модуль по общей причине для определения вероятности отказа по общей причине для групп, содержащих до шести резервированных компонентов.
Расчет грузоподъемности, позволяющий пользователю указать распределение нагрузки и мощности для определения P (мощность < нагрузка).
Калькулятор анализа надежности человека для определения вероятности отказа человека на основе типа задачи и совокупности факторов, влияющих на производительность.
Использование шаблонных событий, которые позволяют передавать информацию о сбоях там, где это применимо.
Метод сейсмической хрупкости, который использует соответствующий уровень ускорения землетрясения для определения вероятности отказа компонентов.
Размещайте события, чтобы установить для основных событий логически истинное или ложное значение или игнорировать событие.
Модуль определения потерь внеплощадочной электрической частоты и возможности их восстановления.

SAPHIRE был разработан для обработки больших деревьев отказов, где дерево может содержать до 64 000 базовых событий и элементов. Для работы с деревьями отказов доступны два механизма разработки и изменения дерева отказов – графический редактор и редактор иерархической логики. Аналитики могут использовать любой редактор; если логика изменена, SAPHIRE может перерисовать график дерева отказов. И наоборот, если пользователь изменяет изображение дерева отказов, SAPHIRE автоматически обновляет связанную логику. Применимые объекты, доступные в редакторах дерева отказов, включают базовые события и несколько типов вентилей, в том числе: ИЛИ, И, НО, И-НЕ и N-of-M. В дополнение к этим объектам SAPHIRE имеет уникальную функцию, известную как «таблица событий», которая позволяет пользователю группировать до восьми основных событий вместе на графике дерева отказов, тем самым уменьшая размер дерева отказов на печатной странице или экране компьютера. . Однако все эти объекты представляют собой традиционные логические модели статического типа. Модели, явно отражающие динамические или зависящие от времени ситуации, недоступны в текущих версиях SAPHIRE.

Внешние ссылки

http://saphire.inl.gov