基于结构本质安全的复杂系统组元作用机理研究

安全事故一直伴随着人类的发展，复杂系统事故征兆的潜在性和系统结构的复杂性使得其事故致因变得错综复杂，通过系统组元作用机理的研究分析事故机制是研究复杂系统安全问题的难点。本项目本着机理-模型-算法-机理的闭环研究思路，通过理论研究与应用研究相结合揭示复杂系统微观层面的危险源动态传导和非线性耦合规律，阐明复杂系统安全信息辐射机制。采用CFD软件对危险源传导和安全信息辐射进行定性分析，采用动态Multi-Agent方法和Copula相关结构的Monte Carlo技术对危险源传导和耦合进行当量计算。通过构建危险源传导模型和安全信息辐射模型，探索传导与耦合引起的复杂系统正熵增加及结构突变、安全辐射引起的复杂系统负熵增加及耗散结构的形成问题，设计复杂系统结构本质安全判据算法，并应用于某型飞机系统的安全管理中，为复杂系统运行安全预警机制的建立和运行安全隐患的排查提供新途径和新方法。

安全事故一直伴随着人类的发展，复杂系统事故征兆的潜在性和系统结构的复杂性使得其事故致因变得错综复杂，通过系统组元作用机理的研究分析事故机制是研究复杂系统安全问题的难点。本项目本着机理—模型—算法—机理的闭环研究思路，通过理论研究与应用研究相结合揭示复杂系统微观层面的危险源动态传导和非线性耦合规律，阐明复杂系统安全信息辐射机制。 首先，在复杂系统内危险源的动态传导及非线性耦合机理研究方面，提出了一种更加适合复杂系统组元作用研究的新事故致因理论——“认知-约束”模型，在构建风险熵、风险涌现概念的基础上分析了事故系统风险涌现动力学机制、风险涌现定量测度，系统的描述了风险传导与非线性耦合并建立起数学模型与仿真分析模型；在复杂系统安全信息辐射机制研究方面，定义了安全信息辐射的基本概念、基本原理，分析了安全信息辐射的主要影响因素、辐射模态等，构建了基于信息论的安全信息辐射模型；在组元相互作用对系统结构本质安全的影响规律研究方面，从系统安全熵“流程-突变”角度出发，构建复杂系统结构状态描述模型和稳定性表征判据算法，通过危险耦合传导GERT网络模型的构建、量化求解扩展分析研究危险传导与耦合对结构本质安全的影响规律，分析复杂系统不同初始状态、不同本质安全度、不同网络结构状态下安全信息辐射对结构本质安全的影响规律，并构建基于约束熵的事故系统致因节点崩溃控制策略以更好的进行事故系统的崩溃控制；在应用研究方面，运用本课题构建的模型进行了某单位飞行事故系统案例分析、某飞行单位安全控制策略分析、某型飞机危险高度俯冲科目安全性分析等多例实证研究，为复杂系统运行安全预警机制的建立和运行安全隐患的排查提供新途径和新方法。