基于弹性的体系组件重要度及恢复策略

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1、2017年9月北京航空航天大学学报September2017第43卷第9期JournalofBellingUniversilyufAeronauticsandAstronauticsV01．43No．9========================================：：=======：=：http：／／bhxb．buaa．edu．cnjbuaa@buaa．edu．cnDOI：10．13700／j．bh．1001-5965．2016．0727基于弹性的体系组件重要度及恢复策略潘星+，蒋卓，杨艳京(北京航空航天大学可靠性与系统工程学院，北京

2、100083)摘要：体系(SoS)在遭受内部或外部的干扰时性能会受到影响，体系结构作为体系设计和构建的基础，其弹性不仅是反映体系性能恢复能力的一个重要指标，更是体系演化性的重要体现。提出了一种基于弹性的体系结构评价方法，对体系的组件或系统进行重要度分析(CIMs)。首先，给出了体系结构弹性的明确定义并构建了相关的数学模型，综合权衡了性能损耗与恢复时间对体系组件重要度的影响；其次，通过分析不同的干扰事件和恢复策略，构建了基于重要度分析的体系弹性优化模型，并重点分析了其对体系性能恢复的影响；最后，以某体系结构的弹性评价为例，对本文提出的模型和方法进行了验证

3、，优化后的恢复策略使体系性能的恢复效率有显著的提高。关键词：体系结构；网络；弹性；组件重要度分析(CIMs)；恢复策略中图分类号：V57；TBll4．3文献标识码：A文章编号：1001—5965(2017)09．1713-08体系(SoS)是指为了完成一定的使命任务，由多种成员系统组成，并对其实施统一指挥控制的更高层次的系统⋯。体系结构不仪是各组成系统以及它们之间关系的描述，也是制约其设计与随时间演进的原则和指南，它影响着体系的设计和构建，并决定着最终体系的配置和能力，对其进行分析和评估是体系设计和方案选择的重要基础旧o。在受到外部打击或组成系统发生故

4、障时，健壮的体系结构可以减小其发生崩溃的可能性。目前，关于体系的研究已经成为热点，国内外学者在体系及体系工程方面开展了大量的研究，建立了许多专门进行体系研究的机构旧。，并完成』，体系设计、分析和集成等体系工程的各项研究丁作，其中涉及到多个领域，如武器装备。41、交通运输¨o和太空开发¨o等。由于体系不同于一般系统的集成，它具有复杂的体系结构、独立组成系统和动态演化性，并且在遭受内部或外部干扰时具有相应的恢复能力，因此其具备一般系统所不具备的功能，用传统的方法分析、设计和评价体系具有一定的局限性’7o。体系的设计需要在研究组成系统间关系的基础上描述并构建

5、体系结构，而体系结构的弹性是体系研究的～个重要组成部分，也是表征体系抗干扰能力和恢复能力的特性之一‘8。。虽然现有体系研究已经逐渐成熟，但是体系结构弹性的研究尚处于发展阶段。目前关于弹性的研究主要集中在复杂系统方面，认为弹性由组件或系统故障后进行修复，其性能恢复的程度和速度所决定的；同时，系统或组件的恢复策略也被认为是影响弹性的关键"。⋯。也就是说，体系或系统弹性研究需要关注以下2点：①干扰对体系或系统造成的负面影响，可以用目标系统被破坏前后性能水平的变化来衡量；②恢复策略，恢复被破坏的系统或组件所消耗资源的数量。此外，还有很多研究也与弹性相关，这些文

6、献往往更收稿日期：20164}9-08；录用13期：2016—12—30；网络出版时间：2017-02-1009：12网络出版地址：WWWenki．net／kcms／dctail／11．2625．V．201702100912．001．html基金项目：国家自然科学基金(71171008，71571004)$通讯作者：E-mail：panxing@buaa．edu．cn引用格式：潘星，蒋卓，扬艳京．基于弹性的体系组件重要度及恢复策略Ⅳ7北京航空航天大学学报，2017，43(9j：1713-1720PANX．nANcz，YANGYJ．Resilience—

7、basedcomponentimportanceandreooverystrategytotsystem—of-systems￡J]．JouⅢ=lofBeijingUniversity“AeronauticsandAstronautics，2017，43(9)：j713一J720(inChinese)1714北京航空航天大学学报加关注弹性模型构建Ⅲ训或弹性指标确定¨3。“1。这也为后续体系结构弹性的研究奠定了基础，但关于体系结构弹性的物理含义，以及如何定量评价其弹性还需要进一步深入探讨。本文首先分析了体系结构的弹性及体系性能变化的过程；然后建立了量化体

8、系结构弹性的数学模型，并通过体系结构组件重要度分析(CIMs)，为选择和改进体系的构建方案提供