Reliability analysis of non-coherent systems based on structure function methods
Autor práce: Ing. Peter SedláčekŠkoliteľ: doc. Ing. Miroslav Kvaššay, PhD.
Dátum obhajoby: 19.8.2021
Študijný program: aplikovaná informatika
Oponent 1: Assoc. Prof. Ing. Nicolae BRINZEI, PhD.
Oponent 2: prof. Ing. Radim BRIŠ, CSc.
Oponent 3: prof. Ing. Aleš JANOTA, PhD. EurIng.
Slovenský abstrakt:
Spoľahlivosť je jednou z charakteristík systémov, ktoré majú veľkú dôležitosť v súčasnosti,
keďže zlyhania systémov môžu mať fatálne následky. V našej práci sa zameriavame na
analýzu nekoherentných viacstavových systémov reprezentovaných vo forme štruktúrnej
funkcie. Táto funkcia nám umožňuje popísať závislosť funkčnosti systému od funkčnosti
jednotlivých komponentov. Keďže reálne systémy často pozostávajú z veľkého množstva
komponentov, je potrebné reprezentovať štruktúrnu funkciu efektívnym spôsobom.
Za týmto účelom používame viac-hodnotový rozhodovací diagram. Samotná analýza
systému popísaného pomocou štruktúrnej funkcie pozostáva z hľadania kritických stavov
a výpočtu charakteristík systému a jeho komponentov. Jedným z tradičných nástrojov na
túto analýzu je orientovaná parciálna logická derivácia. V rámci našej práce sme navrhli
jej využitie pre analýzu nekoherentných viac-stavových systémov. Ďalším relevantným
problémom v spoľahlivostnom inžinierstve je problém neúplne definovanej štruktúrnej
funkcie, keďže pri mnohých reálnych systémoch nemáme k dispozícii úplnú informáciu
o analyzovanom systéme. Za týmto účelom je možné využiť nástroje dolovania dát na
vytvorenie rozhodovacieho stromu. Tento je následne možné redukovať na štruktúrnu
funkciu vo forme rozhodovacieho diagramu. V rámci práce popísujeme algoritmus
redukcie rozhodovacieho stromu na rozhodovací diagram. V ďalšej časti práce sa
venujeme analýze spoľahlivosti softvéru. Existuje viacero prístupov k analýze softvéru.
V našej práci sme sa rozhodli analyzovať zdrojový kód, ten reprezentovať vo forme
abstraktného syntaktického stromu a z neho vytvoriť spoľahlivostný model. Použitie
všetkých navrhnutých prístupov a metód je demonštrované na konkrétnych príkladoch,
najmä systémov s ľudským faktorom, čo je typický príklad nekoherentného systému.
Kľúčové slová: analýza spoľahlivosti, viac-hodnotový rozhodovací diagram, nekoherentný systém, ukazovatele dôležitosti, neúplne definovaná štruktúrna funkcia, spoľahlivosť
softvéru
Anglický abstrakt:
Reliability is one of system characteristics that have great importance in these days as
consequences of system failure can be fatal in some cases. In our thesis, we are focusing
on analysis of non-coherent multi-state systems represented in a form of structure
function. This function allows us to express dependency of system performance on
performance of its components. As real systems usually consists of large amount of
components, it is necessary to represent structure function in an efficient way. For this
purpose, we are using multi-valued decision diagrams. The analysis of a system described
in a form of structure function consists of search for critical states and calculation of
system characteristics and characteristics of system components. Direct partial logical
derivative is one of typical tools used to perform this analysis. In our work, we propose
its usage for analysis of non-coherent systems. The other relevant problem in reliability
engineering is the problem of incompletely specified structure function, as in many real
systems we do not have full information about analysed system. One of the approaches
to solve this is the usage of methods of data mining to construct decision tree. It is
possible to reduce this tree into structure function in a form of decision diagram. In
our work, an algorithm for this reduction is described. The next part of our thesis
focuses on software reliability. We decided to analyse source code, represent it in a
form of abstract syntax tree and use it to construct reliability model. The usage of the
proposed approaches and methods is demonstrated in specific cases, mainly for systems
with human factor, as they are typical examples of non-coherent systems.
Keywords: reliability analysis, multi-valued decision diagram, non-coherent system,
importance measures, incompletely specified structure function, software reliability
Autoreferát dizertačnej práce
Text práce