前言

科學技術的飛速發展和新技術革命的興起，使得現代的各種軟硬件系統越來越復雜。這種復雜性涵蓋系統的靜態結構、動態特性、工作條件和功能層次等多個方面，因此對系統可靠性的研究變得越來越困難。軟硬件綜合系統通常包含多個功能模塊和多層結構。每個模塊和層次都由不同的部件或子功能組成，部分部件或子功能的失效并不代表整個系統的失效。同時，系統內子系統間或部件間的關系又較為密切，關聯性強，影響因素眾多且影響程度不一，因此通常具有比較復雜或特殊的動態特性，如系統失效形式。此外，這類系統的軟件密集型發展趨勢及伴隨而來的自適應行為的凸顯，要求系統必須具備在高度動態的工作條件下正常運行的能力。現有研究已經證明工作條件的變化會對系統的可靠性產生不同的影響。這些影響條件既包括溫度、濕度和電壓等環境條件，也包括操作人員或維修人員的操作、生理狀況等人因條件。綜上所述，軟硬件綜合系統承載的信息量越大，其重要性就越髙，應用范圍就越廣，一旦系統失效，所帶來的損失將是巨大的，甚至是災難性的。如果能夠準確、有效地對系統的可靠性進行研究，并在此基礎上給出一套切實可行的試驗及分析方法，則無論是對正確估計實際系統的性能，還是對進行可靠性增長設計，以及減少投資、降低風險，都具有極為重要的意義。

本書是關于軟硬件綜合系統軟件需求建模及可靠性綜合試驗、分析、評價技術的著作，全面系統地介紹了可靠性基礎理論及可靠性綜合試驗、分析、評價技術。全書共13章。第1章介紹了可靠性理論的發展、幾個基本概念、常規可靠性的數學表征、軟件工程與軟件可靠性、傳統系統可靠性建模與分析、軟硬件綜合系統可靠性、確信可靠度等內容。第2、3章介紹了軟件缺陷、故障及失效的相關內容，以及軟件測試技術。第4章介紹了軟件缺陷模式及軟件需求缺陷模式概念，并對這兩個概念的核心三要素，即場景、缺陷和解決方案進行了詳細介紹。第5章介紹了軟件需求缺陷模式本體表示，包括單葉節點軟件需求缺陷模式表示和多葉節點軟件需求缺陷模式表示。第6章介紹了多本體需求知識框架的建立。本書基于實踐經驗，選取軟硬件綜合系統中的航電系統進行上述框架的建立。該框架由航電系統泛化本體、任務本體、領域本體和應用本體等組成。實例驗證部分詳細介紹了考慮地理環境因素的無人機飛行控制與管理系統軟件需求抽取本體構建及評價過程。第7章介紹了基于多本體需求知識框架的軟件需求抽取。這一方法克服了現有方法中存在的需求規約不充分、部分利益相關者參與度不足及需求易變性等問題。案例部分介紹了采用對比實驗的方法驗證本章提出的基于本體的需求抽取方法的全過程，并驗證了該方法的有效性。第8章介紹了可靠性試驗，內容包括可靠性試驗類型、可靠性鑒定試驗及傳統可靠性試驗的不足。第9章介紹了軟硬件綜合系統可靠性綜合試驗技術，內容包括可靠性試驗的任務剖面信息擴充、軟硬件綜合系統可靠性綜合試驗設計等。第10章介紹了軟硬件綜合系統可靠性綜合試驗的軟件測試用例優化，內容包括基于CMC的軟硬件綜合系統狀態模型構建和不同情況下的軟件測試用例優化技術等。第11章介紹了軟硬件綜合系統可靠性分析，內容包括用于研究穩態可靠性的基于HSRN的系統可靠性分析和用于研究瞬時可靠性的基于Markov過程的系統可靠性分析，以及基于飛行剖面的任務可靠性模型構建及任務可靠性評估。第12章介紹了軟硬件綜合系統安全性分析，內容包括一般性的軟件系統安全性分析、軟件系統級FMEA知識本體構建、軟件系統級模糊FMEA、軟硬件綜合FMEA。實例驗證部分介紹了將軟件系統級分析方法應用于某型無人機飛行控制與管理系統軟件的全過程，并驗證了該方法的有效性。第13章介紹了基于確信可靠度的軟硬件綜合系統可靠性評價。實例驗證部分介紹了以某軟硬件綜合系統的子系統為實驗對象進行基于確信可靠度的可靠性評價的全過程，并驗證了該方法的有效性。

由此可見，本書內容較為豐富，理論結合實際，實用性強。本書融合了編著者從事可靠性工作近20年的經驗和體會，可為廣大可靠性專業人員及科技工作者提供參考。

衷心感謝工業和信息化部電子第五研究所的劉杰研究員和紀春陽研究員對本書提出的寶貴意見，同時向為編著本書時提供參考文獻的作者表示謝意，向為本書出版發行做了大量工作的電子工業出版社有關領導和同志表示衷心的感謝。

由于編寫時間緊，加之編著者經驗和知識有限，書中難免有疏漏之處，敬請讀者批評指正。

編著者

2021年4月于廣州