瓦卡尔·艾哈迈德；奥斯曼·哈桑；索菲涅·塔哈尔 形式可靠性建模与分析：一项调查。 （英语） Zbl 1344.68200号 Michael Kohlhase（编辑）等人，《智能计算机数学》。2016年7月25日至29日，第九届国际会议，CICM 2016，波兰比亚莱斯托克。诉讼程序。查姆：施普林格（ISBN 978-3-319-42546-7/pbk；978-3-316-42547-4/电子书）。计算机科学讲义9791。《人工智能讲义》，132-147（2016）。 概述：可靠性是一个总括概念，包含了系统的许多关键特性，包括可靠性、可维护性、安全性、可用性、机密性和完整性。已经开发了各种可靠性建模技术，以有效地捕获系统随时间变化的故障特征。传统上，可靠性模型是使用纸笔校对方法和基于计算机的仿真工具进行分析的，但由于其固有的不精确性限制，其结果不可信。使用形式化方法的概率分析支持的最新发展使得准确和严格的可靠性分析成为可能。因此，在运输、航空航天和健康等安全关键领域，广泛提倡使用形式化方法进行可靠性分析。考虑到主流形式化方法的互补优势，如定理证明和模型检查，以及判断最合适的各种可靠性模型给定可靠性模型的形式化技术不是一项简单的任务。在本文中，我们全面回顾了现有的形式可靠性分析技术及其在处理特定可靠性模型时的优缺点。有关整个系列，请参见[Zbl 1342.68025号]. MSC公司： 68吨15 定理证明（演绎、解析等）（MSC2010） 60年第68季度 规范和验证（程序逻辑、模型检查等） 68问题85 并发和分布式计算的模型和方法（进程代数、互模拟、转换网等） 87年第68季度 计算机科学中的概率（算法分析、随机结构、相变等） 68-02 与计算机科学有关的研究展览会（专著、调查文章） 关键词：可靠性框图；故障树；马尔可夫链；Petri网；模型检查；高阶逻辑；定理证明 软件：清爽；CPN/工具；MRMC公司；霍尔；NuSMV公司；马尔可夫模型 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{W.Ahmed}等人，Lect。票据计算。科学。9791、132--147（2016年；Zbl 1344.68200） 全文： 内政部 arXiv公司 参考文献： [1] Avizienis，A.，Laprie，J.C.，Randell，B.：可靠性的基本概念。技术报告CS-TR-739，英国纽卡斯尔大学（2001）。http://pld.ttu.ee/IAF0530/16/avi1.pdf [2] Spitzer，C.R.，Spitzer，C.：《数字航空电子手册》。CRC出版社，博卡拉顿（2000） [3] Al-Kuwaiti，M.，Kyriakopoulos，N.，Hussein，S.：网络可靠性、容错性、可靠性、安全性和生存性的比较分析。Commun公司。Surv公司。教程11（2），106–124（2009）·doi:10.1109/SURV.2009.090208 [4] 威布尔：（2015）。http://www.weibull.com/hotwire/issue26/relbasics26.htm [5] 采平，M.：可靠性框图。摘自：乔伊平，M.（编辑）《电力系统可靠性评估》，第119-123页。施普林格，海德堡（2011）·doi:10.1007/978-0-85729-688-79 [6] Vesely，W.E.，Goldberg，F.F.，Roberts，N.H.，Haasl，D.F.：故障树手册（NUREG-0492）。技术报告，美国核管理委员会（1981年） [7] 吉尔克斯，W.R.：马尔可夫链蒙特卡罗。威利，纽约（2005年）·doi:10.1002/04700181815.b2a14021 [8] Trivedi，K.S.，Malhotra，M.：可靠性和可执行性技术和工具：调查。摘自：Walk，B.，Spaniol，O.（编辑）Messung，Modellierung und Bewertung von Rechen-und Kommunikationssystemen，第27-48页。施普林格，纽约（1993）·doi:10.1007/978-3-642-78495-83 [9] Bernardi，S.、Merseguer，J.、Petriu，D.C.：用UML指定的软件系统的可靠性建模和分析。ACM计算。Surv公司。45(1), 1–48 (2012) ·Zbl 1293.68075号 ·数字对象标识代码：10.1145/2379776.2379778 [10] Venkatesan，L.，Shanmugavel，S.，Subramaniam，C.等人：关于无线传感器网络建模和增强可靠性的调查。有线。传感器净值。5（03），41-51（2013）·doi:10.4236/wsn.2013.53006 [11] Trivedi，K.S.：概率统计与可靠性、排队和计算机科学应用。霍博肯·威利（2008）·Zbl 1344.60003号 [12] Fugua，N.：马尔可夫分析方法对可靠性、可维护性和安全性的适用性。Reliab公司。分析。美分。起始页10（2），1-8（2003） [13] Distefano，S.，Xing，L.：系统可靠性建模的新方法：动态可靠性框图。摘自：可靠性和可维护性研讨会，第189-195页。IEEE（2006）·doi:10.1109/RAMS.2006.1677373 [14] Peterson，J.L.：Petri网理论和系统建模。Prentice Hall，Upper Saddle River（1981年）·Zbl 0461.68059号 [15] Zhong，D.，Qi，Z.：一种基于petri网的web服务可靠性预测方法。收录：Meersman，R.，Tari，Z.，Herrero，P.（编辑）OTM 2006研讨会。LNCS，第4277卷，第116-125页。斯普林格，海德堡（2006）·doi:10.1007/11915034_34 [16] Yang，X.，Li，J.，Liu，W.，Guo，P.：风力涡轮机液压变桨系统的Petri网模型和可靠性评估。能源4（6），978–997（2011）·doi:10.3390/en4060978 [17] Kumar，G.，Jain，V.，Gandhi，O.：使用基于分解方法的随机petri网建模进行机械系统的可靠性和可用性分析。国际J.Reliab。资格。安全工程师19（01），1-39（2012）·doi:10.1142/S0218539312500052 [18] Jian，S.、Shaoping，W.、Yaoxing，S.：基于Petri网的容错服务器系统可用性模型。摘自：机器人、自动化和机电一体化，第444-449页。IEEE（2008年）·doi:10.1109/RAMECH.2008.4681434 [19] Dugan，J.B.，Ciardo，G.：复制文件系统的随机petri网分析。柔和。工程15（4），394–401（1989）·Zbl 0679.68117号 ·数字对象标识代码：10.1109/32.16600 [20] 曾凯，L.、永红，L.，Ju，L.：海底环形防喷器的可用性和可靠性分析。摘自：国际能源会议，第25卷，第73-76页。科学与工程研究支持协会（2013） [21] Beirong，Z.，Xiaowen，X.，Wei，X.：基于广义随机petri网的设备可用性建模与分析。Res.J.应用。科学。工程技术。4(21), 4362–4366 (2012) [22] 海纳·M、赫拉吉·M、刘·F、罗尔·C、施瓦里克·M：史努比——一种统一的petri网工具。收录：Haddad，S.，Pomello，L.（编辑）PETRI NETS 2012。LNCS，第7347卷，第398-407页。斯普林格，海德堡（2012）·Zbl 06076647号 ·doi:10.1007/978-3-642-31131-422 [23] Beaudouin-Lafon，M.等人：CPN/Tools：用于编辑和模拟彩色petri网的工具，ETAPS工具演示与TACAS相关。收录：Margaria，T.，Yi，W.（编辑）TACAS 2001。LNCS，第2031卷，第574-577页。施普林格，海德堡（2001）·Zbl 0978.68758号 ·doi:10.1007/3-540-45319-9_39 [24] Wei，B.，Lin，C.，Kong，X.：云计算虚拟数据中心的可靠性建模与分析。摘自：《高性能计算与通信》，第784-789页。IEEE（2011）·doi:10.1109/HPCC.2011.111 [25] Guimarães，A.，Maciel，P.，Matos Jr.，R.，Camboim，K.：利用可靠性重要性进行冗余通信网络的可靠性分析。收录于：《信息与网络技术》，第4卷，第12-17页。IACSIT出版社（2011） [26] Omidi，A.，Moradi，S.：基于可靠web服务的互联网投票系统的建模和定量评估。摘自：《计算机与通信工程》，第825-829页。IEEE（2012）·doi:10.1109/ICCCE.2012.6271332 [27] Lijie，C.，Tao，T.，Xianqiong，Z.，Schnieder，E.：使用有色Petri网验证列车控制系统中的安全通信协议。Reliab公司。工程系统。安全。100, 8–18 (2012) ·doi:10.1016/j.ress.2011.12.010 [28] Li，Y.Z.，Yi，H.Y.：基于随机petri网的物流服务供应链可靠性计算方法。国际J u和电子服务。科学。Technol公司。7(1), 103–112 (2014) ·doi:10.14257/ijunesst.2014.7.1.10 [29] Robidoux，R.，Xu，H.，Xing，L.，Zhou，M.：使用有色petri网对动态可靠性框图进行自动建模。系统。人类网络。A部分系统。Hum.40（2），337–351（2010）·doi:10.1109/TSMCA.2009.2034837 [30] Nebel，S.，Bertsche，B.：使用扩展有色随机petri网航天案例研究的作战可用性和后勤建模和仿真方法。摘自：可靠性和可维护性研讨会，第434-439页。IEEE（2008） [31] Sadou，N.，Demmou，H.：用petri网对离散事件动态系统进行可靠性分析。Reliab公司。工程系统。安全。94(11), 1848–1861 (2009) ·doi:10.1016/j.ress.2009.06.006 [32] Balakrishnan，M.，Trivedi，K.S.：具有交替路由的通信网络应用可靠性分析的随机petri网。Reliab公司。工程系统。安全。52(3), 243–259 (1996) ·doi:10.1016/0951-8320（95）00132-8 [33] Radev，D.，Rashkova，E.，Denchev，V.：用随机petri网分析马尔可夫报酬模型。摘自：计算机系统和技术国际会议，第1-6页。ACM（2008） [34] Kohlík，M.：基于petri网和马尔可夫链的可靠性模型（2009） [35] Zhu，L.，Yu，F.R.，Ning，B.，Tang，T.：使用WLAN的基于通信的列车控制系统中的服务可用性分析。摘自：《通讯》，第1383-1387页。IEEE（2012）·doi:10.1109/ICC.2012.6364550 [36] Jindal，V.，Dharmaraja，S.，Trivedi，K.S.：蜂窝网络生存性分析的马尔可夫建模方法。《国际执行工程杂志》7（5），429（2011） [37] Schoenen，R.，Yanikomeroglu，H.：使用随机petri网和需求控制的用户互操作扩展对蜂窝网络进行Erlang分析。摘自：全球传播会议，第298-303页。IEEE（2013）·doi:10.1109/GLOCOMW.2013.6825003 [38] Youness，O.，Elkilani，W.，El Wahed，W.A.，Torkey，F.：一种用于通信网络协议性能评估的稳健方法。摘自：通信网络和服务研究会议，第1-10页。IEEE（2006）·doi:10.1109/CNSR.2006.11 [39] Christodoulou，S.，Zhou，M.：光纤数据分布式接口（FDDI）网络建模和性能分析的petri网方法。摘自：新兴技术和工厂自动化，第373–380页。IEEE（1994） [40] Ibe，O.C.，Choi，H.，Trivedi，K.S.：客户端-服务器系统的性能评估。平行配送系统。4(11), 1217–1229 (1993) ·Zbl 05107878号 ·数字对象标识代码：10.1109/71.250101 [41] Tunik，A.，Kharlashkin，I.：分布式计算系统通信网络性能评估的形式主义方法。收录于：《工业电子》，第2卷，第874-878页。IEEE（1992）·doi:10.10109/ISIE.1992.279721 [42] Sun，X.，Lin，C.，Liu，W.，Xiao，Y.：使用随机petri网评估分布式服务的生存性。摘自：《中国的通信与网络》，第1-5页。IEEE（2009）·doi:10.1109/CHINACOM.2009.5339706 [43] Zeng，W.，Hong，Z.G.：基于SPN的多用户LEO卫星网络性能分析。摘自：《机器学习与控制论》，第3卷，第1425-1429页。IEEE（2011）·doi:10.1109/IMCLC.2011.6016850 [44] Choi，H.，Kulkarni，V.G.，Trivedi，K.S.：马尔可夫再生随机petri网。性能评估。20(1), 337–357 (1994) ·doi:10.1016/0166-5316（94）90021-3 [45] Baier，C.，Katoen，J.P.：模型检验原理。麻省理工学院出版社，剑桥（2008）·Zbl 1179.68076号 [46] Lin，C.M.，Yang，C.W.，Teng，H.K.，Chung，M.C.，Lang，K.C.，Ten，H.F.：使用PRISM建模CAN网络。摘自：《工业信息学》，第390-394页。IEEE（2010） [47] Hermanns，H.、Katoen，J.P.、Meyer-Kayser，J.、Siegle，M.：ETMCC：马尔可夫链的模型检验性能特性。《可靠系统和网络》，第1页。IEEE（2003）·doi:10.1109/DSN.2003.120982 [48] Pervez，U.、Hasan，O.、Latif，K.、Tahar，S.、Gawanmeh，A.、Hamdi，M.S.：使用PRISM对典型的基于FHIR标准的电子健康系统进行形式可靠性分析。摘自：《电子健康网络、应用程序和服务》，第43-48页。IEEE（2014）·doi:10.1109/HealthCom.2014.7001811 [49] Pervez，U.、Mahmood，A.、Hasan，O.、Latif，K.、Gawanmeh，A.：使用PRISM对基于设备互操作中间件（DIM）的电子健康系统进行正式可靠性分析。摘自：电子健康网络、应用程序和服务，第1-6页。IEEE（2015） [50] Gomes，A.、Mota，A.、Sampaio，A.、Ferri，F.、Buzzi，J.：通过概率模型检查进行基于系统模型的安全评估。在：Margaria，T.，Steffen，B.（编辑）ISoLA 2010，第一部分，LNCS，第6415卷，第625–639页。斯普林格，海德堡（2010）·Zbl 05854335号 ·doi:10.1007/978-3642-16558-0_50 [51] Gopinath，K.，Elerath，J.，Long，D.：具有概率模型检查的磁盘子系统可靠性建模。技术报告，技术报告UCSC-SSRC-09-05，加州大学圣克鲁斯分校（2009）。http://www.crss.ucsc.edu/media/papers/ssrctr-09-05.pdf [52] Ge，X.，Paige，R.F.，McDermid，J.A.：使用PRISM分析系统故障行为。参见：《安全软件集成和可靠性改进指南》，第130–136页。IEEE（2010）·doi:10.1109/SSIRI-C.2010.32 [53] Peng，Z.，Lu，Y.，Miller，A.，Johnson，C.，Zhao，T.：分析单个卫星系统可靠性、可用性和可维护性的概率模型检查方法。摘自：建模研讨会，第611-616页。IEEE（2013）·doi:10.1109/EMS.2013.102 [54] Bozzano，M.、Cimatti，A.、Katoen，J.-P.、Nguyen，V.Y.、Noll，T.、Roveri，M.：COMPASS方法：航空航天系统的正确性、建模和性能。在：Buth，B.，Rabe，G.，Seyfarth，T.（编辑）SAFECOMP 2009。LNCS，第5775卷，第173-186页。斯普林格，海德堡（2009）·Zbl 05615935号 ·doi:10.1007/978-3-642-04468-7_15 [55] Cimatti，A.、Clarke，E.、Giunchiglia，E.、Jiunchigla，F.、Pistore，M.、Roveri，M.，Sebastiani，R.、Tacchella，A.：NuSMV 2：符号模型检查的开源工具。收录：Brinksma，E.，Larsen，K.G.（编辑）CAV 2002。LNCS，第2404卷，第359-364页。斯普林格，海德堡（2002）·Zbl 1010.68766号 ·doi:10.1007/3-540-45657-0_29 [56] Katoen，J.P.、Khattri，M.、Zaprev，I.S.：马尔可夫奖励模型检查器。摘自：《系统定量评估》，第243-244页。IEEE（2005）·doi:10.1109/QEST.2005.2 [57] Norman，G.，Parker，D.，Kwiatkowska，M.，Shukla，S.：使用PRISM评估NAND多路复用的可靠性。计算。辅助设计。集成。循环。系统。第24（10）页，1629–1637页（2005年）·Zbl 05449133号 ·doi:10.1109/TCAD.2005.852033 [58] Norman，G.，Parker，D.：定量验证：及时性的正式保证。可靠性和性能。技术报告（2014） [59] 从化，Z.，Meiling，C.：基于连续时间马尔可夫链的快速安全协议分析。Commun公司。中国10（8），137-149（2013）·doi:10.1109/CC.2013.6633752 [60] Hurd，J.：概率算法的形式验证。英国剑桥大学博士论文（2002年）·Zbl 1013.68193号 [61] Mhamdi，T.，Hasan，O.，Tahar，S.：关于HOL中lebesgue积分理论的形式化。收录：Kaufmann，M.，Paulson，L.C.（编辑）ITP 2010。LNCS，第6172卷，第387-402页。斯普林格，海德堡（2010）·Zbl 1291.68362号 ·doi:10.1007/978-3-642-14052-5-27 [62] Hölzl，J.，Heller，A.：《伊莎贝尔·霍尔》中测度理论的三章。收录人：van Eekelen，M.，Geuvers，H.，Schmaltz，J.，Wiedijk，F.（编辑）ITP 2011。LNCS，第6898卷，第135–151页。斯普林格，海德堡（2011）·Zbl 1342.68287号 ·doi:10.1007/978-3-642-22863-6_12 [63] Hasan，O.，Patel，J.，Tahar，S.：使用定理证明对组合电路进行形式可靠性分析。J.应用。日志。9(1), 41–60 (2011) ·Zbl 1217.94140号 ·doi:10.1016/j.jal.2011.01.002 [64] Hasan，O.，Tahar，S.，Abbasi，N.：使用定理证明进行形式可靠性分析。事务处理。计算。59(5), 579–592 (2010) ·Zbl 1366.94784号 ·doi:10.1109/TC.2009.165 [65] Abbasi，N.，Hasan，O.，Tahar，S.：使用连续随机变量的形式寿命可靠性分析。收录：Dawar，A.，de Queiroz，R.（编辑）WoLLIC 2010。LNCS，第6188卷，第84-97页。斯普林格，海德堡（2010）·Zbl 1306.90040号 ·doi:10.1007/978-3-642-13824-9_8 [66] Ahmed，W.、Hasan，O.、Tahar，S.、Hamdi，M.S.：油气管道的正式可靠性分析。收录人：Watt，S.M.、Davenport，J.H.、Sexton，A.P.、Sojka，P.、Urban，J.（编辑）CICM 2014。LNCS，第8543卷，第30-44页。施普林格，海德堡（2014）·Zbl 1304.68151号 ·doi:10.1007/978-3-319-08434-34 [67] Ahmed，W.、Hasan，O.、Tahar，S.：使用HOL对无线传感器网络数据传输协议进行形式可靠性分析。摘自：《无线和移动计算、网络和通信》，第217-224页。IEEE（2015）·doi:10.1109/WiMOB.2015.7347964 [68] Ahmed，W.，Hasan，O.，Tahar，S.：使用定理证明对物流服务供应链进行形式可靠性分析。In:《逻辑的实现》，第111–121页（2015） [69] Ahmed，W.，Hasan，O.：使用定理证明进行形式化故障树分析。作者：Kerber，M.、Carette，J.、Kaliszyk，C.、Rabe，F.、Sorge，V.（编辑）2015年国际化学品管理委员会。LNCS，第9150卷，第39-54页。施普林格，海德堡（2015）·兹伯利1417.68174 ·doi:10.1007/978-3-319-20615-8_3 [70] Liu，L.，Hasan，O.，Tahar，S.：HOL中有限状态离散时间马尔可夫链的形式化推理。J.计算。科学。Technol公司。28(2), 217–231 (2013) ·Zbl 1280.68124号 ·doi:10.1007/s11390-013-1324-6 [71] Hölzl，J.，Nipkow，T.：马尔可夫链的交互验证：两个分布式协议案例研究。arXiv预印本（2012）。arXiv:1212.3870 [72] Slind，K.，Norrish，M.：HOL4的简要概述。收录：Mohamed，O.A.，Muñoz，C.，Tahar，S.（编辑）TPHOLs 2008。LNCS，第5170卷，第28-32页。斯普林格，海德堡（2008）·兹比尔1165.68474 ·doi:10.1007/978-3-540-71067-7_6 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。