严谨的系统安全分析方法能够帮助项目识别潜在问题,最大限度降低其对项目进度与预算的影响。在空间环境日趋对抗、拥挤与竞争的背景下,系统内部及系统间的协同能力已成为任务成功的关键。面向协同扩展的系统理论过程分析(STPA-coord)可对上述协同交互行为进行规范性分析,将系统安全研究的焦点从可靠性要素转向控制要素,从而实现对系统的整体性洞察。研究表明,系统设计早期的决策决定了项目最终成本的80%至86%,因此将系统安全分析前置集成至设计初期,不仅能保障系统本身的成功,更能惠及整个项目周期。本论文提出一种安全驱动的概念开发框架,旨在将STPA-coord的分析洞见集成至设计的最早阶段。以美国空军研究实验室(AFRL)的自主空间系统为案例,本文通过两篇专题文章展开论述:首篇详述STPA-coord方法的应用,第二篇提出安全驱动概念开发(SDCD)框架。在第一篇文章中,我们将STPA-coord应用于基于模型的建模环境中的垂直协同关系分析,输出了139项设计约束。第二篇文章通过将STPA-coord的洞见与Crawley等人提出的经典概念开发方法相融合,详细阐述了所提出的三段式SDCD框架。两项研究均为同类远程机器人系统的实施提供了操作指南,并为相关组织设定资源投入、进度规划与复杂度管理的合理预期提供了可参照的基准数据。

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