严谨系统安全分析方法,推动项目能够识别潜在问题,有助于将其对项目进度和预算的影响降至最低。在对抗、拥挤和竞争性的空间环境中,系统内部及系统间的协调对于任务成功至关重要。扩展用于协调的系统理论过程分析可规范性分析这些协调交互。STPA-coord 将系统安全的讨论重点从可靠性要素转向控制要素,提供了能全面分析系统的深刻见解。研究表明,系统设计早期阶段作出的决策决定了项目最终成本的80-86%,因此,将系统安全尽早集成到设计中,不仅有利于系统的成功,也有利于项目本身。本论文提出了一个创建安全驱动概念的框架,将STPA-coord的洞见整合到设计的最早阶段。以空军研究实验室的一个自主空间系统作为案例研究,本论文呈现了两篇文章,首先详述了STPA-coord的应用,然后提出了安全驱动的概念开发框架。在第一篇文章中,将STPA-coord应用于一个在基于模型的环境中表示的纵向协调关系,由此产生了139项设计约束。第二篇文章通过将STPA-coord的洞见与Crawley等人提出的一个著名概念开发方法相整合,详细阐述了所提出的三部分SDCD框架。两篇文章的结果为类似的远程机器人系统提供了实施指南,并提供了组织可用于对资源、进度和复杂性设定合理预期的数据。
第二章和第三章包含基于本研究拟提交发表的文稿。第二章描述并演示了对STARS案例研究中在基于模型的系统工程中表示的纵向交互所进行的STPA-coord分析。第三章提出了一个安全驱动的概念开发框架,整合了来自STPA-coord分析的洞见和一个著名的概念开发方法。第二章解决了目标1和2,而第三章解决了目标3和4。第四章通过重申本研究如何实现这些目标、提出未来研究方向并强调其影响,对全文进行了总结。