文|夜无痕梦无声
编辑|夜无痕梦无声
复原力的概念是从生物体和社会经济系统中知道的。它基于资源的有效利用。生物体被迫用有限的资源生存，因此无法抵抗任何形式的破坏，如伤害，因为这需要过度获取资源。因此，鲁棒性只针对常见事件而进化。
而对于罕见的极端情况，自然生物进化出以降低的能力继续生活的能力，适应持久的条件变化并从中断中恢复的能力。因此，应对中断的有效策略已经发展。例如，人类在流感疾病期间会出现严重症状，但确实存活并完全康复。
弹性也为技术系统提供了潜力。接受技术系统不能是稳健的，即能够承受所有中断，承载系统中的弹性行为将保证基本的系统功能，而非实质性功能可能会失败。此外，当中断减少时，系统将能够恢复，正如协作研究中心805所定义的承载系统的弹性。与自然生物相比，技术系统的应对策略必须在开发过程中进行规划，以实现弹性行为。一般策略与自然应对策略相似。
基于其他研究领域的弹性理论，已经设计了弹性工程的基础知识。然而，为了实现弹性技术系统，还必须考虑相关的研究领域。对于承载系统，脆弱性分析可以通过指出系统的弱点并关注有关弹性特性的关键影响来作为弹性工程的支持。因此，脆弱性在这里被理解为复原力的一种部分补充方法。
同样，弹性设计被理解为鲁棒设计的延伸。一个强大的系统甚至被认为是弹性设计的先决条件。因此，还必须考虑鲁棒性设计及其方法论以及技术系统固有的鲁棒性特性。在为承载系统开发综合弹性概念的弹性设计方法中，必须嵌入鲁棒性、脆弱性和弹性特性以及它们的密切关系。
达观
技术系统中的弹性描述了系统保证即使在系统组件发生干扰或故障的情况下也能达到预定的最低功能性能，以及随后至少恢复设定点功能的可能性。如上所述，弹性设计被理解为鲁棒设计方法的扩展。虽然稳健的系统旨在承受预定义的影响参数范围内的干扰而不会显着降低其功能，但弹性设计旨在控制中断，例如影响参数的极端变化。
为了解决超出稳健设计所处理的中断问题，只要仍然提供必要的最低功能性能，弹性系统就会适应干扰条件并接受功能的减少。因此，鲁棒设计适用于系统中的已知不确定性，而弹性允许处理超出常见和众所周知的影响参数范围的中断。因此，弹性设计包括调整后的稳健设计方法和特定的新模型、程序和方法。
为了分析系统的弹性属性，已经开发了弹性应用程序模型。它包括技术系统的弹性行为，由系统功能性能随时间推移的进展来描述，显示系统对中断的反应。为了完整地描述系统，还需要查看静态弹性特征和相关指标，这些指标根据的影响参数描述功能性能。对于弹性工程，还考虑了属性与中断进程和潜在相关信号的相互依赖性。
脆弱性
根据特纳等人的说法，脆弱性可以定义为一个系统可能因暴露于危险而受到伤害的程度要使用有关系统漏洞的知识，首先需要识别它。一种方法是使用场景技术进行漏洞分析。使用情景技术开发可能的未来情况来评估系统条件的潜在变化。
由于这些条件的变化，可能会发生系统中断，这可能是外部干扰或内部损坏。之后，根据系统分析，考虑到系统实施的措施或系统处理某些中断的固有能力，确定系统对中断的敏感性。这种对系统弱点的识别是弹性设计的必要条件，因为它提供了有关关键数量的信息，系统需要具有弹性。
功能结构建模
在稳健系统的系统产品开发过程中，第一步是对功能结构进行建模。在功能结构中，描述了实现系统整体功能所需的所有功能以及将它们互连的能量、物质和信号流。功能结构的使用提高了对系统及其期望工作原理的理解，并能够在选择合适的组件和模块来实现之前，无论可能的功能载体如何，都能推导出所需的子功能和流程。
弹性系统结构建模
在产品开发过程中，包括弹性系统行为，首先使用Sect中所述的漏洞分析推断出弹性需求。弹性应用程序模型中可以描述当前和期望的系统属性，这也能够量化弹性要求。之后，弹性应对策略的推导和制定分两步进行。
首先，确定适合整个系统的基本应对策略。此后，应对策略的实现被具体化为系统应对策略。系统应对策略在功能系统结构中建模为基于功能弹性特征的自适应函数的扩展。自适应函数在鲁棒系统边界之外描述，并连接到函数和流参数。
一般和基本的弹性应对策略
在确定应对策略时，必须考虑不同的考虑范围。假定坚固的系统结构是预先确定的，并且位于中心位置。它可以通过传统的功能结构模型来描述。弹性考虑范围超出了稳健的系统边界，并考虑了上级系统。
因为在极端中断的情况下，弹性系统可能依赖于外部资源以及灵活的功能。对于实现弹性设计的某些方法，应用了更广泛的，所谓的扩展考虑范围。扩展的考虑范围还包括系统环境，并能够识别威胁并利用来自上级系统边界之外的资源。
弹性系统应对策略的适应性建模
在定义系统应对策略后，必须结合功能系统结构对其进行建模。因此，需要新的元素来描述系统结构的适应性和功能元素来模拟应对策略，并且已经开发为示例性。这一贡献表明，由弹性和适应功能建模的系统应对策略与强大的功能结构之间的接口是如何互补的。自适应性使用功能、信号和流的启用器和禁用器进行建模。
使能器连接到适配功能。适应功能基于功能弹性特征，定义为“执行适应”作为响应的功能元素，“收集数据”用于监控，“解释数据”用于预测。列出了它们的一般功能和用于实现它们的示例性设计原则。适应函数由灰色菱形表示，实现弹性所需的鲁棒函数由灰色的长方体表示。
线控汽车制动系统示例
通过线控汽车制动系统讨论了扩展功能结构模型的应用。线控汽车制动系统由一个电子单元和一个液压单元组成，该单元包括建立和降低液压制动压力的功能，从而产生制动力以减速车轮。驻车制动器也包含在制动系统的坚固系统边界内。制动系统由中央板网络供电，中央板网络也连接到上级系统内的其他消费者。以发动机起动器为板净能量的示范性外部消耗器。
由于许多消费者连接到电路板网络，根据其特定应用，需要高电流，并且由于电池温度低而引起的车辆电池干扰，电源电压可能会降低。制动系统基于电子单元，随着电源电压的降低，电子单元最终会发生故障。
因此，制动系统的功能被简化为液压单元。然后，液压装置可由操作员通过肌肉动力激活的液压打击来控制。该解决方案遵循故障安全原则，因为它保留了制动选项，但该措施仅适用于已经发生中断的情况，不保证定义的最小功能，并且在中断下降后再次提供完全制动功能的恢复时间取决于电子设备重新启动的持续时间 。
由于制动系统的全部功能都希望随时可用，因此相对较长的恢复时间被认为是关键的漏洞。应通过减少恢复时间来显著改善弹性系统行为。整个控制单元的重新启动对恢复时间具有决定性意义。如果控制单元的CPU可以保持运行，则恢复时间将减少到不到一秒。为了实现这一点，需要最小电源电压，从而定义制动系统的最小功能。
所描述的中断属于“缺乏资源”类别，降解策略适用于这种破坏，并且是此处的示例性选择。对于基本的应对策略，缺乏的资源被指定为能源，应通过退化来减少其消耗。应用降级意味着在电源电压降低的情况下关闭消耗能量的消耗性功能。从制动系统消耗性功能来看，像ABS这样的辅助系统用于内部退化。
使用内部退化作为应对策略的弹性配置中的系统，引入了用于将系统适应性集成到功能结构中的附加元件。弹性考虑范围在稳健系统下方给出，应对策略由三种可能的适应函数组成，而不需要额外的弹性函数。收集数据功能连接到信号使能器，用于检测环境温度、发动机启动器信号和电源单元内的电流传导。
总结和结论
除了坚固的设计外，承载系统的弹性设计还提供了很高的潜力，特别是对于高度安全相关的系统，如所示的汽车制动系统。为了系统地开发弹性承载系统，需要分析系统的弱点和固有的弹性行为，例如，脆弱性分析，同时考虑到广泛的考虑范围，包括稳健系统本身以及上级系统和环境。
对于系统描述和所需弹性属性的推导，已经开发了弹性应用程序模型。根据分析，可以根据中断的特征、系统特性和环境条件得出适当的基本应对策略。适当的基本应对策略的定义可以得到一系列一般应对策略的支持，这些策略来自例如示例性的成功有弹性的自然生物体。之后，将基本的应对策略转变为系统应对策略。
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