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2021年上半年 上午试卷 综合知识
第 18 题
知识点 风险分析   环境因素   生命周期   系统故障   系统生命周期  
关键词 CPS   安全   风险分析   人为因素   生命周期   系统故障   信息物理系统   风险   故障  
章/节 项目管理知识  
 
 
在信息物理系统(CPS)设计时,风险分析工作贯穿在整个系统生命周期的各个阶段。通常,风险分为基本风险和特定风险。特定风险是指与人为因素或物理环境因素突变有关的事件,可能使系统进入不安全状态,进而导致系统故障。以下关于风险因素描述中,不属于特定风险的是 (18)。
 
  A.  CPS是集人机交互、物理过程和计算过程于一体的安全关键嵌入式系统,彼此之间相互融合,不可分割。由于CPS要处于不同的恶劣环境,因此,在计算系统设计时,由于环境变化所引发芯片失效的风险应作为特定风险加以考虑
 
  B.  人为因素需要考虑触发及参与CPS运行的执行者,以及执行者为完成具体任务针对CPS所做的一系列动作
 
  C.  物理因素的行为是一个随着时间变化的连续过程。外界的物理变化通过传感器被监测、感知,进一步将监测的信号发送给计算系统。当外界物理参数随着时间变化到某一数值会影响传感器的正常运行,从而导致系统发生状态的变迁
 
  D.  环境中的冰雹、冰、雪、雷击、单粒子事件效应、温度和振动等因素都属于特定风险,其自然现象因素都有可能引起CPS系统的失效
 
 




 
 
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知识点讲解
· 风险分析
· 环境因素
· 生命周期
· 系统故障
· 系统生命周期
 
        风险分析
        在得到了项目风险列表后,需要对其中的风险做进一步的分析,以明确各风险的属性和要素,这样才可以更好地制定风险应对措施。风险分析可以分为定性分析和定量分析两种方式。风险定性分析是一种快捷有效的风险分析方法,一般经过定性分析的风险已经有足够的信息制定风险应对措施并进行跟踪与监控了。在定性风险分析的基础上,可以进行风险定量分析。定量分析的目的并不是获得数字化的结果,而是得当更精确的风险情况,以便进行决策。
               风险定性分析
               风险定性分析包括对已经识别的风险进行优先级排序,以便采取进一步措施。进行定性分析的依据是项目管理计划(风险管理计划、风险记录)、组织过程资产、工作绩效信息、项目范围说明、风险记录。在分析过程中,需要根据这些输入对已识别的风险进行逐项的评估,并更新风险列表。风险定性分析的工具和技术主要有风险概率及影响评估、概率及影响矩阵、风险数据质量评估、风险种类、风险紧急度评估。
               (1)风险可能性与影响分析。可能性评估需要根据风险管理计划中的定义,确定每一个风险的发生可能性,并记录下来。除了风险发生的可能性,还应当分析风险对项目的影响。风险影响分析应当全面,需要包括对时间、成本、范围等各方面的影响。其中不仅仅包括对项目的负面影响,还应当分析风险带来的机会,这有助于项目经理更精确地把握风险。对于同一个风险,由于不同的角色和参与者会有不同的看法,因此一般采用会议的方式进行风险可能性与影响的分析。因为风险分析需要一定的经验和技巧,也需要对风险所在的领域有一定的经验,因此,在分析时最好邀请相关领域的资深人士参加以提高分析结果的准确性。例如,对于技术类风险的分析就可以邀请技术专家参与评估。
               (2)确定风险优先级。在确定了风险的可能性和影响后,需要进一步确定风险的优先级。风险优先级的概念与风险可能性和影响既有联系又不完全相同。例如,发生地震可能会造成项目终止,这个风险的影响很严重,直接造成项目失败,但其发生的可能性非常小,因此优先级并不高。又如,坏天气可能造成项目组成员工作效率的下降,虽然这种可能性很大,每周都会出现,但造成的影响非常小,几乎可以忽略不计,因此,优先级也不高。
               风险优先级是一个综合的指标,优先级的高低反映了风险对项目的综合影响,也就是说,高优先级的风险最可能对项目造成严重的影响。一种常用的方法是风险优先级矩阵,当分析出特定风险的可能性和影响后,根据其发生的可能性和影响在矩阵中找到特定的区域,就可以得到风险的优先级。
               (3)确定风险类型。在进行风险定性分析的时候需要确定风险的类型,这一过程比较简单。根据风险管理计划中定义的风险类型列表,可以为分析中的风险找到合适的类型。如果经过分析后,发现在现有的风险类型列表中没有合适的定义,则可以修订风险管理计划,加入这个新的风险类型。
               风险定量分析
               相对于定性分析来说,风险定量分析更难操作。由于在分析方法不恰当或缺少相应模型的情况下,风险的定量分析并不能带来更多有价值的信息,反而会在分析过程中占用一定的人力和物力。因此一般先进行风险的定性分析,在有了对风险相对清晰的认识后,再进行定量分析,分析风险对项目负面的和正面的影响,制定相应的策略。
               定量分析着重于整个系统的风险情况而不是单个风险。事实上,风险定量分析并不需要直接制定出风险应对措施,而是确定项目的预算、进度要求和风险情况,并将这些作为风险应对策略的选择依据。在风险跟踪的过程中,也需要根据最新的情况对风险定量分析的结果进行更新,以保证定量分析的精确性。
               风险定量分析的工具和方法主要有数据收集和表示技术(风险信息访谈、概率分布、专家判断)、定量风险分析和建模技术(灵敏度分析、期望货币价值分析、决策树分析、建模和仿真)。
               (1)决策树分析。决策树分析法通常用决策树图表进行分析,它描述了每种可能的选择和这种情况发生的概率。期望货币价值分析分析方法常用在决策树分析方法中,有关这方面的知识,请阅读17.4.3节。
               (2)灵敏度分析。灵敏度分析也称为敏感性分析,通常先从诸多不确定性因素中找出对模型结果具有重要影响的敏感性参数,然后从定量分析的角度研究其对结果的影响程度和敏感性程度,使对企业价值的评估结果的判断有更为深入的认识。托那多图(Tornado Diagram,龙卷风图)是灵敏度分析中非常有效的常用图示,它将各敏感参数按其敏感性进行排序,形象地反映出各敏感参数对价值评估结果的影响程度。运用托那多图进行灵敏度分析的具体步骤包括:选择参数、设定范围、敏感性测试、将各敏感参数对价值结果的影响按其敏感性大小进行排序。
               (3)蒙特卡罗模拟。蒙特卡罗(Monte Carlo)方法作为一种统计模拟方法,在各行业广泛运用。蒙特卡罗方法在定量分析中的运用较为复杂,牵涉到复杂的数理概率模型。它将对一个多元函数的取值范围问题分解为对若干个主要参数的概率问题,然后用统计方法进行处理,得到该多元函数的综合概率,在此基础上分析该多元函数的取值范围可能性。蒙特卡罗方法的关键是找一组随机数作为统计模拟之用,这一方法的精度在于随机数的均匀性与独立性。就运用于风险分析而言,蒙特卡罗方法主要通过分析各种不确定因素,灵活地模拟真实情况下的某个系统中的各主要因素变化对风险结果的影响。由于计算过程极其繁复,蒙特卡罗方法不适合简单(单变量)模型,而对于复杂(有多种不确定性因素)模型则是一种很好的方法。其具体步骤包括选取变量、分析各变量的概率分布、选取各变量的样本、模拟价值结果、分析结果。
 
        环境因素
        项目不是空中楼阁,都是在特定的环境下进行的。项目管理者必须对项目所处的外部环境有正确的认识。项目的外部环境包括自然、技术、政治、社会、经济、文化,以及法律法规和行业标准等。
        环境因素可以分为硬环境和软环境两类。硬环境包括开发环境、施工场地等。软环境包括政策影响、宏观经济等。环境的变化有时是始料未及的,项目经理要分析环境变化对项目的影响,并采取适当的措施。
        对以上因素做进一步分析,大体存在以下几种状况。
        (1)错误估计了项目实现的特点及实现的条件。低估了项目的实现在技术上存在的困难;未考虑到某些项目设计和实施问题的解决,必须进行科研和实验,而这些既需要资金又需要时间;低估了项目实施过程中,各项目参与者之间协调的困难;对环境因素、物资供应条件、市场价格的变化趋势等了解不够等。
        (2)盲目确定工期目标。不考虑项目的特点,不采用科学的方法,盲目确定工期目标,使得工期要么太短而无法实现,要么太长且效率低下。
        (3)工期计划方面的不足。项目设计、设备等资源条件不落实,进度计划缺乏资源的保证,以致进度计划难以实现;进度计划编制质量粗糙,指导性差;进度计划未认真交底,操作者不能切实掌握计划的目的和要求,以致贯彻不力;不考虑计划的可变性,认为一次计划就可以一劳永逸;计划的编制缺乏科学性,致使计划缺乏贯彻的基础而流于形式;项目实施者不按计划执行,凭经验办事,使编制的计划徒劳无益,不起作用。
        (4)项目参加者的工作失误。设计进度拖延,突发事件处理不当,或者项目参加各方关系协调不顺等。
        (5)不可预见事件的发生,如恶劣的气候条件等。
        以上仅列举了几类问题,而实际中可能出现的问题更多,其中有些是主观的干扰因素,有些是客观的干扰因素。这些干扰因素的存在,充分说明了加强进度管理的必要性。在项目实施之前和项目进展过程中,加强对干扰因素的分析、研究,将有助于进度管理。
 
        生命周期
        IT服务生命周期由规划设计(Planning&Design)、部署实施(Implementing)、服务运营(Operation)、持续改进(Improvement)和监督管理(Supervision)5个阶段组成,简称“PIOIS”。
        (1)规划设计:从客户业务战略出发,以需求为中心,参照ITSS对IT服务进行全面系统的战略规划和设计,为IT服务的部署实施做好准备,以确保提供满足客户需求的IT服务。
        (2)部署实施:在规划设计基础上,依据ITSS建立管理体系、部署专用工具及服务解决方案。
        (3)服务运营:根据IT服务部署情况,依据ITSS,采用过程方法,全面管理基础设施、服务流程、人员和业务连续性,实现业务运营与IT服务运营的全面融合。
        (4)持续改进:根据IT服务运营的实际情况,定期评审IT服务满足业务运营的情况,以及IT服务本身存在的缺陷,提出改进策略和方案,并对IT服务进行重新规划设计和部署实施,以提高IT服务质量。
        (5)监督管理:本阶段主要依据ITSS对IT服务质量进行评价,并对IT服务供方的服务过程、交付结果实施监督和绩效评估。
 
        系统故障
        系统故障是指硬件故障、软件(如DBMS、OS或应用程序)漏洞的影响,导致丢失了内存中的信息,影响正在执行的事务,但未破坏存储在外存上的信息。这种情况称为故障-停止假设(fail-stop assumption)。
        系统故障中止了事务的执行过程,破坏了事务的原子性,由于缓冲区中的内容可能部分已写入数据库,系统重启后数据库可能处于不一致状态。
 
        系统生命周期
        开发一个新的网络系统或修改一个已有的网络系统的过程称为网络的生命周期。网络的生命周期体现的是一个新的网络或新特征的构思计划、分析设计、实施运行和维护的过程,这个过程在修改之后又要重新开始。这种生命周期与软件工程中的软件的生命周期非常类似。
        虽然目前没有哪个生命周期可以完美地描述所有的项目开发,但是网络流程周期和网络循环周期这两种基本的生命周期模型得到了软件工程师的认可和应用。下面针对这两种网络生命周期进行介绍。
        1)网络流程周期
        网络流程周期由需求规范、通信规范、逻辑网络设计、物理网络设计和实施阶段等5个不同的阶段组成。生命周期又叫作一个流程,因为每一项工作都是从一个阶段"流到"下一个阶段,正如下图所描绘的那样。当系统正常运行以后,网络生命周期就会由于更新而重新开始。
        
        网络流程周期
        按照这种模型开发网络,在开始下一个阶段之前,前面的每个阶段的工作必须已经完成。一般情况下,不允许返回前面的阶段,如果前一阶段的工作没有完成就进入了下一个阶段,则会造成工期拖延,随之将带来严重的超支。
        网络流程周期的主要优势在于所有的计划都在较早的阶段完成。该系统的所有负责人对系统的具体情况以及工作进度都非常清楚,这就有助于较早地知道工期和更容易地协调工作。
        网络流程周期的缺点是比较呆板、不灵活。因为在项目完成之前,用户的需求往往会发生变化,这使得已开发的部分需要经常修改,从而影响工作的进程。网络流程周期适用于开发很小的项目。
        2)网络循环周期
        网络循环周期又称为网络旋涡周期,是从网络流程周期演变而来的。其出现的目的是克服网络流程周期在灵活性方面的缺点。
        变化管理是网络循环周期的指导性原则。与网络流程周期不同的是,网络循环周期能够快速适应新的需求。这可以通过重复几次所有阶段来实现,每次循环将产生一个新的循环周期。网络循环周期共由4个阶段组成,其各阶段的组成顺序如下图所示。
        
        网络循环周期
        网络循环周期是一个连续体,通过在网络设计中的每一个循环实现最终性能的一个子集,用户就有机会在项目完成之前反馈他们的意见和建议并在新的一轮循环中加以考虑,新的性能被加入,用户提出的问题随之得以解决。
        虽然网络循环周期在处理需求变化方面比网络流程周期优越,但也有其自身的缺点,就是无法预知用户以后会要求什么,这样就很难估计出最终的经费和完工日期。最糟的是,按照网络循环周期模型开发网络,很容易陷入无休止的更新循环中。



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