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基于ＳＴＰＡ⁃ＦＣＭ模型的自主航行船舶功能系统分析∗
【摘要】为探析自主航行船舶（ＭＡＳＳ）功能系统之间的失效机制，提升航行安全，将系统理论过
程分析（ＳＴＰＡ）方法与模糊认知图（ＦＣＭ）方法相结合，构建ＭＡＳＳ功能系统失效特征分析模型。通
过ＳＴＰＡ方法对功能系统的控制／反馈关系建模，确定２７个控制关系与４３个反馈关系，分析潜在的
不安全控制行为（ＵＣＡ）及其产生的关键致因，在此基础上，运用ＦＣＭ方法构建各功能系统之间的交
互关系，并反演出最终稳态下的相对失效概率。结果表明：最为核心的功能模块为电力系统、虚拟船
长系统、动力定位系统、避碰系统，其稳定值占比分别为７６６％，７６２％，７４７％，７１４％，应优先确保
其可靠性、稳定性和安全性。
【关键词】系统理论过程分析（ＳＴＰＡ）；模糊认知图（ＦＣＭ）；自主航行船舶（ＭＡＳＳ）；
功能系统；失效概率；控制／反馈关系
ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｓｙｓｔｅｍｓｏｆＭＡＳＳｂａｓｅｄｏｎＳＴＰＡ⁃ＦＣＭｍｏｄｅｌ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎｏｒｄｅｒｔｏａｎａｌｙｚｅｔｈｅｆａｉｌｕｒｅｍｅｃｈａｎｉｓｍａｍｏｎｇｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｓｙｓｔｅｍｓｏｆＭＡＳＳａｎｄｉｍｐｒｏｖｅ
ｉｔｓｎａｖｉｇａｔｉｏｎａｌｓａｆｅｔｙ，ＳＴＰＡａｎｄＦＣＭｍｅｔｈｏｄｓｗｅｒｅｃｏｍｂｉｎｅｄｔｏｅｓｔａｂｌｉｓｈａｆａｉｌｕｒｅａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌｏｆｔｈｅ
ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｓｙｓｔｅｍｓｏｆＭＡＳＳ．Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌ／ｆｅｅｄｂａｃｋｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｏｆｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｓｙｓｔｅｍｓｗｅｒｅｍｏｄｅｌｅｄｕｓｉｎｇｔｈｅ
ＳＴＰＡｍｅｔｈｏｄ．２７ｃｏｎｔｒｏｌｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓａｎｄ４３ｆｅｅｄｂａｃｋｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓｗｅｒｅｉｄｅｎｔｉｆｉｅｄ．Ｐｏｔｅｎｔｉａｌｕｎｓａｆｅｃｏｎｔｒｏｌ
ａｃｔｉｏｎ（ＵＣＡ）ａｎｄｔｈｅｉｒｋｅｙｃａｕｓｅｓｗｅｒｅａｎａｌｙｚｅｄ．Ｔｈｅｎ，ｔｈｅＦＣＭｍｅｔｈｏｄｗａｓｕｓｅｄｔｏｆｕｒｔｈｅｒｃｏｎｓｔｒｕｃｔｔｈｅ
ｃｏｇｎｉｔｉｖｅｍａｐｏｆｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓａｍｏｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｓｙｓｔｅｍｓ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅｒｅｌａｔｉｖｅｆａｉｌｕｒｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｏｆ
ｅａｃｈｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｓｙｓｔｅｍｗｏｕｌｄｂｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｗｈｅｎｔｈｅＦＣＭｒｅａｃｈｅｓｉｔｓｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｄｉｃａｔｅｔｈａｔ
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ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ｐｒｉｏｒｉｔｙｓｈｏｕｌｄｂｅｇｉｖｅｎｔｏｅｎｓｕｒｉｎｇｉｔｓｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ，ｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ａｎｄｓａｆｅｔｙ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃｔｈｅｏｒｙｐｒｏｃｅｓｓａｎａｌｙｓｉｓ（ＳＴＰＡ）；ｆｕｚｚｙｃｏｇｎｉｔｉｖｅｍａｐ（ＦＣＭ）；
ｍａｒｉｔｉｍｅａｕｔｏｎｏｍｏｕｓｓｕｒｆａｃｅｓｈｉｐｓ（ＭＡＳＳ）；ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｓｙｓｔｅｍ；ｆａｉｌｕｒｅｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ；
ｃｏｎｔｒｏｌ／ｆｅｅｄｂａｃｋｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ
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∗文章编号：１００３３０３３（２０２３）０８０００８０７；收稿日期：２０２３０２１９；修稿日期：２０２３０５２０
第８期秦庭荣等：基于ＳＴＰＡ⁃ＦＣＭ模型的自主航行船舶功能系统分析
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