kth.sePublikationer KTH
Ändra sökning
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Quantitative Safety Analysis for Industry: A Model-Based Approach
KTH, Skolan för industriell teknik och management (ITM), Maskinkonstruktion, Mekatronik och inbyggda styrsystem. TRATON.ORCID-id: 0000-0001-7972-8843
2026 (Engelska)Doktorsavhandling, sammanläggning (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

Within the industry, quantitative safety analysis is often based on well-established methods that have existed for decades. The perhaps most prominent example is fault trees, in which the probability of a system failure is computed from the probability of component-level malfunctions. While these classical methods has the advantage of being well-established and easy to understand, they are lacking in two major areas. Firstly, the models does not describe the architecture of the system. Since this is the case, they are error-prone when changes are made in the system and two different engineers tend to produce vastly different models of the system. Secondly, they only support exponential distributions as a mean to introduce stochastic behavior in the models. As a result of this restriction, the complex dynamic behavior of the cyber-physical system that constitutes a road vehicle today cannot be modeled accurately. Within the academia, many methods, languages, and tools have been suggested in the last decades that would would help circumvent one or both of these restrictions. However, these methods has to date not reached prominent traction within the industry. In this thesis, languages and analysis methods with tool support for quantitative safety analysis that surpass the above mentioned restrictions while still being attractive candidates for the industry are presented.

Abstract [sv]

Inom industrin är kvantitativa säkerhetsanalyser frekvent baserade på väletablerade metoder som har existerat i decennium. Det kanske mest prominenta exemplet är felträd, med vilka sannolikheten för ett system fallerar beräknas utifrån sannolikheten för komponentfel. Dessa klassiska metoder har fördelen av att vara väletablerade och enkla att förstå men de har två tydliga nackdelar. Den första nackdelen är att modellerna inte reflekterar arkitekturen av systemet som modelleras. Resultatet av detta är att det i dessa klassiska metoder är både är svårt att översätta förändringar av systemet till förändringar i modellen och att olika ingenjörer tenderar att skapa tydligt divergenta modeller för samma system. Den andra nackdelen är att de klassiska metoderna bara stödjer exponentiella distributioner för att representera stokastiskt beteende i modellerna. Detta resulterar i att de komplexa dynamiska beroenden i dagens system ofta inte kan modelleras med noggrannhet. Inom forskningen har många mer avancerade modeleringsspråk, metoder och verktyg som kringgår en eller båda av dessa nackdelar presenterats under dem senaste decennierna. Trots det har dessa metoder svårt att hitta ett fotfäste i industrin. I denna avhandling presenteras nya modeleringsspråk och analysmetoder men verktygsstöd för kvantitative säkerhetsanalyser som kringgår båda nackdelarna av dem klassiska metoderna samtidigt som de är attraktiva kandidater för industrin.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
KTH Royal Institute of Technology, 2026. , s. 67
Serie
TRITA-ITM-AVL ; 2026:14
Nyckelord [en]
Safety, Reliability, Cyber-Physical system, Model-based safety analysis, Automotive
Nyckelord [sv]
Säkerhet, Pålitlighet, Cyber-fysiska system, Modell-baserad säkerhetsanalys, Vägfordon
Nationell ämneskategori
Inbäddad systemteknik
Forskningsämne
Maskinkonstruktion
Identifikatorer
URN: urn:nbn:se:kth:diva-381110ISBN: 978-91-8106-622-7 (tryckt)OAI: oai:DiVA.org:kth-381110DiVA, id: diva2:2060849
Disputation
2026-06-15, Q2 / https://kth-se.zoom.us/j/69617165150, Malvinas väg 10, Stockholm, 13:00 (Engelska)
Opponent
Handledare
Forskningsfinansiär
Vinnova, 2020-05131Tillgänglig från: 2026-05-19 Skapad: 2026-05-19 Senast uppdaterad: 2026-06-09Bibliografiskt granskad
Delarbeten
1. Transient Analysis of Hierarchical Semi-Markov Process Models with Tool Support in Stateflow
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Transient Analysis of Hierarchical Semi-Markov Process Models with Tool Support in Stateflow
2021 (Engelska)Ingår i: Quantitative Evaluation Of Systems (QEST 2021) / [ed] Abate, A Marin, A, Springer Nature , 2021, Vol. 12846, s. 105-126Konferensbidrag, Publicerat paper (Refereegranskat)
Abstract [en]

Semi-Markov process (SMP) models can not always accurately model real-world systems. To help the situation the paper proposes an hierarchical extension to SMP-models, called Hierarchical SMP-models (HSMP-models) and as the first contribution present an algorithm for performing transient analysis of HSMP-models where the CDF of each transition is an expolynomial. As the second contribution, a numerical method is presented for HSMP-models with an underlying stochastic process not satisfying bounded regeneration. The third, and final, contribution is tool support based on Stateflow for transient analysis of HSMP-models. Furthermore, an industrial case study for transient analysis of HSMP-models with unbounded regeneration representing a battery management system is presented.

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Springer Nature, 2021
Serie
Lecture Notes in Computer Science, ISSN 0302-9743
Nationell ämneskategori
Sannolikhetsteori och statistik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-303776 (URN)10.1007/978-3-030-85172-9_6 (DOI)000696682500006 ()2-s2.0-85115177568 (Scopus ID)
Konferens
18th International Conference on Quantitative Evaluation Systems (QEST), AUG 23-27, 2021, ELECTR NETWORK
Anmärkning

Part of proceedings: ISBN 978-3-030-85172-9, QC 20230117

Tillgänglig från: 2021-10-22 Skapad: 2021-10-22 Senast uppdaterad: 2026-05-19Bibliografiskt granskad
2. A Stochastic Extension of Stateflow
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>A Stochastic Extension of Stateflow
2022 (Engelska)Ingår i: ICPE 22: Proceedings of the 2022 ACM/SPEC on International Conference on Performance Engineering / [ed] Association for Computing Machinery, New York, NY, United States, Association for Computing Machinery (ACM) , 2022, s. 211-222Konferensbidrag, Publicerat paper (Refereegranskat)
Abstract [en]

Although commonly used in industry, a major drawback of Stateflow is that it lacks support for stochastic properties; properties that are often needed to build accurate models of real-world systems. In order to solve this problem, as the first contribution, Stochastic Stateflow (SSF) is presented as a stochastic extension of a subset of Stateflow models. As the second contribution, the tool SMP-tool is updated with support for SSF models specified in Stateflow. Finally, as the third contribution, an industrial case study is presented.  

 

Ort, förlag, år, upplaga, sidor
Association for Computing Machinery (ACM), 2022
Nyckelord
Stateflow, SSF, SMP-tool, Stochastic, Model-based
Nationell ämneskategori
Beräkningsmatematik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-313247 (URN)10.1145/3489525.3511679 (DOI)000883411400023 ()2-s2.0-85128682345 (Scopus ID)
Konferens
13th ACM/SPEC International Conference on Performance Engineering
Projekt
SafeDim
Forskningsfinansiär
Vinnova, 2020-05131
Anmärkning

Part of proceedings: ISBN 978-1-4503-9143-6

QC 20220621

Tillgänglig från: 2022-06-01 Skapad: 2022-06-01 Senast uppdaterad: 2026-05-19Bibliografiskt granskad
3. Probabilistic Approach Using SMP Tool for Systems Safety of Road Vehicles
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Probabilistic Approach Using SMP Tool for Systems Safety of Road Vehicles
Visa övriga...
(Svenska)Manuskript (preprint) (Övrigt vetenskapligt)
Nyckelord
Safety, ISO 26262, Probability, SMP Tool, Quantitative, Road vehicles
Nationell ämneskategori
Inbäddad systemteknik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-381116 (URN)
Forskningsfinansiär
Vinnova, 2020-05131
Anmärkning

Extended version of paper presented at the 34th European Safety and Reliability Conference (ESREL) 2024

QC 20260512

Tillgänglig från: 2026-05-12 Skapad: 2026-05-12 Senast uppdaterad: 2026-05-19Bibliografiskt granskad
4. Computing Reliability of Safety-Critical Systems from Stochastic Stateflow Models
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Computing Reliability of Safety-Critical Systems from Stochastic Stateflow Models
(Engelska)Manuskript (preprint) (Övrigt vetenskapligt)
Abstract [en]

Despite its potential benefits, advanced modeling languages for safety analysis has yet to be widely adopted by industry in favor classical modeling languages such as Fault Trees which rely on the Markov assumption and does not reflect system architecture. Stochastic StateFlow (SSF) is a previously introduced modeling language, built upon the widely used tool Stateflow, and designed to promote the adoption of advanced modeling languages in industry. Specifically, reliability is a fundamental property of interest when analyzing safety-critical systems. In this paper, it is presented how reliability can be computed from SSF models.

Nyckelord
Stochastic Processes, Safety, Reliability, Automotive applications
Nationell ämneskategori
Inbäddad systemteknik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-381099 (URN)
Forskningsfinansiär
Vinnova, 2020-05131
Anmärkning

QC 20260511

Tillgänglig från: 2026-05-11 Skapad: 2026-05-11 Senast uppdaterad: 2026-05-19Bibliografiskt granskad
5. Failure Behavior Modeling via Atomic Modeling Concepts
Öppna denna publikation i ny flik eller fönster >>Failure Behavior Modeling via Atomic Modeling Concepts
(Engelska)Manuskript (preprint) (Övrigt vetenskapligt)
Nyckelord
model, failure behavior, safety, transformation
Nationell ämneskategori
Inbäddad systemteknik
Identifikatorer
urn:nbn:se:kth:diva-380088 (URN)
Forskningsfinansiär
Vinnova, 2020-05131
Anmärkning

Accepted for publishing in Software and Systems Modeling, Springer

QC 20260422

Tillgänglig från: 2026-04-21 Skapad: 2026-04-21 Senast uppdaterad: 2026-05-19Bibliografiskt granskad

Open Access i DiVA

fulltext(3440 kB)187 nedladdningar
Filinformation
Filnamn FULLTEXT01.pdfFilstorlek 3440 kBChecksumma SHA-512
fd3f307f6308c0d9a4181db069d30c6e6cd077fba8937fae47102b293a6f6415f2ac9a5a32a484998d1add997b249eb090a03b92dbcfb2fdb76393b7d1797b17
Typ fulltextMimetyp application/pdf

Sök vidare i DiVA

Av författaren/redaktören
Kaalen, Stefan
Av organisationen
Mekatronik och inbyggda styrsystem
Inbäddad systemteknik

Sök vidare utanför DiVA

GoogleGoogle Scholar
Antalet nedladdningar är summan av nedladdningar för alla fulltexter. Det kan inkludera t.ex tidigare versioner som nu inte längre är tillgängliga.

isbn
urn-nbn

Altmetricpoäng

isbn
urn-nbn
Totalt: 919 träffar
RefereraExporteraLänk till posten
Permanent länk

Direktlänk
Referera
Referensformat
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association-8th-edition
  • vancouver
  • Annat format
Fler format
Språk
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Annat språk
Fler språk
Utmatningsformat
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf