相对于传统的安全性分析方法,系统理论过程分析(STPA)对于复杂组件交互系统的安全性分析具有更强的危害识别能力。迄今为止STPA已经成功应用在各大领域,但是STPA方法存在自动化程度不够高、人工因素较多和分析效率较低等缺点。本文通过将STPA中部分过程进行形式化定义,形成一套更加严谨的安全性分析方法。目的是使整个分析方法流程清晰、易于理解与使用、便于工具化,使得普通工程技术人员也能快速掌握,从而对方法的推广和应用起到积极作用。具体工作包括:首先,提出了一种将控制结构图和四变量模型结合的STPA控制结构模型。通过对典型的控制回路建模,并对模型中的基本概念进行严格定义,使整个分析过程更加严谨、规范。基于STPA控制结构模型,参考SCR方法来进行控制结构模型变量的提取,从而使得变量提取不需要完全依赖分析人员的大脑风暴,提高了分析的效率与准确率。进而,使用工具对提取的系统行为规则进行验证,保证系统行为规则的一致性和完备性,为后续的分析工作提供保障。其次,为了简化分析过程和提高分析效率,本文提出了自动生成不安全控制行为的算法,在构建控制结构模型并提取了模型中的变量和系统行为规则后,自动生成潜在的不安全控制行为,提高效率的同时减少了冗余。针对当前STPA分析中找出不安全控制行为的原因这一关键步骤存在的不足,本文提出辅助生成致因场景的算法,可以对每一个不安全控制行为直接生成致因场景,显著提高了分析效率。最后,进行了典型的案例研究。以飞行器自动油门控制系统的危害分析为例,构建STPA控制结构模型并使用本文改进的危害分析方法,给出了详细的分析过程和结果。案例研究表明了本文方法的有效性。另外,通过展示自动生成不安全控制行为的工具,可以说明本文提出的自动化技术是可以真正运用在工程实践中,有利于整个安全性理论和方法的推广使用。