Raptor Studio

RAPTOR Studio

一款适用于 Windows、macOS 和 Linux 的开源可靠性框图（RBD）模拟器。绘制由可能发生故障并可维修的部件组成的图表，模拟数千种未来情景，并像工程师一样查看可用度、可靠性、维护、备件和成本数据，然后找出该把钱花在哪个部件上。

RAPTOR Studio 延续自 Raptor 7。Raptor 7 是在 ARINC 编写、由 Booz Allen Hamilton 以开源形式发布的模拟器。其模拟引擎移植自 Raptor 7 自身的源代码，并逐个事件与 Raptor 7 本身生成的结果进行核对，因此这些数据正是可靠性工程师早已信赖的数据。在 Raptor 7 中创建的模型也可在此打开。在这套引擎之上，我们打造了全新的应用程序、命令行工具和 AI 助手服务。

与 Raptor 7 一样，它依据 Booz Allen Public License（BAPL）发布。任何人都可以使用、修改和分享，但商业实体只能将其用于内部业务以及为政府和非营利组织提供的服务；未经 Booz Allen Hamilton 许可，任何人都不得对其收费。请参阅许可与致谢。

为什么使用它

• 值得信赖的数据。 我们逐字复现了从 Raptor 7 获取的数百个模型的详细事件日志和报告文件，包括其随机数生成器。对于 Raptor 7 中令人意外的行为，移植版本也会如实复现并加以说明。

• 它会告诉你该修复什么，而不只是告诉你当前状况。 薄弱环节分析、单点故障列表和重要度指标（Birnbaum、RAW、RRW 和 Vesely–Fussell，见下文）会按照各部件对系统的影响程度进行排序，并用相应颜色标注图表。

• 专为速度打造。 运行任务会分配到处理器的多个核心；引擎、布局、验证和文件加载均经过优化，因此构建、打开和运行包含数百或数千个模块的模型切实可行。我们预计它在大多数模型上都会比 Raptor 7 快，尤其是大型模型和使用多个核心运行的批次。raptor estimate 会为几次运行计时，并在你开始完整批次前告诉你预计需要多长时间。

• 随处可运行。 在 Windows、macOS 和 Linux 上，均可通过安装程序或 pip install 安装。

• 支持脚本化。 应用程序中的所有操作也都可通过命令执行（raptor run、sweep、compare、diff、estimate、validate、spf、fev、step、extract、analytic、render 等），并提供机器可读的结果。它适用于持续集成任务、Jupyter notebook 或 shell 循环。

• 可通过 AI 助手使用。 MCP 服务提供 66 个工具（包含 ping 时为 67 个），可让助手构建、编辑、验证、模拟、比较和解释模型，在后台运行长批次，并绘制图表。MCP 服务参考介绍了安装、客户端设置以及所有工具、资源和提示词。下方录像展示了这些工具的一次真实运行（数据来自引擎；助手的讲解词为预先编写）：

  

• 模型文件可读且可比较差异。 .rbds 是一个字段名称易于理解的 JSON 文档；raptor diff（或文件 ▸ 差异）会用文字说明模型两个版本之间的更改。.rbd 文件仍可像以前一样打开和保存。

• 附带完整文档。 包括《Break It Before It Breaks》——一本包含 23 章教程的书，每章都有可从页面打开的模型；还有逐字段参考手册和公式页面。按 F1 即可打开相应章节。

哪部分最重要？重要度度量

可用性说明系统表现如何。重要度说明应改进哪个模块。开启 Run ▸ Analysis ▸ Importance measures（或使用 raptor run --importance both，或在 MCP simulate 工具中使用 importance），RAPTOR Studio 会重新模拟模型，依次将每个模块设为不会失效，再设为失效，然后根据系统变化幅度为所有模块排序。你将获得：

• Birnbaum、RAW（风险达成度）、RRW（风险降低度）和 Vesely–Fussell 重要度，即 IEC 61078 Annex D 中定义的度量；每项都附有抽样误差，方便你区分真实排名与随机噪声；
• 结果中的 Importance 选项卡，以及 Show on Canvas 着色功能，会将影响最大的模块标为红色，并为每个模块标注排名；
• 预先给出的时间估算，其中包含额外批次所需的时间，因此长时间分析不会让你措手不及。

公式见 Formulas 页面，教程中的薄弱环节章节通过示例进行了讲解。

与 Raptor 7 相比有哪些新功能

重要性指标	按 Birnbaum、RAW、RRW 和 Vesely–Fussell 重要性对块排序，并显示采样误差、结果选项卡和画布叠加层。
并行批次	将运行分配到各个核心（命令行中使用 -j N）；给定核心数时，结果可复现，而使用一个核心时，生成的随机序列与 Raptor 7 完全一致。
运行时间估算	可在应用中、命令行中或通过助手，在开始运行前了解批次需要多长时间。
检查模型的部分内容	单独运行一个层级，并假定其输入可用；也可以将其保存为独立模型（raptor extract）。结果会标记为隔离运行。
参数扫描与比较	可在应用中、命令行中或通过助手，将任意字段设为一系列值进行扫描，或并排运行两个或更多模型。差异会显示两个模型之间的不同之处，且不会运行任何模型。
AI 助手（MCP）	提供 66 个工具（包含 ping 时为 67 个），用于通过 stdio 或经身份验证的 HTTP 构建、编辑、运行、分析和解释模型。
逐步调试器	逐个事件地逐步运行，按条件暂停，跳转到下一次运行，并查看每一步所做的更改。也可在无头模式下使用故障影响视图和单点故障文件。
同时处理多个模型	每个模型都在独立窗口中打开，并拥有自己的撤销历史和结果。
查看结果时进行编辑	编辑时结果仍显示在屏幕上；支持撤销和重做编辑；并提供按分布区间着色的弱链接、成本、容量、备件和重要性视图。
块标签和失效率	可选择每个块下方显示的内容（均值、标准差、失效率）；并可将失效率的推导过程保存在可重复使用的命名 Rate 中。
报告	结果可导出为 PDF、HTML、AsciiDoc、电子表格、CSV 或 JSON（采用带版本号的架构）。
图表	提供浅色和深色主题、可停靠面板、注释、缩略图、带有相应命令的快捷键提示，以及用于文档的图表渲染器（raptor render）。
更安全的文件	保存前，验证功能会捕获在打开时会导致 Raptor 7 崩溃的模型结构（例如节点声明的路径数量、过时的阶段标头）。

安装

Windows / macOS / Linux（推荐非技术用户使用）

从发布页面下载适用于你平台的安装程序：

文件	平台	安装方式
raptor-studio-*-windows-setup.exe	Windows 10/11（x64）	双击并按照向导操作
raptor-studio-*-windows-portable.zip	Windows 10/11（x64）	解压到任意位置，然后运行 raptor-studio.exe
raptor-studio-*-macos-arm64.dmg	macOS 13+（Apple Silicon）	打开 DMG，将 RAPTOR Studio 拖到 Applications
raptor-studio-*-macos-x64.dmg	macOS 13+（Intel）	打开 DMG，将 RAPTOR Studio 拖到 Applications
raptor-studio-*-linux-amd64.deb	Debian/Ubuntu（x64）	双击，或运行 sudo apt install ./…deb
raptor-studio-*-linux-x86_64.AppImage	大多数 Linux 发行版（x64）	对文件运行 chmod +x，然后启动

请将校验和与同一发布版本中的 SHA256SUMS.txt 进行核对。安装程序仅包含桌面应用； raptor 命令行工具和 MCP 服务随 pip 包提供（见下文）。

文件类型： Windows 安装程序、macOS 应用和 .deb 会注册 .rbds 和 .rbd 文件类型，双击即可在 RAPTOR Studio 中打开模型。 在安装了 Raptor 7 的计算机上，.rbd 默认仍会使用 Raptor 7 打开，RAPTOR Studio 会显示在“打开方式”中。AppImage 无法在系统范围内注册文件类型；请运行 raptor-studio model.rbds 或使用“文件” → “打开”。

macOS 提示（未签名版本）： Gatekeeper 会要求确认。 右键点击 RAPTOR Studio → 打开 → 打开，或在终端中运行一次 xattr -cr "/Applications/RAPTOR Studio.app"。

Windows 提示（未签名版本）： SmartScreen 可能会显示 “Windows 已保护你的电脑”——点击 更多信息 → 仍要运行。

PyPI（技术用户，以及 MCP 服务）

pip install raptor-studio              # the application and command line
pip install "raptor-studio[mcp]"       # plus the MCP server for AI assistants

或者，与系统 Python 隔离安装：

pipx install "raptor-studio[mcp]"

如果只需要助手服务，可运行 uvx raptor-studio-mcp --workspace ~/raptor-models，无需安装。

然后运行 raptor-studio 启动应用，运行 raptor --help 使用命令行，或运行 raptor-studio-mcp 启动助手服务。pip 会将这三个命令放在环境的 bin 文件夹中（Windows 上为 Scripts），因此在虚拟环境中，请先激活环境（运行 source .venv/bin/activate，或在 Windows 上运行 .venv\Scripts\activate），或者使用完整路径，例如 .venv/bin/raptor --help。pipx 和 uv tool install 会自动将它们添加到你的 PATH。要求：Python 3.12+。PDF 导出使用 WeasyPrint，需要系统级的 Pango——Linux：sudo apt install libpango-1.0-0 libpangocairo-1.0-0，macOS：brew install pango。Windows/macOS 安装程序已将其打包。

Windows 提示（路径过长）： Qt for Python (PySide6) 会安装一些嵌套层级很深的文件。如果 pip 因 OSError: [Errno 2] No such file or directory 而中止，并提示 Windows Long Path support，说明安装文件夹路径超过了 Windows 的 260 字符限制。使用 Microsoft Store 中的 Python 时最容易遇到此问题，因为其软件包文件夹本身就有约 150 个字符。以下任一方法都可避免此问题：

• 使用上面的 Windows 安装程序，无需 Python；
• 安装到路径较短的虚拟环境中： py -m venv C:\raptor 然后运行 C:\raptor\Scripts\pip install raptor-studio；
• 使用 uv tool install raptor-studio 或 pipx install raptor-studio；
• 或在 Windows 中启用长路径（需要管理员权限）。

首次从命令行运行

raptor validate model.rbd            # errors and warnings
raptor run model.rbd -n 200 -j 4     # 200 runs on 4 processes, summary on screen
raptor run model.rbd -n 500 --importance both   # also rank the blocks by importance
raptor run model.rbd -r events -r end-of-run -o results/   # also write Raptor 7-format report files
raptor sweep model.rbd --vary "block:Pump A.repair_params[0]=12,24,48" --metric Availability
raptor diff before.rbds after.rbds   # what changed between two versions

raptor help 会列出所有命令和主题。

学习资料

应用启动时会显示一个起始页，其中包含一个空白模型、已完成的示例（从指南基础内容到医院应急电源、水处理厂、数据中心和分阶段客机飞行），以及内置文档的链接。点击 Help 功能区选项卡也可以打开这些文档：

• User Guide — 教程书籍 Break It Before It Breaks：共 23 章，内容从三个模块的灯笼到经过调优的数据中心；书中附有配套的 .rbds 模型，可通过书中的 opsmodel 按钮直接打开。
• Reference Manual — 逐字段参考手册；按 F1 可跳转到当前面板或对话框对应的章节。
• Formulas — 在同一页面列出每项指标、重要性度量和分布表的公式。
• Keyboard shortcuts — docs/KEYBOARD_SHORTCUTS.md，也可在 Help 中查看。在应用中按 Alt，即可显示带有快捷键提示的命令所对应的按键提示。
• AI assistant — docs/MCP.md 和书籍的最后一章。
• File format — docs/RBDS_FORMAT.md 介绍 .rbds JSON 格式。
• Analytical solver — docs/ANALYTICAL.md 介绍精确静态求解器，包括适用范围、假设、CLI 和 API。

IEC 61078

IEC 61078:2016 定义了可靠性框图及其评估方法。RAPTOR Studio 使用相同的术语（串联、并联、m 取 n、子 RBD、可修复和不可修复模块），但通过 Monte Carlo simulation 评估模型，因此能够纳入维修、备件、阶段、依赖关系和有限资源。这并非该标准的认证实现；此处描述的是功能，不是合规性声明。

简而言之：支持串联、并联、混合和 m 取 n 结构、可修复和不可修复模块以及子 RBD；标准中的算例均已通过模拟器进行回归测试。附录 D 中的重要性度量通过 重新模拟估算（见上文）；精确分析求解器也会在其静态子集上计算这些度量。尚未实现最小割集／径集、PFD_avg、重复模块、非相干模块以及 PAND/SEQ/CCF 门。布尔／BDD 求值属于分析求解器内部功能，并非单独的定性输出。完整的逐条款对照表见 docs/IEC61078.md；MCP 客户端可通过 read_doc('iec61078') 阅读。

如何检查保真度

引擎通过 Raptor 7 本身生成的文件进行测试。这些文件是在 Wine 下驱动 Raptor 7 时捕获的；对于最棘手的情况，还会在使用调试器跟踪其调度程序时捕获。

• tests/golden/ 中包含 200 多个模型及每个模型的 Raptor 7 输出。事件日志、报告文件和随机抽样日志均会进行精确比对；目前对已捕获事件日志的扫描未发现任何记录的运行存在差异。
• 引擎代码会标明各部分复现的 Raptor 7 流程，每部分的设计见 docs/engine-design/。
• 每次更改都会运行 7,500 多项自动化测试，包括应用自身的窗口和对话框测试，以及 MCP 服务的对抗性测试。

开发

pip install -e ".[dev,mcp]"   # `mcp` extra needed by the MCP server tests
pytest                        # unit + fast integration; add -m slow for UI sweeps

CONTRIBUTING.md 介绍了测试级别以及修改引擎时应遵循的约定。 文档使用 Ruby asciidoctor 渲染：new_docs/tools/render_docs.sh（参见 new_docs/README.md）。

仓库布局

路径	内容
raptor/	应用程序：core/ 引擎、api/、cli/、gui/、mcp/、render/
tests/	unit/、behaviour/、integration/（包括 sweeps/）、golden/（Raptor 7 的捕获输出；大型捕获文件经过 gzip 压缩）、fixtures/（探测模型）、ladder/、data/（共享示例模型）
new_docs/	用户指南（教程书籍）、其模型和构建工具
docs/	参考手册、引擎设计、MCP 服务参考、解析求解器、公式、键盘快捷键、.rbds 文件格式、IEC 61078
tools/	测试和 CI 运行的开发工具：引擎快照、覆盖率、类型检查门禁、文档生成器
installer/	打包（PyInstaller、Inno Setup、deb/AppImage）
packaging/	raptor-studio-mcp，MCP Registry 列出的小型 PyPI 软件包

路线图

正在考虑的发展方向——想法，不是承诺，顺序不分先后：

• 实时查看助手的工作。 在另一个只读窗口中，通过 MCP 服务查看 AI 助手正在构建的模型，并在每次编辑时重新绘制。
• 增加与 Raptor 7 的一致性检查。 针对新的模型形态和较少使用的选项，继续与原版比较结果。
• 进一步扩展求解方法。 故障树求解器、最小割集／径集、整个层级结构的重要度，以及共因门和动态门。目前已提供用于静态 RBD 的有界解析求解器。
• 更完善的维护和物流功能。 让模型能够直接表达维修团队、班次和供应链。
• 不确定性和敏感性分析。 询问哪些输入最重要，以及答案有多可靠。

许可与鸣谢

RAPTOR 最初由 ARINC（Chuck Carter、Steve Brown、Tony Malerich、Elizabeth Grimes）创建，并由 Booz Allen Hamilton 作为开源软件发布——非常感谢 BAH。RAPTOR 衍生材料继续采用 Booz Allen Public License v1.0（LICENSE）；此移植版本中的新代码采用 Apache License 2.0（LICENSES/Apache-2.0.txt）。归属详情请参阅 NOTICE.md。