- •Оглавление
- •3.3. Математические модели надежности аппаратуры ис 36
- •4.Расчет аппаратурной надежности ис на этапе проектирования 45
- •4.5. Расчет надежности ремонтируемых систем 57
- •5. Методы обеспечения контроля и диагностики аппаратуры ис 66
- •1. Основные понятия, термины и определения
- •1.1. Система и ее элементы
- •1.2. Понятия надежности и отказа системы (элемента)
- •1.3 Основные определения в области качества и надежности программного обеспечения (по) ис
- •1.4. Основные определения в области надежности подсистемы человек - оператор ис
- •1.5. Проблема стандартизации в области надежности и качества
- •2. Факторы, влияющие на надежность информационных систем
- •2.1. Общая характеристика факторов, влияющих на надежность ис
- •2.2. Влияние внешних воздействующих факторов при эксплуатации ис
- •2.3. Общие принципы обеспечения надежности сложных технических систем
- •Показатели надежности аппаратуры ис и используемые модели надежности
- •Основные показатели надежности невосстанавливаемых объектов
- •3.1.1. Вероятность безотказной работы
- •3.1.2. Вероятность отказа
- •3.1.3. Средняя наработка до отказа
- •3.1.4. Интенсивность отказов
- •3.2. Показатели надежности восстанавливаемых объектов
- •3.2.1. Показатели безотказности восстанавливаемых объектов
- •3.2.1.1. Параметр потока отказов
- •3.2.1.2. Средняя наработка на отказ объекта
- •3.2.2. Показатели ремонтопригодности
- •3.2.2.1. Вероятность восстановления
- •3.2.2.2. Среднее время восстановления
- •3.2.2.3. Интенсивность восстановления
- •3.2.3. Показатели долговечности
- •3.2.3. Комплексные показатели надежности
- •3.2.3.1. Коэффициент готовности
- •3.2.3.2. Коэффициент оперативной готовности
- •3.2.3.3. Коэффициент технического использования
- •3.2.3.4. Коэффициент сохранения эффективности
- •3.3. Математические модели надежности аппаратуры ис
- •3.3.1. Модели потоков событий
- •3.3.1.1. Простейший поток отказов
- •3.3.1.2. Потоки Эрланга
- •Законы распределения дискретных случайных величин
- •3.3.2.1. Биномиальный закон распределения числаn появления событияАвmнезависимых испытаниях.
- •3.3.2.2. Пуассоновское распределение появления n событий за время наблюдения t
- •3.3.3. Законы распределения непрерывных случайных величин
- •3.3.3.1. Экспоненциальное распределение
- •3.3.3.2. Нормальное распределение
- •3.3.3.3. Гамма - распределение
- •3.3.4. Марковские процессы
- •Расчет аппаратурной надежности ис на этапе проектирования
- •4.1. Составление логических схем
- •4.2. Расчет надежности нерезервированной невосстанавливаемой системы
- •4.3. Учет влияния режимов работы элементов на надежность систем
- •4.4. Расчет надежности невосстанавливаемых резервированных систем
- •4.4.1. Резервирование с целой кратностьюk с постоянно включенным резервом или нагруженное резервирование замещением с абсолютно надежными переключателями
- •4.4.1.1. Общее резервирование
- •4.4.1.2 Раздельное резервирование
- •4.4.1.3. Общее резервирование с дробной кратностью
- •4.4.2. Резервирование замещением ненагруженное и облегченное с абсолютно надёжными переключателями.
- •4.4.2.1.Общее ненагруженное резервирование замещением
- •4.4.2.2. Облегченное резервирование замещением
- •4.4.3. Резервирование с учетом надежности переключателей.
- •4.4.4. Скользящее резервирование
- •4.5. Расчет надежности ремонтируемых систем
- •4.5.1. Общая характеристика методов расчета надежности ремонтируемых систем
- •4.5.2. Вычисление функций готовности и простоя нерезервированных систем
- •4.5.3. Особенности расчета резервированных восстанавливаемых систем
- •4.5.3.1. Ненагруженное резервирование с восстановлением
- •4.5.3.2. Нагруженное резервирование замещением с восстановлением
- •4.5.4. Расчет надежности восстанавливаемых систем, перерывы, в работе которых в процессе эксплуатации недопустимы
- •4.5.5. Примеры решения типовых задач
- •5. Методы обеспечения контроля и диагностики аппаратуры ис
- •5.1. Контроль технического состояния ис в процессе эксплуатации
- •5.1.1. Основные определения в области контроля ис
- •Методы контроля аппаратуры ис
- •5.1.2.1. Оперативные методы контроля аппаратуры
- •5.1.2.2. Тестовый контроль аппаратуры
- •5.2. Основы диагностирования информационных систем
- •5.2.1. Метод построения квазиоптимальных тестов Шеннона – Фано
- •5.2.2. Организация тестирования персонального компьютера
- •6. Основы моделирования и расчета надежности программного обеспечения
- •6.1. Модель анализа надежности программных средств
- •6.2. Статистика ошибок по ис
- •6.3. Количественные характеристики надежности по ис
- •Модели надежности программного обеспечения
- •6.4.1. О возможности построения априорных мнп
- •6.4.2. Непрерывные эмпирические модели надежности по (нэмп)
- •6.4.3. Дискретные эмпирические модели надежности по (дэмп)
- •6.5. Способы обеспечения и повышения надежности по
- •6.5.1. Основы организации тестирования программ
- •6.5.1.1. Особенности тестирования « белого ящика»
- •6.5.1.2. Особенности функционального тестирования по ( методы тестирования «черного ящика»)
- •6.5.1.3. Организация процесса тестирования программного обеспечения
- •6.5.2. Способы повышения оперативной надежности по
- •7. Основы организации испытаний ис на надежность
- •7.1. Виды испытаний на надежность
- •7.2. Принципиальные особенности организации испытаний на надежность ис
- •Основы организации определительных испытаний на надежность
- •7.3.1. Точечные оценки показателей безотказности и ремонтопригодности
- •7.3.2. Оценка показателей надежности доверительным интервалом
- •7.3.2.1. Определение доверительного интервала для средней наработки на отказ
- •7.3.2.2. Определение доверительного интервала для вероятности безотказной работы по числу обнаруженных при испытаниях отказов
- •7.4. Основы организации контрольных испытаний
- •Основы надежности подсистемы «человек-оператор» ис
- •Основные понятия и определения
- •8.2. Влияние человека - оператора на надежность ис
- •Показатели безошибочности человека-оператора
- •8.2.2. Способы борьбы с ошибками оператора
- •Заключение
1.4. Основные определения в области надежности подсистемы человек - оператор ис
Надежность человека- оператора, являющегося элементом ИС, определяется его способностью к сохранению работоспособного состояния при усложнении окружающей обстановки [1.5].
При оценке надежности человека- оператора учитываются его следующие субъективные характеристики:
-долговременная выносливость – сохранение человеком работоспособности на заданном уровне в течение требуемого времени;
-устойчивость к воздействию факторов среды (температуры, давлению, влажности, уровню шума и т. д.);
- работоспособность в экстремальных условиях работы, то – есть способность принимать правильные решения при дефиците времени, в аварийных ситуациях;
- помехоустойчивость – работоспособность оператора в условиях шумов, посторонней речи, движения предметов в поле зрения;
- спонтанная отвлекаемость – способность оставаться внимательным, например, при длительном пассивном наблюдении;
- переключаемость – способность быстрого вхождения в новую деятельность.
Надежность человека – оператора характеризуется следующими показателями: безошибочностью, готовностью, восстанавливаемостью и своевременностью.
Безошибочность– способность работать без ошибок.
Готовность – способность быстро включаться в работу.
Восстанавливаемость– способность исправления ошибок, допущенных системой и собственно оператором.
Своевременность– способность выполнять задачу за определенное время.
1.5. Проблема стандартизации в области надежности и качества
В 1965г. при международной электротехнической комиссии (МЭК) был образован технический комитет (ТК) 56 «Безопасность и ремонтопригодность». С 1989г. в соответствие с общими тенденциями развития техники наименование ТК изменяется на «Надежность» (Reliability). С 1990г. две международные организации по стандартам МЭК и ИСО объединяют свои усилия в области управления надежности и качества. ТК56 придан официальный статус головного комитета, руководящего разработкой стандартов МЭК по управлению надежностью ( серия 300) и стандартов ИСО по управлению качеством ( серия 9000).
Созданный в 1990г., ТК 119 « Надежность в технике» Госстандарта РФ проводит работы по государственной и международной стандартизации общетехнических аспектов надежности и разработке стандартов с одноименным названием (стандарты группы 27). Состав и структура стандартов по надежности представлена в табл. 1.2 [1.1].
Таблица 1.2 Состав и структура стандартов « Надежность в технике»
Направление надежности |
Аспекты стандартизации |
ГОСТ или НД |
Аналоги МС МЭК |
1.Общие вопросы |
1.1 Системообразующий стандарт |
27.001-96 |
|
1.2 Термины и определения |
27.002-89 |
50(191) | |
1.3 Модели надежности |
|
| |
1.4 Общие правила классификации отказов и предельных состояний |
РД 50-699-90 |
| |
1.5 Состав и общие правила задания требований по надежности |
27.003-90 |
300-3-4, 706-3, 319 | |
2.Организационно методические - вопросы |
2.1 Системы обеспечения надежности |
27.101-96 |
300-1 |
2.2 Программы обеспечения надежности |
15.206-84 |
300-2, 706-1 | |
2.3 Сбор обработка и реализация информации о надежности |
РД В 50-676-88 |
300- 3-2, 706-3, | |
2.4 Оценка стоимости жизненного цикла |
|
300-3-3 | |
2.5 Формальная экспертиза проекта |
|
1160 | |
3. Анализ и расчеты надежности |
3.1 Расчет надежности. Основные положения |
27.301-96 |
300-1-1, 1078, 86 |
3.2 Расчеты безотказности невосстанавливаемых систем |
|
1709 | |
3.3 Расчеты безотказности невосстанавливаемых систем |
РД 50.656-88 |
1165 | |
3.4 Расчеты долговечности изделий |
РД 50.423-83 |
| |
3.5 Расчеты ремонтопригодности |
МР 252-87 |
706-3 | |
3.6 Расчет комплектов ЗИП |
РД 50.503-84 |
706-3, 706-4 | |
3.7 Расчет параметров технического обслуживания |
|
706-4 | |
3.8 Расчет надежности сложных систем изделий |
|
| |
|
3.9 Анализ возможных причин и последствий отказов |
27.302-96 |
812, 1025 |
3.10 Аспекты надежности программного обеспечения |
|
| |
3.11 Анализ рисков |
|
300-3-9 | |
3.12 Учет человеческого фактора |
|
| |
4. Испытания на надежность, оценка и контроль надежности |
4.1 Испытания на надежность. Основные положения |
27.410-87 |
605-1 |
4.2 Предварительная обработка статистических данных о надежности |
|
605-6 | |
4.3 Оценка показателей надежности по эксперименту |
РД 50.690-89 |
605-4, 706-6 | |
4.4 Планы испытаний для контроля наработки |
27.402-96 |
605-7 | |
4.5 Планы испытаний для контроля вероятности безотказной работы |
27.403 |
1123, 410 | |
4.6 Планы испытаний для коэффициента готовности |
27.404 |
1070 | |
4.7 Методы подтверждения ремонтопригодности |
РД 50.686-89 |
706-3, 706-5 | |
4.8 Методы форсированных испытаний |
РД 50.424-83 |
| |
4.9 Учет внешних воздействующих факторов |
|
605-2, 605-3-1 | |
5.Физико- техничесие, технологические и эксплуатационные факторы
|
5.1 Контроль надежности изделий по параметрам технологического процесса их изготовления |
РД 50.706-91 |
|
5.2 Приработка изделий, технологическая тренировка |
|
1163-1 | |
5.3 Модели роста надежности, отбраковка изделий на надежность |
|
1114, 1164 | |
5.4 Прогнозирование и оценка остаточного ресурса |
|
|
Целями стандартизации в области надежности техники являются:
развитие нормативной базы для регулирования взаимодействия заинтересованных сторон (разработчика, изготовителя, поставщика, потребителя, заказчика) при обеспечении надежности на всех стадиях жизненного цикла изделий;
регламентация методов решения типовых задач надежности как основы для разработки соответствующих правил, методик, процедур и т.п., применяемых при разработке, производстве, испытаниях и эксплуатации технических изделий;
- обеспечение уровня надежности изделий, требования к которым устанавливают государственные органы.
К последним ТК 119 предлагает относить изделия, недостаточная надежность которых может представлять угрозу жизни и здоровью людей, приводить к отрицательным экологическим последствиям и / или большому экономическому ущербу, а также изделия, разрабатываемые по заказу Минобороны и других государственных заказчиков по оборонной промышленности. Как правило, многие ИС относятся к таким изделиям, при разработке которых необходимо задавать требуемый уровень надежности.
В заключение следует отметить, что в настоящее время ни международных, ни общегосударственных стандартов по оценке надежности программного обеспечения и учету человеческого фактора в надежности нет. В МЭК/ТК-56 созданы соответствующие рабочие группы, занимающиеся разработкой указанных стандартов [1.1]. Однако разработчики ИС пока еще сталкиваются с серьезными проблемами, касающимися анализа надежности ПО и подсистемы человек- оператор.
––––––––––––––––––––––––––––
Александровская Л.Н. Современные методы безотказности сложных технических систем: учебник / Л.Н. Александровская, А.П. Афанасьев, А.А. Лисов. М.: Логос, 2003.
Голинкевич Т.А. Прикладная теория надежности: учебник для вузов / Т.А. Голинкевич. М.: Высшая школа, 1977.
Ястребенецкий М.А. Надежность технических средств в АСУ технологическими процессами / М.А. Ястребенецкий. М.: Энергоиздат, 1982.
Липаев В.В.Надежность программного обеспечения / В.В. Липаев. М.: Наука, 1998.
Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных производственных систем / Г.В. Дружинин. М.: Энергоатомиздат, 1986.