3. Особенности оценки надежности автоматизированных систем управления

В любой автоматизированной системе управления можно выделить комплекс технических средств (технические системы, объекты — смысл терминов одинаков), коллектив людей (можно различать операторов, специалистов по техническому обслуживанию, руководителей работ) и программы, реализующие управляющие алго­ритмы.

Комплекс технических средств (КТС) АСУ имеет ряд особенностей. К таким комплексам предъявляются высокие требования в отношении достоверности и своевре­менности обработки больших объемов информации. Ча­сто отдельные КТС территориально разобщены. Струк­тура отдельных комплексов часто уникальна, хотя обыч­но применяются стандартные элементы немногих типов. Широко применяются иерархические структуры.

Вплоть до последнего времени теория надежности занималась лишь техническими системами. Проблема надежности технических систем по-прежнему является наиболее важной и привлекает наибольшее внимание. Благодаря развитию АСУ повысился интерес к работам по надежности систем “человек и техника”. Такие иссле­дования особенно важны для обеспечения безопасности функционирования транспортных и промышленных систем.

Под надежностью системы «человек и техника» бу­дем понимать ее способность выполнять заданные функ­ции в течение требуемого промежутка времени или тре­буемой наработки, сохраняя при этом свои эксплуата­ционные показатели в заданных пределах.

Исследование надежности системы «человек и техни­ка» сводится к рассмотрению надежности технической системы с учетом деятельности операторов или к рас­смотрению своевременности (надежности) выполнения людьми системы работ по достижению заданной цели. Для КТС АСУ имеет большее значение первая поста­новка задачи.

Опыт разработки и применения АСУ свидетельству­ет также, что важнейшей проблемой является надеж­ность сложных управляющих программ, работающих в реальном масштабе времени.

Можно говорить о надежности программ как их свой­стве выполнять требования к программе в течение опре­деленного интервала времени в реальных условиях экс­плуатации. Из-за наличия скрытых ошибок в програм­мах могут возникать аварийные ситуации и значительно снижается эффективность АСУ.

Таким образом, при рассмотрении надежности проек­тируемых АСУ целесообразно раздельно оценить:

надежность технической системы;

надежность системы «человек и техника» как на­дежность технической системы с учетом деятельности операторов;

надежность алгоритмов (планов систем работ);

надежность управляющих программ.

Полученный вектор значений показателей надежности может быть использован для непосредственного сужде­ния о надежности АСУ или применен в качестве вход­ных данных для оценки средних потерь из-за ненадеж­ности, которые косвенно характеризуют надежность АСУ.

При разработке метода исследования надежности технических средств необходимо учитывать, что совре­менные АСУ разрабатываются обычно для конкретной организации в одном экземпляре, т. е. системы являются уникальными. В то же время элементы технических средств в большинстве случаев являются серийными.

Большое значение имеет достоверность расчетов и других способов определения надежности системы. Це­лесообразно применять методы оценки надежности, не требующие введения сомнительных допущений.

При анализе надежности технических средств жела­тельно учесть также многофункциональность современных АСУ, которые обычно предназначены

Рис. 3.1. Пример дерева отказов. А_1, А₂, А₃ - подсистемы; В₁, В₂ - блоки; С₁, С₂, С₃ — узлы; D₁, D₂ , D₃ , 4₁-элементы.

для решения нескольких комплексов задач. Это можно сделать при помощи описанного ниже приема, условно названного дедуктивным методом исследования надежности.

Существуют два пути формулирования понятия отка­за системы, которые можно назвать индуктивным и де­дуктивным методами анализа надежности. При индуктивном методе устанавливаются виды от­казов элементов и определяется влияние отказа каждого элемента на работоспособность системы. При этом обычно удается все отказы элементов свести к малому числу видов. Например, для электронных элементов рас­сматриваются обычно обрывы, короткие замыкания и дрейф. Рассматривая сочетания возможных состояний; элементов, можно найти неисправные состояния системы. При последовательном рассмотрении отказов всех элементов маловероятен случайный пропуск возможных не­исправностей системы. Однако метод очень трудоемок, приходится рассматривать все отказы элементов, так как критичность элемента становится известной лишь после проведения анализа.

При дедуктивном методе анализа надежности системы перечисляют все возможные отказы системы и определяют, какие блоки, элементы и т. п. могут привести к от­казу рассматриваемого вида. В ходе анализа строится дерево отказов (рис. 31). Поэтому метод иногда называется методом дерева отказов.

Дедуктивный метод целесообразно применять на ранних этапах проектирования для выявления слабых звень­ев системы до проведения расчетов надежности. При этом внимание разработчика концентрируется на опас­ных ситуациях, которые не скрываются за допущениями и упрощениями, необходимыми при расчете надежности.

i