3. Технические характеристики системы

1. Расчет надежности системы

КИС состоит из множества элементов (модулей), которые соединены между собой как последовательным, так и параллельным способом.

На рис. 5.1 представлена структурная схема надежности информационной системы (ССН), которая состоит из 17 элементов.

Рис. 5.1. Структурная схема надежности информационной системы

Значения интенсивности отказов элементов составляют:

Необходимо обеспечить надежность КИС не менее чем 0,99.

Все элементы системы работают в режиме нормальной эксплуатации. Резервирование отдельных элементов или групп элементов должно осуществляться идентичными по надежности резервными элементами или группами элементов.

1. В исходной схеме элементы 1 и 2 образуют параллельное соединение. Заменяем их квазиэлементом А. Учитывая, что p₁=p₂, получаем:

2. Элементы 3, 4 и5 образуют параллельное соединение, заменив которое элементом В и учитывая, что p₃=p₄= p₅, получим:

3. Элементы 7, 8 между собой соединены параллельно, а с элементом 9 - последовательно, заменив элементы 7, 8 и 9 элементом С, для которого p₇=p₈= p₉, получим:

4. Элементы 10, 11, 12 и 13,14, 15 заменив элементами D и E соответственно, для которых p₁₀=p₁₁= p₁₂ = p₁₃=p₁₄= p₁₅= p₇=p₈= p₉, получим:

5. Элементы 16 и 17 образуют последовательное соединение. Заменяем их элементом H, для которого при p₁₆=p₁₇:

6. Квазиэлементы А и В образуют параллельное соединение. Заменяем их элементом F и получим:

7. Квазиэлементы C, D и E образуют параллельное соединение. Заменяем их элементом G и получим:

8. Преобразованная схема изображена на рис. 5.2 и 5.3.

Рис. 5.2. Преобразованная структурная схема

Рис. 5.3. Преобразованная структурная схема

9. В преобразованной схеме (рис. 4.3) элементы F, 1, G и H образуют последовательное соединение. Тогда вероятность безотказной работы всей системы определяется выражением:

10. Так как по условию все элементы системы работают в периоде нормальной эксплуатации, то вероятность безотказной работы элементов с 1 по 17 (рис. 4.1) подчиняются экспоненциальному закону:

11. Результаты расчетов вероятностей безотказной работы элементов 1-17 исходной схемы представлены в табл. 5.1.

Время функционирования системы, исходя из того, что жизненный цикл последней составит 3 года:

часов.

Время профилактики системы, проводимой, как минимум раз в месяц составляет порядка 4-5 часов. Следовательно,

часов – за 3 расчетных года.

часов – время беспрерывной работы системы.

Таблица 5.1

Результаты расчетов вероятностей безотказной работы элементов системы

		Наработка, t – 10 000 ч
Элемент		0,5	1	1,5	2	2,5	2,61
1-5	0,9	0,9955	0,9910	0,9865	0,9822	0,9777	0,9768
6	1,1	0,9945	0,9890	0,9836	0,9782	0,9729	0,9717
7-15	1	0,9950	0,9900	0,9851	09802	0,9753	0,9743
16-17	1,3	0,9935	0,9871	0,9807	0,9743	0,9680	0,9666
А	-	0,9999	0,9999	0,9998	0,9996	0,9995	0,9994
B	-	0,9999	0,9999	0,9999	0,9999	0,9999	0,9999
C, D, E	-	0,9949	0,9899	0,9849	0,9798	0,9747	0,9737
F	-	0,9999	0,9999	0,9999	0,9999	0,9999	0,9999
G	-	0,9999	0,9999	0,9999	0,9999	0,9999	0,9999
H	-	0,9870	0,9744	0,9742	0,9493	0,9370	0,9343
P	-	0,9813	0,9634	0,9580	0,9284	0,9114	0,9077
6’	-	0,9999	0,9998	0,9997	0,9995	0,9992	0,9991
H’	-	0,9998	0,9993	0,9993	0,9974	0,9960	0,9956
P’	-	0,9995	0,9989	0,9988	0,9967	0,9950	0,9945

12. На рис. 5.4 представлен график зависимости вероятности безотказной работы системы Р от времени наработки t.

Рис. 5.4. График зависимости вероятности безотказной работы системы от времени наработки

13. Согласно требованиям, предъявляемым к современным КИС, надежность системы должна быть не ниже 0,99. Расчет безотказной работы всей системы (P) показал, что уровень надежности системы не отвечает предъявляемым к ней требованиям. Таким образом, для достижения необходимого показателя – 0,99, в системе нужно предусмотреть резервирование отдельных элементов. Расчет показывает (табл. 5.1), что наиболее уязвимыми являются элемент 6 и квазиэлемент H, увеличение надежности которых даст максимальное увеличение надежности системы в целом.

14. Для того, чтобы система в целом имела вероятность безотказной работы P’=0,99, найдем необходимые вероятности безотказной работы элементов 6 и H.

1. Для повышения надежности системы осуществим резервирование элемента 1 и квазиэлемента H, путем добавления к ним идентичных по надежности элементов.

• резервируем элемент 6 дополнительным элементом 18:

• резервируем квазиэлемент Н дополнительным квазиэлементом Н’, состоящем из элементов 19 и 20:

16. Результаты расчетов вероятностей безотказной работы элементов с резервированием и системы в целом Р’ представлены в табл. 5.1.

17. На рис. 5.5 представлен график зависимости вероятности безотказной работы системы с резервированием отдельных элементов (Р’) от времени наработки t.

Рис. 5.5. График зависимости вероятности безотказной работы системы с резервированием отдельных элементов

18. На рис. 5.6 представлен график зависимостей вероятности безотказной работы системы без резервирования (Р) и с резервированием отдельных элементов (Р’) от времени наработки t.

Рис. 5.6. График зависимостей вероятности безотказной работы системы без резервирования (Р) и с резервированием отдельных элементов (Р’) от времени наработки t

19. Таким образом, для повышения надежности до требуемого уровня, необходимо в исходной схеме (рис. 5.1) систему достроить элементами 18, 19 и 20 (рис. 5.7).

Рис. 5.7. Структурная схема надежности системы, предусматривающая резервирование отдельных элементов

20. Расчеты показывают, что вероятность безотказной работы системы в целом соответствует заданному условию – не менее 0,99, т.е. надежность системы, при резервировании отдельных блоков, после наработки 26100 часов составляет 0,9945.