2. Метод минимальных путей и сечений
В ряде случаев для анализа надёжности сложной системы бывает достаточно определить граничные оценки надёжности сверху или снизу. При оценки сверху определяют минимальные наборы работоспособных путей, обеспечивающих работоспособное состояние системы. При формировании пути считая что все элементы находятся в не работоспособном состоянии, последовательным переводом в работоспособное состояние, производят подбор вариантов соединения элементов обеспечивающих наличие цепи. При этом набор элементов образует минимальный путь, если исключение любого из элементов приводит к отказу пути. Из этого вытекает, что в рамках каждого пути элементы соединяются в основном включении, т.е. последовательно, а сами пути включаются параллельно. Так для рассмотра мостовой схемы
Поскольку один и тот же элемент дважды
включается …………. То в результате
расчёта ………………
3. Метод минимального сечения
При определении минимальных сечений осуществляется подбор минимального числа элементов перевод которых из работоспособного в не работоспособное состояние вызывает отказ всей системы. Т.к. отказ каждого из сечений вызывает отказ системы, то сечения соединяются последовательно. А в пределах сечения элементы соединяются параллельно, т.к. для надёжной работы достаточно работоспособного состояния любого из элементов сечения. Поскольку каждый из элементов включается 2 сечения, то полученная оценка является оценкой снизу.
Таким образом при составлении минимальных путей и сечений любая система преобразуется в структуру с последовательно-параллельным или параллельно-последовательным соединением элементов.
Задача.
Надёжность ис как совокупности комплекса технических средств по и оперативного персонала
ИС – сложная в структурном отношении, многофункциональная система. При решении задач надёжности, её как и любую систему представляют в виде совокупности элементов связанных между собой. При этом выбор элементов может быть различен и зависит от способа декомпозиции ИС. Как правило ИС рассматривают как совокупность КТС (комплекса технических средств), ПО и обслуживающего персонала.
Надёжность КТС.
Надёжность КТС оказывает наиболее существенное влияние на надёжность ИС в целом т поэтому в ряде случаев можно ограничиться рассмотрением лишь этой составляющей надёжности.
Рассмотрим структуру времени восстановления системы, после отказов
Тв.оп=Тв1+Тв2
Тв.оп – оперативное время восстановления
Тв1 – поиск отказа
Тв2 – устранение отказа
Это простейший случай восстановления системы, который в зависимости от её структуры и организации процесса восстановления может быть существенно расширен другими мероприятиями.
t
Тв.оп=Тв1+Тв2+Тв3+Тв4+Тв5
Тв3 – время ожидания от момента обнаружения отказа, до начала поиска его причин.
Тв4 – обеспечение персонала инструментами, зап/частями и материалами.
Тв5 – ожидание от момента окончания устранения отказа до включения системы.
Данный алгоритм характерен для восстановления систем на месте эксплуатации. При этом значения времён Тв3,4,5 будет определяться масштабом системы, её функциональными возможностями и рядом других нормативных требований.
Тв.оп=Тв1+Тв3+Тв4+Тв5+Тв6+Тв7+Тв8+Тв9
Тв6 – время демонтажа системы
Тв7 – время монтажа системы
Тв8 – длительность ремонта в мастерской
Тв9 – время устранения отказа в мастерской
Данный алгоритм используется для восстановления систем обслуживаемых отдельной специализированной ремонтной службой. При чём уровень развития этой службы определяется степенью важности системы и наличием финансовых средств. Например такие рем. службы существуют на всех промышленных предприятиях. Они имеют статус отдельной службы со своей структурой и штатом.
Комплекс технических средств ИС оценивается по показателям надёжности для не восстанавливаемых систем, к ним добавляются комплексные оценки надёжности (коэф готовн, коэффициент операт готовн). Показатели надёжности устанавливаются при следующих условиях: t = 20+ 10 C0, относит влажность 30-80%, давление 630-800ммртс, отклонение напряжения питания +10 – 15 %, время на котором задаётся вероятность безотказной работы 2000 часов (где то квартал).
Надёжность ПО.
В отличие от ТС, разрушение и старение (износ) не свойственно ни ПО системы в целом, ни отдельным программам. Тем не менее возможно перенесение некоторых понятий, терминов и определений, принятых для КТС и ПО, При разработки ПО может возникнуть ряд причин приводящих к возникновению ошибок: не правильное понимание программистом алгоритма, не правильное составление общей структуры ПО и взаимосвязи отдельных программ, неправильный выбор методов защиты программ и т.д. Отладка ПО не может устранить все ошибки, т.к. количество сочетаний входных данных и состояния системы настолько велико, что заранее проверить прохождение всех ветвей программы практически не возможно. Поэтому поток моментов проявления ошибок ПО при функционировании ИС носит случайный характер, т.е. ошибки проявляются в случайные моменты времени, когда программа выйдет на тот участок, где имеется ошибка.
Основные отличия ошибок ПО от отказов ТС заключаются в том, что после исправления ошибок в программе эта же ошибка в дальнейшем не может повториться, более того ошибки выявленные в одной из нескольких однотипные систем обычно исправляются во всеет таких системах. Поток ошибок ПО не стационарный, т.к. по мере выявления и устранения ошибок параметр их потока уменьшается. Отказ ТС по одной и той же причине носят повторяющийся характер и после восстановления такой же отказ и этого, и иных аналогичных средств по той же причине неизбежно повторится. Поток отказов ТС в установившемся режиме с тем или иным приближением можно считать стационарным. Существует 2 подхода к выбору показателей надёжности ПО. С одной стороны можно использовать обычные показатели надёжности, такие как отсутствие вероятности ошибок за время t, среднее время меду ошибками, среднее время восстановления ПО. Данные показатели характеризуют проявление ошибок ПО во времени, поэтому их целесообразно использовать, для ПО эксплуатируемого непрерывно, например, прога управления технологическими объектами, прога управления серверами. Для программ используемых не регулярно возможно применение таких показателей как вероятность успешного выполнения одного прогона программы, вероятность того что данное ПО сможет решить произвольную задачу из некоторого потока реальных задач. С другой стороны, для описания надёжности ПО могут быть использованы спец показатели характерные только для ПО и отражающие главным образом качество выполнения ПО. Прежде всего это показатели корректности ПО: предполагаемое число ошибок в ПО или плотность ошибок (число ошибок на одну команду). Другие показатели характеризуют такие свойства ПО, как устойчивость (способность функционировать в условиях возмущений внешней среды), исправляемость (способность ПО к внесению исправлений), защищённость ПО от внесения искажений постороннего вмешательства.
Наличие в ИС программно управляемых вычислительных комплексов приводит к необходимости рассмотрения специфического для них вида нарушения функционирования сбоя. Под сбоем понимается кратковременное нарушение работоспособности комплекса, при котором функционирование восстанавливается без производства ремонтных работ. Сбои могут проявляется в виде останова, зацикливания, выдачи не правильного результата, при чём нарушения либо самоустраняются, либо восстановление производится персоналом путём перезапуска или перезагрузки комплекса. Причинами сбоев могут быть изменение условий эксплуатации, температуры, воздействие электрических и магнитных полей, неисправности ТС, ошибки ПО.
Надёжность оперативного персонала
Оперативный персонал (оператор) в составе ИС принимает непосредственное участие в реализации её функций. Роль ОП заключается в следующем: наблюдение за правильностью функционирования ИС, настройка, запуск и коррекция работы ТС, принятие решения по управлению информационным процессом по не алгоритмизированным правилам, непосредственное воздействие на ход информационного процесса, включением и отключение каких либо особых функций. Использование ОП в качестве резервного звена ИС позволяет повысить надёжность выполнения её функций, в то же время недостаточная надёжность и не стационарность этого звена при выполнении им основных функций управления снижает общую надёжность функционирования ИС. Под надёжностью человека оператора понимается совокупность его свойств проявляющихся при его участии функционирования ИС и влияющих на надёжность ИС. Основными из этих свойств являются: безошибочность – способность человека оператора выполнять все заданные операции в заданном порядке, своевременность – способность человека оператора выполнять заданные операции за заданное время. Оператор как элемент ИС в задачах надёжности имеет ряд существенных особенностей, к ним относятся адаптация к условиям труда, существенные отличия характеристик различных операторов друг от друга, утомляемость, подверженность эмоциональным воздействиям. Общим для всех оператор является единое требование к уровню профессиональной подготовленности при допуске к работе. Показателями надёжности чела оператора могут быть: вероятность безошибочного выполнения процедуры, т.е. вероятность того что при выполнении рассматриваемой процедуры будут выполнены именно те операции которые составляют данную процедуру и именно в заданной последовательности. Вероятность своевременного выполнения процедуры, т.е. вероятность того что совокупность всех операций составляющих данную процедуру будет выполнено за время не превышающее допустимое, если длительность выполнения процедуры t имеет порядок часа и более, то показателем надёжности может быть P(t) безошибочных и своевременных действий оператора за время t. Кроме оперативного персонала в состав ИС входит эксплуатационный персонал, обеспечивающий нормальное функционирование ИС: программисты, специалисты электронщики, специалисты КИПиА, электрики.