54

Надежность, эргономика и качество асоиу

Одной из ключевых проблем развития техники является проблема надежности.

По мере усложнения выполняемых функций и расширения возможностей современных технических систем возрастают требования и возникают все новые аспекты надежности их функционирования.

Например, кратковременное прекращение подачи питания в некоторых случаях может привести к безвозвратной потере информации.

Современный инженер должен обладать определенным объемом знаний в области надежности, необходимых для оценки параметров находящихся в эксплуатации изделий или программ, а также вновь проектируемых систем.

Теория надежности.

Проблема надежности, принципы ее обострения.

Основные термины и определения.

В широком смысле надежность – это свойство изделия выполнять свои функции.

Теория надежности начала развиваться с 40-50-х годов 20 века.

В настоящее время проблема надежности обостряется. Это связано с рядом причин:

1) Возрастает сложность современных изделий.

2) Возрастает интенсивность режимов работы элементов и узлов устройств.

3) Растут требования к качеству работы изделия.

4) Растет сложность и ответственность функций, выполняемых аппаратами без участия человека.

5) Растет "цена" отказа.

Надежность тесно связана с качеством. Можно утверждать, что качественное изделие – надежно.

Надежность связана и со стоимостью. Для обеспечения надежности необходимы дополнительные затраты.

При производстве изделия различают:

1) Этап планирования.

2) Эскизное проектирование.

3) Техническое проектирование.

4) Изготовление опытных образцов.

5) Передача в производство.

Общее правило: если о надежности "вспоминают" еще на этапе планирования или эскизного проектирования, то проектировщики укладываются в отпущенную сумму ассигнований.

В надежности АСУ различают 3 аспекта:

1. Техническая или аппаратная надежность.

2. Информационная надежность (этот аспект появился с развитием вычислительной техники):

а) алгоритмическая надежность, т.е. соответствие принятых моделей и алгоритмов действительным процессам;

б) программная надежность – это соответствие программ выбранным моделям и алгоритмам;

в) вычислительная надежность – это отсутствие сбоев, зацикливаний и других проявлений отказов.

3. Функциональная надежность. Это понятие относится к сложным системам. Сложные системы часто разрабатываются не одним автором, а некоторым коллективом программистов. Возможна нестыковка отдельных частей программы, например, связанная с использованием разных обозначений.

Задачи теории надежности.

Теория надежности ставит своей задачей изучение общих закономерностей обеспечения максимальной надежности при минимальных затратах.

Задачей теории надежности является также создание методики сбора и обработки сведений во время эксплуатации и испытания изделия, а также методики расчета сложных систем по параметрам надежности отдельных элементов.

Математический аппарат теории надежности – теория вероятностей, математическая статистика, теория случайных процессов, теория массового обслуживания.

Термины теории надежности.

Надежность – это свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах, условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования. (ГОСТ 27.002-82)

Работоспособность – это свойство изделия выполнять заданные функции с параметрами, оговоренными в технических документах.

Долговечность – свойство изделия сохранять работоспособность до предельного состояния.

Предельное состояние для каждого изделия свое. Это может быть снижение мощности, поломка, увеличение шума и т.д.

Срок службы – это продолжительность эксплуатации изделия до предельного состояния, измеряющаяся в единицах времени.

Наработка – это продолжительность работы изделия с начала эксплуатации, выраженная в единицах, характерных для данного изделия (не обязательно время).

Ресурс – наработка до предельного состояния.

Гамма-процентный ресурс – – это наработка, в течение которой отказ не наступает с вероятностью , выраженной в процентах. ( )

Живучесть – это свойство объекта сохранять работоспособность (полностью или частично) в условиях неблагоприятных воздействий. Живучестью должны обладать объекты, отказ которых связан с угрозой жизни людей или вызывает катастрофические последствия (корабли, атомная станция и т.д.).

Назначенный срок хранения – продолжительность времени хранения, по истечении которого изделие не допускается к применению независимо от его технического состояния. Это продукты питания, лекарства, средства защиты, военная продукция.

Отказ – одно из важнейших понятий надежности – это событие, после которого изделие перестает выполнять свои функции полностью или частично.

По степени влияния на работоспособность и связи с другими отказами отказы делят на группы.

Признаки классификации	Вид отказа
1. По степени влияния на работоспособность.	1. полный 2. частичный
2. По характеру проявления отказа.	1. катастрофический 2. параметрический
3. По связи с другими отказами.	1. независимый 2. зависимый
4. По времени существования отказа.	1. постоянный 2. временный 3. перемежающийся

Параметрический отказ в отличие от катастрофического проявляется постепенно в виде ухудшения некоторых показателей изделия. Обычно это связано со старением элементов и конструкций. Например, постепенное уменьшение яркости и контрастности в телевизоре.

Если в случае катастрофического отказа момент его наступления ясен, то параметрический – четко не определен. Здесь многое зависит от экспертов.

На любой параметр изделия на заводе устанавливается допустимый уровень отклонения основного параметра от нормы (зона допуска). Если в зоне допуска – изделие в норме. При катастрофическом отказе происходит резкий, скачком, вывод параметра из зоны допуска. При параметрическом отказе значения основного параметра выходят за зону допуска не скачком, а постепенно по мере старения узлов и элементов.

Т.о., если договориться увеличить зону допуска по отношению к первоначальной заводской, то отказ параметрический как бы исчезает.

Если отказ одного блока устройства или элемента системы не влияет на параметры надежности остальных, то это отказ независимый. Например, три радиолокационные станции образуют систему, каждая работает сама по себе и выход из строя одной не влияет на другие.

Если же выход из строя узла или блока влечет за собой изменение параметров других, от отказ – зависимый. Например, некоторое устройство питается от соединенных параллельно двух аккумуляторов. Каждый из них берет полнагрузки на себя. При выходе одного из строя оставшийся берет всю нагрузку на себя.

Постоянный отказ – после его возникновения устройство проще чинится, но до починки или замены устройство не заработает.

Временные отказы существуют только когда какой-то параметр достаточно сильно отклоняется от нормы, например, температура, напряжение питания.

Перемежающиеся отказы появляются обычно по неизвестным причинам и сами устраняются. В вычислительной технике их называют сбоями. Чаще всего они связаны с помехами, проникающими через питающую сеть, либо через электромагнитные излучения электротранспорта, высокочастотных устройств.