29

Київський університет економіки й технологій транспорту

Кафедра інформаційних систем і технологій

Проектна оцінка надійності комп'ютерних систем

МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ

по виконанню курсової роботи для студентів III курсу спеціальності «Комп'ютерні інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті» денної форми навчання

Київ - 2006

Методичні вказівки розглянуті й затверджені на засіданні кафедри (протокол №___ від «___» _________ 2006 р.) і на засіданні методичної ради університету (протокол №___ від «___» _________ 2006 р.)

Методичні вказівки містять короткий теоретичний матеріал і варіанти індивідуальних завдань курсового проекту.

Методичні вказівки призначені для студентів III курсу спеціальності «Комп'ютерні інформаційно-керуючі системи на залізничному транспорті» денної форми навчання й відповідають програмі дисципліни «Надійність систем».

Укладачі:

О.В. Федухін, доктор техн. наук В.А. Гладков, канд. техн. наук.

Рецензенти:

ЗМІСТ

1	МЕТА ТА ЗМІСТ КУРСОВОЇ РОБОТИ
2	ТЕОРЕТИЧНІ ОСНОВИ ПРОЕКТНОЇ ОЦІНКИ НАДІЙНОСТІ СИСТЕМ
3	МЕТОДИЧНІ ВКАЗІВКИ ПО ВИКОНАННЮ І ОФОРМЛЕННЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТУ
4	ІНДИВІДУАЛЬНІ ЗАВДАННЯ НА КУРСОВЕ ПРОЕКТУВАННЯ
	СПИСОК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ
	ДОДАТКИ

1 Мета та зміст курсової роботи

Пропонована курсова робота призначена для виробітку у студентів навичок проектної оцінки надійності комп'ютерних систем.

Робота складається із чотирьох основних розділів проектної оцінки об'єктів. Варіант завдання вибирається відповідно до порядкового номеру з відповідних таблиць вихідних даних.

Завдання 1. Розрахунок надійності електронного модуля - джерела живлення ПЕОМ (ДЖ ПЕОМ).

Завдання 2. Розрахунок надійності системного блоку ПЕОМ (СБ ПЕОМ).

Завдання 3. Розрахунок надійності автоматизованого робочого місця оператора ПЕОМ ( АРМ-О).

Завдання 4. Розрахунок надійності комп'ютерної інформаційно-керуючої системи (КІКС).

2 Теоретичні основи проектної оцінки надійності систем

2.1 Ймовірнісно - фізичний метод розрахунку надійності

Розрахунок показників надійності пристроїв і систем, як окремий випадок прогнозування надійності, є найпоширенішим і важливим завданням надійності, що зважується на всіх етапах проектування й виробництва виробів.

У даному курсовому проекті вирішується завдання аналітичної оцінки надійності об'єкта (системи) на підставі відомих даних про надійність складових елементів (компонентів).

З погляду формування ймовірносно-фізичної моделі надійності об'єктів байдуже, чи є об'єкт елементом або складається із сукупності елементів. Тому що вид функції розподілу наробітку до відмови визначається видом конкретних реалізацій зміни первинних визначальних параметрів (певних фізичних ушкоджень) і перевищення їхньої кількості відповідного (граничного) рівня приводить до відмови компонента й відповідно елемента й системи. Математична модель відмов електронних систем (пристроїв, обчислювальних систем і т.п.) однозначно визначається типом математичних моделей відмов елементів. Якщо є хоча б один елемент, відмова якого обумовлюється електричними процесами, то як модель відмов системи приймається -розподіл [1-4].

Щільність DN - розподілу:

,

(1)

де - параметр масштабу; - параметр форми.

Інтегральна функція DN - розподілу:

,

(2)

де - нормований нормальний розподіл.

Значення інтегральної функції DN - розподилу (ймовірності відмови) можна підрахувати з допомогою таблиц розподілу (додаток Б) через відносний наробіток і коефіцієнт варіації .

Таблиця 2.1 Основні характеристики DN-розподілу

Характеристика, позначення	DN-розподіл
Математичне очікування,
Дисперсія,
Коефіцієнт варіації,
Імовірність безвідмовної роботи,
Гамма-процентний наробіток до відмови	- відносний наробіток, визначається по таблицях DN-розподілу через і

Апріорне подання функції розподілу наробітку до відмови об'єкта (системи), наприклад, у вигляді -розподілу набагато спрощує рішення поставленого завдання розрахунку надійності, тобто завдання практично зводиться до оцінки двох параметрів цього розподілу, що мають конкретну фізичну інтерпретацію (середню швидкість узагальненого процесу деградації й коефіцієнт варіації узагальненого процесу деградації об'єкта ).

Пропонований метод розрахунку [1-3], заснований на використанні ймовірносно-фізичної моделі відмов, принципово відрізняється від всіх відомих строго імовірнісних методів тим, що він розглядає безперервне (континуальне) безліч станів елементів і системи з безперервним часом. Це безсумнівно є більше якісним поданням поводження елементів і системи. Розглянемо модель і метод, що випливає з її, розрахунку показників безвідмовності невідновлюваних об'єктів, названий ймовірносно-фізичним (ВФ-методом).

Конкретна фізична інтерпретація констант ймовірносно-фізичних моделей відмов відкриває можливість їхньої оцінки за результатами дослідження певних параметрів, що характеризують технічний стан об'єкта. Якщо можна відшукати параметр, що інформує про витрату ресурсу системи, оцінивши швидкість його зміни та знаючи його граничне значення, можна прогнозувати всі необхідні кількісні показники надійності досліджуваної системи.

В [1] уведений узагальнений визначальний параметр системи, що представляє собою модуль традиційної векторної функції стану. Цей параметр дозволив перейти від багатомірного розподілу ймовірностей безвідмовної роботи системи до одномірного й тим самим дав можливість досить просто розраховувати всі основні показники безвідмовності (у тому числі закон розподілу часу до відмови) системи на основі більш адекватних двохпараметричних моделей надійності.

Оцінки параметрів моделі відмов ( DN-розподілу), що відповідають їхньої фізичної суті, визначаються досить просто в такий спосіб. Модуль вектора швидкості деградації системи, що представляє собою середню швидкість зміни прийнятого визначального параметра, є оцінкою параметра :

,

(3)

- середня швидкість деградації елемента -го типу; - середній наробіток до відмови елемента -го типу;

Значення параметра форми - коефіцієнта варіації зміни визначального параметра можна виразити в такий спосіб:

,

(4)

де - коефіцієнт варіації наробітку до відмови елемента -го типу.

Знання параметрів розподілу часу до відмови дозволяє визначити всі основні кількісні показники надійності системи. Зокрема, математичне очікування часу до першої відмови ненадлишкової системи має наступний вираз:

.

(5)