- •1. Основные понятия, термины и определения 8
- •2. Количественные показатели аппаратурной надежности асоиу 27
- •3. Математические модели надежности аппаратуры асоиу 41
- •4. Расчет надежности невосстанавливаемой аппаратуры асоиу на этапе проектирования 49
- •5. Расчет надежности ремонтируемых систем 63
- •6. Основы моделирования и расчета надежности программных средств 73
- •7. Основы эргономики асоиу 87
- •8. Основы организации испытаний асоиу на надежность 107
- •9. Основные принципы обеспечения качества промышленной продукции 117
- •Введение
- •1. Основные понятия, термины и определения
- •1.1. Система и ее элементы
- •1.2. Основные функции асоиу
- •1.3. Понятия надежности и отказа системы (элемента)
- •1.4. Основные определения в области качества и надежности программного обеспечения (по) асоиу
- •1.5. Основные определения в области надежности подсистемы человек-оператор асоиу
- •1.6. Факторы, влияющие на надежность асоиу
- •1.6.1. Контроль технического состояния асоиу в процессе эксплуатации
- •1.6.2. Влияние внешних воздействующих факторов при эксплуатации асоиу
- •1.7. Проблема стандартизации в области надежности и качества
- •2. Количественные показатели аппаратурной надежности асоиу
- •2.1. Основные показатели надежности невосстанавливаемых объектов
- •2.1.1. Вероятность безотказной работы
- •2.1.2. Вероятность отказа
- •2.1.3. Средняя наработка до отказа
- •2.1.4. Интенсивность отказов
- •2.2. Показатели надежности восстанавливаемых объектов
- •2.2.1. Показатели безотказности восстанавливаемых объектов
- •2.2.1.1. Параметр потока отказов
- •2.2.1.2. Средняя наработка на отказ объекта
- •2.2.2. Показатели ремонтопригодности
- •2.2.2.1. Вероятность восстановления
- •2.2.2.2. Среднее время восстановления
- •2.2.2.3. Интенсивность восстановления
- •2.2.3. Показатели долговечности
- •Комплексные показатели надежности
- •2.3.1. Коэффициент готовности
- •2.3.2. Коэффициент оперативной готовности
- •2.3.3. Коэффициент технического использования
- •Коэффициент сохранения эффективности
- •3. Математические модели надежности аппаратуры асоиу
- •3.1. Модели потоков событий
- •3.1.1. Простейший поток отказов
- •3.1.2. Потоки Эрланга
- •3.2. Законы распределения дискретных случайных величин
- •3.2.1. Биномиальный закон распределения числа появления события а в m независимых испытаниях
- •3.2.2. Пуассоновское распределение появления n событий за время t
- •3.3. Законы распределения непрерывных случайных величин
- •3.3.1. Экспоненциальное распределение
- •3.3.2. Нормальное распределение
- •3.3.3. Гамма-распределение
- •3.4. Модели случайных процессов
- •3.3.1. Марковские процессы
- •4. Расчет надежности невосстанавливаемой аппаратуры асоиу на этапе проектирования
- •4.1. Составление логических схем
- •4.2. Расчет надежности нерезервированной невосстанавливаемой системы
- •Учет влияния режимов работы элементов на надежность
- •4.4. Расчет надежности невосстанавливаемых резервированных систем
- •4.4.1. Резервирование с целой кратностью с постоянно включенным резервом или нагруженное резервирование замещением с абсолютно надежными переключателями
- •4.4.1.1. Общее резервирование
- •4.4.1.2. Раздельное резервирование
- •4.4.1.3. Общее резервирование с дробной кратностью
- •4.4.2. Резервирование замещением ненагруженное и облегченное с абсолютно надёжными переключателями
- •4.4.2.1.Общее ненагруженное резервирование замещением
- •4.4.2.2. Облегченное резервирование замещением
- •В случае показательного распределения наработки до отказа
- •4.4.3. Резервирование с учетом надежности переключателей
- •4.4.4. Скользящее резервирование
- •5. Расчет надежности ремонтируемых систем
- •5.1. Общая характеристика методов расчета надежности ремонтируемых систем
- •Вычисление функций готовности и простоя нерезервированных систем
- •5.3. Особенности расчета резервированных систем
- •5.3.1. Ненагруженное резервирование с восстановлением
- •5.3.2. Нагруженное резервирование замещением
- •Расчет надежности восстанавливаемых систем, перерывы в работе которых в процессе эксплуатации недопустимы
- •Примеры решения типовых задач
- •Основы моделирования и расчета надежности программных средств
- •6.1. Модель анализа надежности программных средств
- •6.2. Статистика ошибок по асоиу
- •6.3. Количественные характеристики надежности по асоиу
- •6.4. Модели надежности программного обеспечения
- •6.4.1. О возможности построения априорных мнп
- •6.4.2. Непрерывные эмпирические модели надежности по (нэмп)
- •6.4.3. Дискретные эмпирические модели надежности по (дэмп)
- •6.5. Способы обеспечения и повышения надежности по
- •6.5.1. Основы организации тестирования программ
- •6.5.1.1. Особенности тестирования « белого ящика»
- •6.5.1.2. Особенности функционального тестирования по ( методы тестирования «черного ящика»)
- •6.5.1.3. Организация процесса тестирования программного обеспечения
- •6.5.2. Способы оперативного повышения надежности по
- •Основы эргономики асоиу
- •7.1. Основные понятия и определения
- •7.2. Классификация эргономических методов исследования
- •7.3. Характеристика деятельности человека-оператора технических систем
- •7.4. Влияние человека - оператора на надежность асоиу
- •Показатели безошибочности человека-оператора
- •7.4.2. Способы борьбы с ошибками оператора
- •7.5. Проектирование дружественных пользователю вычислительных систем
- •7.5.1. Эргономика средств ввода информации
- •7.5.2. Работа с дисплеями и требования к ним
- •7.5.3. Организация компьютеризованных рабочих мест
- •7.6. Организация диалога человека и эвм
- •8. Основы организации испытаний асоиу на надежность
- •8.1. Виды испытаний на надежность
- •Принципиальные особенности организации испытаний на надежность асоиу
- •Основы организации определительных испытаний на надежность
- •8.3.1. Точечные оценки показателей безотказности и ремонтопригодности
- •8.3.2. Оценка показателей надежности доверительным интервалом
- •8.3.2.1. Определение доверительного интервала для средней наработки на отказ
- •8.3.2.2. Определение доверительного интервала для вероятности безотказной работы по числу обнаруженных при испытаниях отказов
- •8.4. Основы организации контрольных испытаний
- •9. Основные принципы обеспечения качества промышленной продукции
- •9.1. Современная концепция обеспечения качества продукции
- •Наименование детали
- •Два подхода к контролю за качеством продукции
- •Заключение
1.5. Основные определения в области надежности подсистемы человек-оператор асоиу
Надежность человека-оператора, являющегося элементом АСОИУ, определяется его способностью к сохранению работоспособного состояния при усложнении окружающей обстановки [1.6].
При оценке надежности человека-оператора учитываются его следующие субъективные характеристики:
-долговременная выносливость – сохранение человеком работоспособности на заданном уровне в течение требуемого времени;
-устойчивость к воздействию факторов среды (температуры, давлению, влажности, уровню шума и т. д.);
- работоспособность в экстремальных условиях работы, то есть способность принимать правильные решения при дефиците времени, в аварийных ситуациях;
- помехоустойчивость – работоспособность оператора в условиях шумов, посторонней речи, движения предметов в поле зрения;
- спонтанная отвлекаемость – способность оставаться внимательным, например, при длительном пассивном наблюдении;
- переключаемость – способность быстрого вхождения в новую деятельность.
Надежность человека–оператора характеризуется следующими показателями: безошибочностью, готовностью, восстанавливаемостью и своевременностью.
Безошибочность – способность работать без ошибок.
Готовность – способность быстро включаться в работу.
Восстанавливаемость – способность исправления ошибок, допущенных системой и собственно оператором.
Своевременность – способность выполнять задачу за определенное время.
1.6. Факторы, влияющие на надежность асоиу
Основные факторы, влияющие на надежность АСОИУ и ее элементы можно разделить на две группы: аппаратурные, от которых зависит состояние аппаратуры системы и ее элементов, и неаппаратурные, которые не зависят от состояния аппаратуры, но влияют на функциональную надежность АСОИУ [1.3].
Аппаратурные факторы делятся на схемно-конструктивные и производственные.
К схемно-конструктивным факторам относят:
выбор структурной и функциональной схемы, способов резервирования, контроля и диагностики (при помощи дополнительной аппаратуры контроля);
выбор комплектующих элементов и материалов, а также рабочих условий, в которых должны работать комплектующие элементы;
назначение требований к допускам на технические характеристики элементов;
защиту от внешних и внутренних неблагоприятных воздействий.
К производственным факторам относятся факторы, возникающие в процессе подготовки производства, изготовления и производственного контроля (см. разделы 8, 9). С переходом на полупроводниковые материалы и интегральные схемы роль технологии в обеспечении надежности комплектующих элементов возрастает и в ряде случаев становится решающей.
К неаппаратурным факторам относятся:
качество алгоритмов и программ, обеспечивающих как выполнение основных функций АСОИУ, так и функций контроля ( см. раздел 6);
квалификация обслуживающего персонала, производящего ремонты и профилактическое обслуживание аппаратуры;
квалификация человека-оператора АСОИУ (см. раздел 7);
внешние условия работы аппаратуры, в том числе влажность, температура, электромагнитные помехи.
Анализ надежности АСОИУ с учетом многих из перечисленных выше факторов подробно рассмотрен в следующих разделах конспекта лекций. Например, большое внимание уделено аппаратурному резервированию (см. п. 4.4). Резервирование – это способ повышения надежности изделия путем включения избыточных элементов, либо других резервных средств, обеспечивающих выполнение системой требуемых функций.
В АСОИУ помимо аппаратурного резервирования применяют функциональное, временное, программное, информационное.
Функциональное резервирование – это такое резервирование, при котором заданная функция может выполняться различными способами и техническими средствами. Например, функция передачи информации в АСОИУ может выполняться с использованием радиоканалов, телеграфа, телефона, волоконно-оптических каналов и т.д. При использовании функционального резервирования эффективность работы объекта в основном и резервных режимах работы, как правило, существенно отличается, поэтому количественные показатели надежности рассчитываются для каждого типа функционального резерва.
Временное резервирование - такое планирование режима работы объекта, при котором создается резерв рабочего времени для выполнения заданных функций. Допустим, для передачи информации заданного объема требуется время t. При планировании работы на эту операцию отводится время (t+tр), где tр - резервное время. Резервное время может быть использовано либо для повторения передачи информации, либо для устранения неисправности аппаратуры. Введение резерва времени tр позволяет повысить достоверность передачи информации и снижает количество отказов, учитываемых при оценке надежности.
Информационное резервирование – введение избыточных символов при передаче, обработке и отображении информации. Например, к категории информационной избыточности относятся различные средства кодирования информации с использованием дополнительных разрядов, например, коды Хемминга, циклические коды, способствующие обнаружению и устранению ошибок в передаче информации.
Программное резервирование – избыточность на уровне программ (см. п. 6.5.2).
Временное, программное и информационное резервирование способствуют не только повышению функциональной надежности АСОИУ в целом, но и оперативному обеспечению надежности программных средств АСОИУ ( см. п. 6.1).
Влияние человека-оператора на надежность АСОИУ и способы повышения надежности автоматизированных систем путем рационального проектирования аппаратуры и программного обеспечения с целью удобства работы человека-оператора изложены в разделе 7.