8.5 Методи забезпеченя надійності функціювання пс

Методы обеспечения надежности функционирования ПС. В современных автоматизированных технологиях создания и развития сложных ПС с позиции обеспечения их необходимой и заданной надежности можно выделить методы и средства, позволяющие:

- создавать программные модули и функциональные компоненты высокого гарантированного качества;

- предотвращать дефекты проектирования за счет эффективных технологий и средств автоматизации обеспечения всего жизненного цикла комплексов программ и баз данных;

- обнаруживать и устранять различные дефекты и ошибки проектирования, разработки и сопровождения программ путем систематического тестирования на всех этапах жизненного цикла ПС;

- удостоверять достигнутые качество и надежность функционирования ПС в процессе их испытаний и сертификации перед передачей в регулярную эксплуатацию;

- оперативно выявлять последствия дефектов программ и данных и восстанавливать нормальное, надежное функционирование комплексов программ.

Комплексное, скоординированное применение этих методов и средств в процессе создания, развития и применения ПС позволяют исключать некоторые виды угроз или значительно ослаблять их влияние. Тем самым уровень достигаемой надежности ПС становится предсказуемым и управляемым.

Предотвращение ошибок и улучшение технико-экономических показателей создания ПС обеспечивается применением современных технологий и систем автоматизированного проектирования. Такие технологии позволяют исключать или значительно снижать уровень системных, алгоритмических и программных ошибок в ПС, передаваемых в эксплуатацию.

Для обнаружения и устранения ошибок проектирования все этапы разработки и сопровождения ПС должны быть поддержаны методами и средствами систематического, автоматизированного тестирования. Надежность функционирования ПС непосредственно зависит от полноты применяющихся комплектов тестов и адекватности генераторов тестов реальным объектам внешней среды и условиям будущей эксплуатации.

Самостійна робота № 7 Тема : Оцінка надійності оперативного персоналу

2.4.3 Надежность оперативного персонала

Оперативный персонал (оператор-технолог) в составе АСУ ТП принимает непосредственное участие в реализации ее функций. Роль оперативного персонала заключается в следующем: наблюдение за ходом технологического процесса и правильностью функционирования АСУ ТП; настройка, ввод установок, запуск и коррекция работы технических средств; принятие решения по управлению технологическим процессом по не алгоритмизированным правилам; непосредственное воздействие на ход технологического процесса включением и отключением регулирующих органов и механизмов в некоторых режимах работы объекта (например, пусковых) или при отказах технических средств.

Использование оперативного персонала в качестве резервного звена системы управления позволяет повысить надежность выполнения функций АСУ ТП. В то же время недостаточная надежность этого персонала при выполнении им основных функций управления снижает общую надежность функционирования АСУ ТП.

Под надежностью человека-оператора понимается совокупность его свойств, проявляющихся при его участии в функционировании АСУ ТП и влияющих на надежность АСУ ТП. 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.

Алгоритмизируемой деятельности оператора по выполнению какой-либо функции АСУ ТП можно поставить в соответствие набор процедур, каждая из которых состоит в реализации определенных операций в заданной последовательности. Поток требований (запросов) на выполнение процедуры, во всяком случае при установившемся режиме работы объекта (например, базовом режиме энергоблока), можно принять простейшим. Длительность выполнения процедуры различна (от нескольких секунд при однократном обращении к дисплею при контроле по вызову до нескольких часов при неавтоматическом управлении после отказа технических средств).

В настоящее время сложилось два подхода к учету влияния человека-оператора на надежность АСУ ТП. Один из них состоит в том, что понятия и методы теории надежности технических систем применяются к человеку-оператору как отдельному элементу системы «человек - техника», аналогичному техническим элементам. При этом рассматриваются показатели надежности человека-оператора аналогичные показателям надежности технических средств (интенсивность отказов, интенсивность восстановления, коэффициент готовности и т. д.). Показатели надежности человека-оператора учитываются в логических моделях безотказной работы системы. Например, иногда значение вероятности безотказной работы системы находят как произведение вероятностей:

(2.17)

где – вероятность безотказной работы технической системы в течение времени t; – вероятность безотказной работы человека-оператора в течение времени t.

Такие модели являются очень грубыми, не учитывают активную роль человека-оператора в системе и другие принципиальные отличия человека.

При втором подходе учитываются особые свойства человека-оператора как активного элемента эрготической системы. Оператор как элемент АСУ ТП в задачах надежности имеет ряд существенных особенностей. К ним относятся адаптация к условиям труда, существенное отличие характеристик различных операторов друг от друга, утомляемость, подверженность эмоциональным воздействиям. Общим для всех операторов являются единые требования к уровню их профессиональной подготовки при допуске к работе по управлению объектом.

Показатели безошибочности человека-оператора

При идеальных условиях работы, хорошо обученные операторы делают в среднем не менее одной ошибки на 1000 операций; при стрессовых ситуациях – в среднем одну ошибку на 10 операций. Принято выделять два вида ошибок оператора:

1) ошибки – пропуски сигналов;

2) ошибки – искажения.

В качестве характеристики безошибочности работы оператора применяют частоту (вероятность) появления ошибок. Статистическое определение частоты ошибок в i-ом опыте:

(2.18)

где n_i – количество предъявленных оператору сигналов в i–ом опыте;

m_i – количество ошибок оператора в этом опыте. В процессе обучения частота ошибок обычно уменьшается. Оператор считается обученным, если частота ошибок уменьшилась до установившегося значения q_c. Процесс обучения достаточно хорошо аппроксимируется экспоненциальной зависимостью

(2.19)

где q₀ – начальное (до обучения) значение частоты ошибок; n – накопленная сумма предъявленных оператору сигналов в предыдущих опытах и половина числа сигналов в данном опыте; N – «постоянная обучения», т. е. некоторое среднее характеристическое число опытов. При N = n разность (q₀ – q_c) уменьшается на 63%. Считается, что значение q_c практически достигается при .

Стабильность обученности операторов характеризуется средним квадратическим отклонением статистических частот ошибок от экспоненты :

(2.20)

где статистическое определение частоты ошибок в i–ом опыте;

q_i – соответствующее аппроксимирующее значение;

k – число опытов.

Согласно экспериментальным данным распределение частоты ошибочных реакций человека-оператора на зрительные и звуковые сигналы является модальным с положительной ассиметрией: вероятность появления соответствующей частоты быстро увеличивается до модального значения, затем медленно уменьшается в области больших частот.

В качестве показателя безошибочности можно рассматривать R₆ - вероятность безошибочного выполнения процедуры, т. е. вероятность того, что при выполнении рассматриваемой процедуры будут правильно выполнены именно те операции, которые составляют данную процедуру, и именно в заданной последовательности [например, вероятность безошибочного выполнения требования по управлению запорной (двухпозиционной) арматурой].

В качестве показателя своевременности чаще всего используют вероятность R_c своевременного выполнения процедуры, т. е. вероятность того, что совокупность всех операций, составляющих данную процедуру, будет выполнена за время, не превышающее допустимое (например, вероятность своевременного переключения регулятора с автоматического режима на неавтоматический за время не более заданного). Если же длительность t выполнения процедуры имеет порядок часа и более, то показателем надежности может быть вероятность P(t) безошибочных, своевременных (а также точных) действий оператора за время t (например, по неавтоматической стабилизации некоторого параметра).

Отметим, что кроме оперативного персонала в состав АСУ ТП входит эксплуатационный персонал, обеспечивающий нормальное функционирование системы; вопросы, связанные с поведением этого персонала в АСУ ТП.