Выбор показателей надежности при анализе ис
Показатели надежности в каждом конкретном случае необходимо выбирать так, чтобы они наилучшим образом характеризовали надежность объекта с учетом его целевого назначения. Существуют специальные методики по выбору показателей надежности, которые позволяют сделать следующие выводы.
1. Если невосстанавливаемый объект работает однократно в течение небольшого заданного отрезка времени tзад.<<Tср., то в качестве показателя надежности целесообразно выбрать вероятность безотказной работы Р(tзад.) за заданное время.
Этот же показатель используется в случае периодически обслуживаемых КС и их подсистем, например на борту самолета, когда во время полета ремонт невозможен. В этом случае показатель характеризует отсутствие отказов во время полета.
2. Если отказ невосстанавливаемого объекта не влечет за собой опасных последствий и объект эксплуатируется до наступления отказа, тогда целесообразно характеризовать его надежность через среднюю наработку до отказа Тср. (электромеханических устройств).
3. Если невосстанавливаемый объект характеризуется постоянством интенсивности отказов, тогда в качестве надежности целесообразно использовать её значение λ. Этот показатель используется для характеристики невосстанавливаемых электронных узлов (ИС и БИС).
4. Если время восстановления восстанавливаемого объекта мало по сравнению с временем безотказной работы целесообразно использовать показатели надежности ω(t) и tср., когда ω(t)=const.
Для ответственных управляющих технических систем, отказ которых влечет за собой тяжелые последствия, несмотря на скорость восстановления, целесообразно использовать в качестве показателя надежности параметр потока отказов ω(t) или наработку на отказ tср. (если ω(t)=const).
5. Если существенное значение имеет полезное время работы восстанавливаемого объекта, в качестве показателя надежности целесообразно использовать коэффициент готовности Кг.
Этот показатель применяется для универсальных КС, где существенное значение имеют потери машинного времени.
6. Если важное значение имеет безотказная работа в периоды выполнения операции, то как показатель надежности применяется коэффициент оперативной готовности.
Порядок выполнения работы.
Контрольная работа выполняется согласно заданию, параметры которого приведены в приложении А. Вариант задания выбирается студентом по последней цифре номера зачетной книжки.
Порядок выполнения контрольной работы указан в в приведенном ниже примере решения контрольной работы.
Пример решения контрольной работы
Задача:
При проектировании информационной системы обеспечить надежность безотказной работы системы в длительном режиме функционирования P(250)≥ 0,97 .
Применение ( или не применение ) выбранного метода повышения надежности системы должно быть обосновано.
Исходные данные:
Проектируемая система состоит из n=1350 элементов.
Средняя интенсивность отказов для элементов
Время до отказа системы подчиняется экспоненциальному закону распределения, система невосстанавливаемая.
Решение.
Вероятность безотказной работы проектируемой системы (если не принимать дополнительных мер составляет:
Надежность проектируемой системы не удовлетворяет заданным требованиям.
Рассмотрим возможные способы повышения надежности проектируемой системы.
Определим условия при которых
откуда n𝝀t должно быть ≤ 0,03.
Обеспечить выполнение заданного требования по значению надежности возможно, если n, 𝝀, t при прочих равных условиях будут принимать следующие значения:
Результаты расчетов показывают, что для удовлетворения требований по значению вероятности безотказной работы системы необходимо сократить количество элементов с 1350 до 100, что невозможно, так как построить систему всего из 100 элементов нельзя.
Нельзя также на порядок уменьшить интенсивность отказов для всех элементов , это требует коренной переработки конструкций элементов.
Сократить время работы системы с 250 до 18,5 часов невозможно по условиям функционирования проектируемой системы.
Для повышения надежности системы используем структурное резервирование системы с постоянным включением резерва.
В этом случае
где
требуемое
значение вероятности безотказной работы
проектируемой системы.
значение вероятности
безотказной работы проектируемой
системы при заданных условиях.
искомое значение
кратности резервирования.
Решая уравнение относительно m, получим:
Для проверки полученных результатов рассчитаем вероятности безотказной работы системы с учетом полученных результатов.
Вероятность безотказной работы при однократном резервировании составит
P(250) = 1- [(1-0,667)(1-0,667)] = 0,889
При двукратном резервировании:
P(250) = 1- [(1-0,667)(1-0,667)(1- 0,667)] = 0,963
При трехкратном резервировании:
P(250) = 1- [(1-0,667)(1-0,667)(1- 0,667)(1- 0,667)] = 0,9877.
Из примера следует, что такие методы как упрощение системы (уменьшение числа элементов) и сокращение времени непрерывной работы системы являются малоэффективными. Решить поставленную задачу позволило использование резервирование системы. Очевидно, что полученное увеличение надежности системы стоит очень дорого. К основной системе необходимо добавить три резервных. При этом стоимость, вес, габариты увеличиваются в четыре раза.
Эффективность мероприятий по повышению надежности проектируемых систем можно существенно повысить, если использовать комплексный подход. Так в рассматриваемом примере можно сначала повысить надежность информационной системы за счет использования менее нагруженных режимов работы элементов системы. Как правило такие мероприятия позволяют уменьшить частоту отказов 𝝀 на 35-40 %. А затем использовать резервирование системы.
В этом случае решение задачи обеспечения требуемого значения надежности будет выглядеть следующим образом.
Далее используем структурное резервирование системы с постоянным включением резерва.
При двукратном резервировании получаем следующее значение вероятности безотказной работы
Это значение удовлетворяет заданным требованиям и достигается при гораздо меньших затратах.