- •Оглавление
- •3.3. Математические модели надежности аппаратуры ис 36
- •4.Расчет аппаратурной надежности ис на этапе проектирования 45
- •4.5. Расчет надежности ремонтируемых систем 57
- •5. Методы обеспечения контроля и диагностики аппаратуры ис 66
- •1. Основные понятия, термины и определения
- •1.1. Система и ее элементы
- •1.2. Понятия надежности и отказа системы (элемента)
- •1.3 Основные определения в области качества и надежности программного обеспечения (по) ис
- •1.4. Основные определения в области надежности подсистемы человек - оператор ис
- •1.5. Проблема стандартизации в области надежности и качества
- •2. Факторы, влияющие на надежность информационных систем
- •2.1. Общая характеристика факторов, влияющих на надежность ис
- •2.2. Влияние внешних воздействующих факторов при эксплуатации ис
- •2.3. Общие принципы обеспечения надежности сложных технических систем
- •Показатели надежности аппаратуры ис и используемые модели надежности
- •Основные показатели надежности невосстанавливаемых объектов
- •3.1.1. Вероятность безотказной работы
- •3.1.2. Вероятность отказа
- •3.1.3. Средняя наработка до отказа
- •3.1.4. Интенсивность отказов
- •3.2. Показатели надежности восстанавливаемых объектов
- •3.2.1. Показатели безотказности восстанавливаемых объектов
- •3.2.1.1. Параметр потока отказов
- •3.2.1.2. Средняя наработка на отказ объекта
- •3.2.2. Показатели ремонтопригодности
- •3.2.2.1. Вероятность восстановления
- •3.2.2.2. Среднее время восстановления
- •3.2.2.3. Интенсивность восстановления
- •3.2.3. Показатели долговечности
- •3.2.3. Комплексные показатели надежности
- •3.2.3.1. Коэффициент готовности
- •3.2.3.2. Коэффициент оперативной готовности
- •3.2.3.3. Коэффициент технического использования
- •3.2.3.4. Коэффициент сохранения эффективности
- •3.3. Математические модели надежности аппаратуры ис
- •3.3.1. Модели потоков событий
- •3.3.1.1. Простейший поток отказов
- •3.3.1.2. Потоки Эрланга
- •Законы распределения дискретных случайных величин
- •3.3.2.1. Биномиальный закон распределения числаn появления событияАвmнезависимых испытаниях.
- •3.3.2.2. Пуассоновское распределение появления n событий за время наблюдения t
- •3.3.3. Законы распределения непрерывных случайных величин
- •3.3.3.1. Экспоненциальное распределение
- •3.3.3.2. Нормальное распределение
- •3.3.3.3. Гамма - распределение
- •3.3.4. Марковские процессы
- •Расчет аппаратурной надежности ис на этапе проектирования
- •4.1. Составление логических схем
- •4.2. Расчет надежности нерезервированной невосстанавливаемой системы
- •4.3. Учет влияния режимов работы элементов на надежность систем
- •4.4. Расчет надежности невосстанавливаемых резервированных систем
- •4.4.1. Резервирование с целой кратностьюk 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
- •4.4.3. Резервирование с учетом надежности переключателей.
- •4.4.4. Скользящее резервирование
- •4.5. Расчет надежности ремонтируемых систем
- •4.5.1. Общая характеристика методов расчета надежности ремонтируемых систем
- •4.5.2. Вычисление функций готовности и простоя нерезервированных систем
- •4.5.3. Особенности расчета резервированных восстанавливаемых систем
- •4.5.3.1. Ненагруженное резервирование с восстановлением
- •4.5.3.2. Нагруженное резервирование замещением с восстановлением
- •4.5.4. Расчет надежности восстанавливаемых систем, перерывы, в работе которых в процессе эксплуатации недопустимы
- •4.5.5. Примеры решения типовых задач
- •5. Методы обеспечения контроля и диагностики аппаратуры ис
- •5.1. Контроль технического состояния ис в процессе эксплуатации
- •5.1.1. Основные определения в области контроля ис
- •Методы контроля аппаратуры ис
- •5.1.2.1. Оперативные методы контроля аппаратуры
- •5.1.2.2. Тестовый контроль аппаратуры
- •5.2. Основы диагностирования информационных систем
- •5.2.1. Метод построения квазиоптимальных тестов Шеннона – Фано
- •5.2.2. Организация тестирования персонального компьютера
- •6. Основы моделирования и расчета надежности программного обеспечения
- •6.1. Модель анализа надежности программных средств
- •6.2. Статистика ошибок по ис
- •6.3. Количественные характеристики надежности по ис
- •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 повышения оперативной надежности по
- •7. Основы организации испытаний ис на надежность
- •7.1. Виды испытаний на надежность
- •7.2. Принципиальные особенности организации испытаний на надежность ис
- •Основы организации определительных испытаний на надежность
- •7.3.1. Точечные оценки показателей безотказности и ремонтопригодности
- •7.3.2. Оценка показателей надежности доверительным интервалом
- •7.3.2.1. Определение доверительного интервала для средней наработки на отказ
- •7.3.2.2. Определение доверительного интервала для вероятности безотказной работы по числу обнаруженных при испытаниях отказов
- •7.4. Основы организации контрольных испытаний
- •Основы надежности подсистемы «человек-оператор» ис
- •Основные понятия и определения
- •8.2. Влияние человека - оператора на надежность ис
- •Показатели безошибочности человека-оператора
- •8.2.2. Способы борьбы с ошибками оператора
- •Заключение
2. Факторы, влияющие на надежность информационных систем
2.1. Общая характеристика факторов, влияющих на надежность ис
Основные факторы, влияющие на надежность ИС 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 ИС [2.1].
Аппаратурные факторы делятся на схемно-конструктивные и производственные.
К схемно-конструктивным факторамотносят:
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. 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 ИС, так и функций контроля (см. раздел 6);
квалификация обслуживающего персонала, производящего ремонты и профилактическое обслуживание аппаратуры;
квалификация человека-оператора ИС (см. раздел 8);
внешние условия работы аппаратуры, в том числе влажность, температура, электромагнитные помехи ( см. п. 2.2).
Анализ надежности ИС с учетом многих из перечисленных выше факторов, подробно рассмотрен в следующих разделах конспекта лекций. Например, большое внимание уделено аппаратурному резервированию (см. п. 4.2).Резервирование – это способ повышения надежности изделия путем включения избыточных элементов, либо других резервных средств, обеспечивающих выполнение системой требуемых функций.
В ИС 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 ИС 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 отличаются, 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 времяt. При планировании работы на эту операцию отводится время (t+tр), гдеtр - резервное время. Резервное время может быть использовано либо для повторения передачи информации, либо для устранения неисправности аппаратуры. Введение резерва времениtр 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. 6.3).
Временное, программное и информационное резервирование способствуют не только повышению функциональной надежности ИС в целом, но и оперативному обеспечению надежности программных средств ИС ( см. п. 6.1)
Влияние человека-оператора на надежность ИС и способы повышения надежности информационных систем путем рационального проектирования аппаратуры и программного обеспечения с целью удобства работы человека-оператора изложены в разделе 8.
Одним из основных факторов, определяющих надежность ИС, является контроль состояния системы и ее диагностика (см. раздел 5). В сочетании с методами по включению резерва, ремонта отказавшей аппаратуры и корректировке ошибок ПО контроль является одним из самых эффективных средств повышения надежности ИС.
Экспериментальному изучению факторов, влияющих на надежность технических систем, посвящен цикл лабораторных работ, которые проводятся согласно учебному плану дисциплины.
В лабораторной работе «Оптимизация электрических допусков аналоговых систем» исследуется влияние разброса параметров комплектующих элементов электронных схем на выходные параметры устройств, и изучаются методы разработки оптимальных по стоимости и надежности устройств.
В лабораторной работе «Экранирование элементов технических систем» изучается экранирование как один из основных способов защиты аппаратуры от неблагоприятного влияния электромагнитных воздействий.