- •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
2.2. Влияние внешних воздействующих факторов при эксплуатации ис
Воздействия, снижающие надежность технических объектов при их эксплуатации, делятся на объективные и субъективные [2.2].
Субъективные воздействия происходят из–за ошибок обслуживающего персонала.
Объективные воздействия в общем случае можно разделить на три группы:
рабочие;
климатические;
биологические.
К рабочим воздействиям, которые отрицательно сказываются на надежности, относятся следующие:
электрические перегрузкиэлектронных компонентов аппаратуры. Эти перегрузки возникают при неправильном проектировании аппаратуры, когда электрические режимы работы элементов схем превышают допустимые значения, оговоренные в технической документации. Если при работе происходит превышение этих значений, вероятность отказа элемента и схемы в целом резко возрастает;
электростатические разряды и электромагнитные помехи. Электростатические разряды происходят из-за накопления заряда на выводах микросхем за счет трибоэлектрического эффекта при трении. В условиях сухости воздуха риск повреждения компонентов электростатическими разрядами возрастает. Быстро меняющиеся электрические и магнитные поля наводят в проводниках электромагнитные помехи. Источником таких помех могут быть любые электрические приборы. Электромагнитные помехи могут вызвать искажения информации в ИС;
повышенный температурный режим работы. Повышение температуры внутри прибора связано с рассеиванием энергии при работе компонентов электронной схемы. Возникают отказы, аналогичные отказам при электрической перегрузке;
ударно-вибрационные режимы. Эти режимы испытывают ИС, устанавливаемые на движущихся объектах. Тяжелый ударно-вибрационный режим приводит к механическим повреждениям и отказам аппаратуры;
агрессивная химическая и (или) радиационная среда. Повышенная радиация изменяет свойства полупроводников, поэтому возникают отказы микросхем. К деградации материалов компонентов схем приводит и влияние агрессивной химической среды.
Климатические воздействиявключают, в основном, повышенную или пониженную температуру, и высокую влажность. Влиянию климатических воздействий подвергаются, прежде всего, информационные системы, работающие в полевых условиях.
К биологическим факторам относят действие грибка (плесени), насекомых и грызунов. Эти факторы, также как и климатические проявляются для ИС, работающих в полевых условиях.
Для обеспечения оптимальных рабочих воздействий, при которых аппаратура ИС имеет высокие показатели надежности, применяются специальные средства проектирования и конструирования аппаратуры, учитывающие также и внешние условия ее применения. Эти проблемы решают проектировщики и конструкторы аппаратуры ИС.
В рамках нашего курса в п. 4.3рассмотрены вопросы оценки надежности аппаратуры, учитывающие влияние условий работы элементов в составе аппаратуры ИС и влияние условий эксплуатации ИС на надежность системы в целом.
2.3. Общие принципы обеспечения надежности сложных технических систем
Успешное решение проблемы обеспечения надежности таких сложных систем как ИС определяется качеством организационного, технического, информационного и методологического обеспечения [2.3].
Организационное обеспечение включает в себя порядок планирования и реализации работ по обеспечению надежности, организацию служб надежности, экономические, административные и правовые отношения между заказчиком, разработчиком и изготовителем системы.
Техническое обеспечениеопределяется оснащением отраслей, выпускающих аппаратуру и комплектующие, вычислительной техникой, экспериментальной и производственной базой, уровнем технологии и метрологии.
Информационное обеспечение – это средства и способы сбора, накопления, обработки и использования данных о процессах разработки и эксплуатации систем, результатов анализа отказов и дефектов, данных о нарушениях стабильности производства, факторов отклонения от запланированного хода разработки и применения техники и т.д.
Методологическое обеспечение включает в себя теоретическую базу и инженерные методы анализа надежности систем на различных стадиях разработки, а также методы и алгоритмы, используемые при реализации и анализе результатов внедрения программ по обеспечения надежности.
Для решения задач обеспечения надежности сложных технических систем используется программно-целевой метод управления процессом их создания и применения. На основе этого метода составляется единый сквозной план разработки системы, который координирует затраты, сроки и трудоемкость всех основных работ. В этот план для каждой конкретно создаваемой системы в качестве составной части включается разработка программы обеспечения надежности (ПОН).
Основными задачами ПОН является определения перечня работ и мероприятий, проводимых на всех этапах разработки и эксплуатации системы, обоснование возможности создания системы с требуемой надежностью, разработка документов по надежности, планирование и руководство всеми работами в области надежности, обеспечение контроля за выполнением работ и оценка их результатов.
––––––––––––––––––––––––––––––