6. Оценка надёжности программ по гост 28195-89.

Определяемый ГОСТом показатель качествавключает наряду с факторомнадёжности факторы сопровождаемости, удобства применения, эффективности, универсальности (гибкости) и корректности. Результатом оценки фактора надёжности является число от нуля до единицы, близость к единице которого показывает степень надёжности данного программного средства. На практике хорошим считается результат оценки от 0,5 до 0,9, поскольку 1 – это идеальная надежность (недостижима), ниже 0,5 –недостаточная.

В соответствии с [14] надёжность – способность программных средств в конкретных областях применения выполнять заданные функции в соответствии с программными документами в условиях возникновения отклонения в среде функционирования, вызванных сбоями технических средств, ошибками во входных данных, ошибками обслуживания и другими дестабилизирующими воздействиями.

Сам фактор надёжности включает в себя два критерия:

• устойчивость функционирования –

способность обеспечивать продолжение работы программы после возникновения отклонений, вызванных сбоями технических средств, ошибками во входных данных и ошибками обслуживания;

• работоспособность –

способность программы функционировать в заданных режимах и объёмах обрабатываемой информации в соответствии с программными документами при отсутствии сбоев технических средств.

Оценка каждого из критериев включает в себя оценки так называемых метрик:

Средства восстановления при ошибках при входе Средства восстановления при сбоях оборудования Реализация управления средствами восстановления		для критерияустойчивости функционирования
Функционирование в заданных режимах Обеспечение обработки заданного объёма информации		для критерия работоспособности.

В своей оценке каждая из метрик содержит оценки так называемых оценочных элементов. Каждый оценочный элемент обозначается кодом,составленным из 5 символов (см. рис. 4.2).

Рис.4.2 Код оценочного элемента

В таблице 4.1 описаны используемые оценочные элементы, их значениеи методы оценки.

Таблица 4.1. Оценочные элементы.
Код элемента	Наименование						Метод оценки	Оценка
H0101	Наличие требований к программе по устойчивости функционирования при наличии ошибок во входных данных						Экспертный	0 - 1
H0102	Возможность обработки ошибочных ситуаций						« «	0 – 1
H0103	Полнота обработки ошибочных ситуаций						« «	0 – 1
H0104	Наличие тестов для проверки допустимых значений входных данных						« «	0 – 1
H0105	Наличие системы контроля полноты входных данных						« «	0 – 1
H0106	Наличие средств контроля корректности входных данных						« «	0 – 1
Продолжение таблицы 4.1.
H0107	Наличие средств контроля непротиворечивости входных данных						Экспертный	0 – 1
H0108	Наличие проверки параметров и адресов по диапазону их значений						« «	0 – 1
H0109	Наличие обработки граничных результатов						« «	0 – 1
H0110	Наличие обработки неопределённостей (деление на 0, квадратный корень из отрицательного числа)						« «	0 – 1
H0201	Наличие требований к программе по восстановлению процесса выполнения в случае сбоя операционной системы, процессора, внешних устройств						« «	0 – 1
H0202	Наличие требований к программе по восстановлению результатов при отказах процессора, операционной системы						« «	0 – 1
H0203	Наличие средств восстановления процесса в случае сбоев оборудования						« «	0 – 1
H0204	Наличие возможности разделения по времени выполнения отдельных функций программ						« «	0 – 1
H0205	Наличие возможности повторного старта с точки останова						« «	0 – 1
H0301	Наличие централизованного управления процессами, конкурирующими из-за ресурсов						« «	0 – 1
H0302	Наличие возможности автоматически обходить ошибочные ситуации в процессе вычисления						« «	0 – 1
H0303	Наличие средств, обеспечивающих завершение процесса решения в случае помех						« «	0 – 1
Продолжение таблицы 4.1.
H0304	Наличие средств, обеспечивающих выполнение программы в сокращённом объёме в случае ошибок или помех						Экспертный	0 – 1
H0305	Показатель устойчивости к искажающим воздействиям						Расчёт ный
	где	D –		число экспериментов, в которых искажающие воздействия приводили к отказу
		К –		число экспериментов, в которых имитировались искажающие воздействия
H0401	Вероятность безотказной работы						Расчёт ный
	где		Q –	число зарегистрированных отказов,
			N -	число экспериментов
H0501	Оценка по среднему времени восстановления						Расчёт ный
	где					допустимое среднее время восстановления;
						среднее время восстановления, которое определяется по формуле
	где	N –			число восстановлений
					время восстановления после i-го отказа
H0502	Оценка по продолжительности преобразования входного набора данных в выходной						Расчёт ный
	где	-			допустимое время преобразования i-го набора данных;
		-			фактическая продолжительность преобразования i-го входного набора данных

В зависимости от фазы проектирования фактор надёжности включает в себя различное количество показателей. На этапе анализа рассчитывается только критерий устойчивости функционирования, включающий в себя только две метрики: средства восстановления при ошибках при входе и средства восстановления при сбоях оборудования. На этапе проектирования добавляется ещё метрика реализации управления средствами восстановления. На фазах реализации, тестирования, изготовления, обслуживания(сопровождения) начинает учитываться критерий работоспособности и все его метрики.

В соответствие с приведённым в [14] порядком расчёта фактора надёжности можно составить схему технологии оценки надёжности программного средства(ПС) (см. рис. 4.3).

Рис. 4.3 Порядок расчета надежности .

Оценим надежность разработанного программного продукта,выбрав в качестве фазысоздания ПС, на которой производится расчёт, фазу реализации и тестирования:

1. Определяются оценочные элементы используемых метрик (см. таб. 4.2).

   Таблица 4.2. Определение оценочных элементов.
   Код оценочного элемента	Выбранное значение	Обоснование
   H0101	0,1	Ввиду того, что проект находится на ранней стадии развития, особых требований по устойчивости функционирования не предъявлено. Учитываются лишь самые общие, отсюда и низкий показатель.
   H0102	0,8	Возможность обработки ошибок в разработанной программе реализована.
   H0103	0,8	Проверка на ошибку происходит в каждой точке обращения к базе данных и другим компонентам программы, что обеспечивают высокую полноту.
   H0104	0,8	Проверку допустимых значений входных данных осуществляет сервер базы данных.
   H0105	0,8	Проверку допустимых значений и контроль входных данных осуществляет сервер базы данных.
   H0106	0,9	Осуществляется сервером базы данных.
   H0107	0,9	Осуществляется программой и сервером базы данных.
   H0108	0,6	Частично реализована в базе данных.
   H0109	0,5	Не требуется в силу специфики проекта.
   H0110	1	Встроена в стандартные компоненты, обеспечивается автоматически.
   H0201	0,1	Оборудование считается достаточно надёжным, чтоб не предъявлять такие требования. Частично обеспечивается операционной системой.
   H0202	0,9	Система является самовосстанавливающейся, при сбоях оборудования все данные сохраняются.
   H0203	0,8	То же.
   H0204	0,5	Частично реализуется сервером базы данных, а также ОС в силу её многозадачности.
   H0205	0	Отсутствует.
   H0301	0,9	Таких процессов практически нет, реализуется операционной системой и достаточностью ресурсов.
   H0302	0,6	Частично реализовано в рамках обработки ошибок.
   H0303	0,9	Реализована на уровне стандартных компонент и ОС при критических ошибках.
   H0304	0	Отсутствует.
   H0305	0,8	Нормальный.
   H0401	0,8	Нормальная.
   H0501	1	Достаточная.
   H0502	1	Достаточная.

2. По полученным значениям оценочных элементов рассчитываются задействованные согласно данной фазе проектирования метрики (см. таб. 4.3).

Итоговая оценка k-й метрики j-го критерия ведется по формуле:

				(4.1)
где		Q -	число оценочных элементов в метрике
		-	оценка q-го оценочного элемента
Таблица 4.3. Оценки метрик.
Метрики					Оценки
1	Средства восстановления при ошибках при входе				0,72
2	Средства восстановления при сбоях оборудования				0,46
3	Реализация управления средствами восстановления				0,64
4	Функционирование в заданных режимах				0,8
5	Обеспечение обработки заданного объёма информации				1

3. Выбор весового коэффициента для каждой метрики (см. таб. 4.4).

Он определяет значимость этой метрики для дальнейшего расчёта. Для каждого критерия сумма весов входящих в него метрик должна равняться единице.

Таблица 4.4. Весовые коэффициенты метрик.
№ метрики	Весовой коэффициент	Обоснование
1	0,5	Имеет наибольшую важность
2	0,3	Требуется в меньшей степени в силу самовосстанавливаемости системы и надёжности оборудования
3	0,2	Имеет малую важность в силу практического отсутствия необходимости в подобном управлении
4	0,6	Важности метрик этого критерия практически равны в силу их стандартности
5	0,4	Имеет меньшую важность, в силу работы программы не в режиме реального времени

4. Нахождение абсолютных показателей критериев i-го фактора качества (надёжности) (см. таб.4.5) ведется по формуле:

   					(4.2)
   где		n -	число метрик, относящихся к j-тому критерию
   		-	весовые коэффициенты метрик
   Таблица 4.5. Абсолютные показатели критериев надежности.
   Критерий				Оценка
   1	Устойчивость функционирования			0,31784
   2	Работоспособность			0,88

5. Расчёт относительных показателей критериев i-го фактора качества (см. таб. 4.6) ведется по формуле:

(4.3)

Относительные показатели критериев определяются отношением абсолютных показателей критериев данного образца к абсолютным показателям критериев базового образца. Показатели базового образца выбираются экспертами в соответствии со значениями показателей, отражающих современный уровень и прогнозируемый мировой. Поскольку техническая информация о характеристиках подобных программ, которые имеются лишь за рубежом, отсутствует, базовые показатели критериеввозьмем равными единице, то естьидеалу.

6. Выбор весового коэффициента для каждого критерия (см.таб. 4.6).

Как и для метрик, весовой коэффициент определяет значимость данногокритерия для дальнейшего расчёта. Сумма весов должна равняться единице

Таблица 4.6. Весовые коэффициенты критериев.
№ критерия	Коэффициент	Обоснование
1	0,4	В силу достаточной надёжности оборудования, критерий работоспособности имеет чуть большее значение
2	0,6

7. Оценка фактора качества надёжность.

Фактор качества вычисляется по формуле:

			(4.4)
где	N -	число критериев, относящихся к i-тому фактору
	-	весовые коэффициенты факторов

Получили .Как видно, надёжность данной программы удовлетворяет требованиям.Однакоследует учесть, что в значения относительныхкритериевпринимались равнымиабсолютным значениям (значения базовых критериев приравнивались к единице, или идеалу, что на самом деле невозможно, а потому не совсем корректно).Если значения базовых критериев отличной программы оценить равными 0,9, то фактор надёжности нашей программы повысится до .