Показатели надежности

Поскольку время до отказа, время между двумя отказами, а также время восстановления — случайные величины, показате­ли надежности являются вероятностными показателями. Приведем важнейшие из них.

Надежность элементов определяют критериями безотказности работы, количественными характеристиками которых являются:

0. Критерии безотказной работы;

1. Критерии восстанавливаемости;

2. Эксплуатационные критерии.

К критериям безотказности работы относятся:

1. Вероятность безотказной работы P(t) выражает вероятность того, что объект не откажет к моменту времени наработкиt:

P(t) = Nu / No = Nu / (Nu + Nот),

где Nu- число исправных элементов;

No- число элементов взятых на испытание;

Nот - число отказавших элементов.

Вероятность безотказной работы P(t) можно выразить через интенсивность отказов:

P(t) = e ^{–λ t},

где λ – суммарная интенсивность отказов схемы;

t – интервал времени, для которого производится измерение.

Дополнение вероятности безотказной работы до еди­ницы Q(t)=1—P(t)называетсявероятностью отказа. Вероятность отказаQ(t)— вероятность того, что случай­ное время до отказа меньше заданного времени t.

В качестве показателя надежности неудобно исполь­зовать функциональную зависимость, например функцию P(t).Поэтому в технических условиях (ТУ) обычно ого­варивают отдельные ординаты (одну или две) функцииP(t)при значениях t,выбираемых из нормированного рядаt=100, 500; 1000; 2000; 5000; 10000ч.

Частота отказов измеряется отношением числа отказавших в единицу времени элементов к первоначальному числу элементов, поставленных на испытание:

F(t) = Nот/ ti No [1/час],

где ti - время между i-ми отказами.

Среднее время наработки до отказа (безотказной работы) tоопределяется как ма­тематическое ожидание времени до отказа или:

to = Tp / m =  ti / m, где ti - время между i-ми отказами, m - число отказов,

Тр - время наблюдения.

Интенсивность отказов (t)выражает интенсивность процессов возникновения отказов.

Статистически интенсивность отказов оценивается по отношению числа отказов Nот в достаточно малом интервале времениt, отнесенное к числу оставшихся к моменту времени tобразцов Noи интервалу времениt:

(t) = Nот / (No * t).

Основным критерием восстанавливаемости является:

- среднее время восстановления Тв показывает сколько в среднем затрачивается времени на обнаружение и устранение неисправности:

m

Тв = Σ ti / m,

i=1

где ti – время восстановления системы после i-го отказа, т – число отказов.

К эксплуатационным критериям надежности относятся:

- коэффициент использования;

- коэффициент готовности;

- эффективность эксплуатации.

Коэффициент готовности Kr(t)используется в качест­ве показателя надежности, если кроме факта отказа не­обходимо учитывать время восстановления, поскольку она не пренебрежимо мала. Коэффициент готовности опреде­ляется как вероятность того, что в произвольный задан­ный момент времениtобъект находится в состоянии ра­ботоспособности (кроме планируемых периодов, в тече­ние которых применение объекта по назначению не пре­дусматривается). Статистическая оценка коэффициента готовности:

Кг = Nb(t) /No,

где Nb(t) - число объектов, находящихся в рабочем состоянии в момент времениt, а разностьNo-Nb выражает количество объектов, находящихся в ремонте в момент времениt.

Стационарный коэффициент готовности Кг.ст. определяется как отношение суммарного времени работы объектаtpк суммарному времени работы и восстановления (ремонта)tp+tв, т.е. учитывает потери времени на ремонт, а не количество ремонтов:

Кг.ст. = tp/ (tp+tв).

Таким образом коэффициент оперативной готовности R(t) — вероят­ность того, что объект окажется в работоспособном состоянии в произвольный момент времени, кроме плани­руемых периодов, в течение которых применение объекта по назначению не предусматривается и, начиная с этого момента, будет работать безотказно заданный интервал времени, т.е. в отличии от стационарного коэффициента готовности учитывает время, затрачиваемое на проведение плановых профилактических работ.

Комплексным показателем эффективности использования ЭВМ, а, следовательно, и показателей надежности ее работы является коэффициент использования:

 t i   всr   k   пфs

К ^и_к = ----- ,

 t i   (вoj  oжj)

где n, m, k- соответственно число отказов, сбоев и профилактических обслуживаний за большой период наблюдения за эксплуатацией;

t i- интервал времени исправной работы между двумя соседними отказами;

вoj и oжj - время восстановления и время ожидания начала ремонта послеj-го отказа;

всr- время восстановления вычислительного процесса послеm-го сбоя (повторение части программы, команды и т.п.);

k- суммарное машинное время, затраченное на контроль правильности функционирования ЭВМ (тестирование ЭВМ, двойной просчет, расчет контрольных вариантов и т.д.);

пфs- время, затраченное наS-е профилактическое обслуживание.

Таким образом выражение Ки определяет отношение полезного времени работы машины к общему времени наблюдения за эксплуатацией ЭВМ.

Отсюда, для повышения коэффициента использования следует, с одной стороны, добиваться увеличения среднего времени наработки на отказ, а с другой стороны, - повышать ремонтопригодность ЭВМ (то есть уменьшать среднюю продолжительность восстановления после отказа) и снижать время простоя в ожидании ремонта.

Важным средством повышения ремонтопригодности является оснащение ЭВМ средствами автоматического диагностирования, так как поиск и локализация места неисправности занимают до 60% от общего времени восстановления.

Так как любой сбой или отказ в машине приводит к искажению информации (данных и программ), то такое искажение приводит к распространению ошибки и в итоге к искажению программ и данных. Отсюда, для повышения достоверности информации ЭВМ должна быть снабжена системой автоматического контроля (САК), воспринимающей ошибку в момент ее возникновения, что препятствует дальнейшему ее распространению.