Лекція №5 оцінка надійності автоматизованих систем управління технологічними процесами

Рівень надійності АСУ залежить від наступних основних чинників:

1) складу та рівня надійності технічних засобів, що використовуються, їх взаємозв'язку в надійностній структурі комплексу технічних засобів АСУ (КТС АСУ);

2) складу та рівня надійності програмних засобів, що використовуються, їх змісту (можливостей) і взаємозв'язку в структурі програмного забезпечення АСУ (ПО АСУ);

3) рівня кваліфікації персоналу, організації робіт і рівня надійності дій персонала АСУ;

4) раціональність розподілу завдань, що вирішуються системою, між КТС АСУ, ПО АСУ та персоналом АСУ;

5) режимів, параметрів і організаційних форм технічної експлуатації КТС АСУ;

6) рівня використання різних видів резервування (структурного, інформаційного, алгоритмічного, функціонального);

7) ступеня використання методів і засобів технічної діагностики;

8) реальних умов функціонування АСУ.

Встановлення вимог до надійності конкретної АСУ, що розробляється, полягає у виборі номенклатури показників, що використовуються для кількісного опису надійностних властивостей системи, і визначенні необхідних числових значень (норм) цих показників.

Показники надійності вводять по кожній функції системи та по кожному виду їх відмов, а також по встановлених для даної системи аварійних ситуаціях. Склад показників надійності визначають на основі включених в технічне завдання (ТЗ) на АСУ переліків функцій, видів їх відмов і тих аварійних ситуацій, для яких слід встановлювати вимоги до надійності. Визначення необхідних числових значень введених показників надійності АСУ здійснюється за заданими критеріями.

Початковими даними для визначення вимог до надійності АСУ є:

- види та критерії відмов за всіма функціями системи;

- рівень ефективності за всіма функціями системи та величини збитків за всіма видами відмов;

- склад технічних, програмних і ергатичних елементів, що беруть участь у виконанні кожної функції системи;

- можливі шляхи підвищення надійності для кожної ФП АСУ та пов'язані з ними витрати;

- величини збитків, що пов'язані з виникненням можливих в АСУ аварійних ситуацій;

- можливі шляхи зниження небезпеки виникнення аварійних ситуацій і пов'язаних з ними витрат.

Вимоги до надійності АСУ визначають шляхом зіставлення втрат, що пов'язані з відмовами АСУ у виконанні функцій і виникненням аварійних ситуацій, та витрат, що обумовлені забезпеченням і підвищенням надійності АСУ.

Оцінку надійності АСУ (по функціям та по аварійним ситуаціям) проводять:

- при розробці системи з метою прогнозування очікуваного рівня надійності АСУ (проектна, апріорна оцінка);

- при введенні системи в експлуатацію і в процесі її функціонування з метою визначення фактично досягнутого рівня надійності АСУ та перевірки його відповідності вимогам до надійності, встановленим в технічному завданні на АСУ (експериментальна, апостеріорна оцінка).

Проектну оцінку надійності АСУ проводять з урахуванням властивостей КТС АСУ, ПО АСУ та персоналу АСУ наступними методами: методами:

- аналітичними;

- імовірнісного моделювання;

- комбінованими, що є поєднанням аналітичних методів і методів моделювання.

Експериментальна оцінка надійності АСУ враховує спільну дію на рівень надійності системи КТС АСУ, ПО АСУ та дій персоналу АСУ, а також усіх реально впливаючих чинників - умов зовнішнього середовища, режимів і параметрів технічної експлуатації, режимів функціонування системи, зовнішніх перешкод. Експериментальну оцінку надійності АСУ допускається проводити:

- шляхом організації та проведення спеціальних випробувань на надійність;

- шляхом збору та обробки статистичних даних про надійність АСУ в умовах її дослідного та промислового функціонування;

- комбінованими методами, що використовують обидва напрями;

- розрахунково-експериментальними методами.

Забезпечення надійності АСУ, що розробляється або модернізується. До обов'язкових робіт по забезпеченню надійності АСУ, які слід виконувати в процесі створення будь-якої АСУ, відносять:

- аналіз складу і змісту функцій АСУ, що розробляється (модернізується), визначення конкретного змісту поняття «відмова» та критеріїв відмови по кожному виду відмов для всіх функцій системи; аналіз, при необхідності, аварійних ситуацій в АСУ, визначення конкретного змісту поняття «аварійна ситуація» для даної АСУ та критеріїв аварійної ситуації по кожній з ситуацій, що розглядаються;

- вибір складу показників надійності по всіх функціях АСУ, вказаних в ТЗ на АСУ та, при необхідності, по всіх аварійних ситуаціях і визначення вимог до рівня їх значень;

- вибір методів оцінки надійності АСУ на різних стадіях її створення і функціонування;

- проведення проектної оцінки надійності АСУ при розробці технічного проекту системи;

- визначення режимів і параметрів технічної експлуатації АСУ.

Склад, зміст і послідовність виконання робіт по забезпеченню надійності системи встановлюють в "Програмі забезпечення надійності АСУ", яку складають для кожної АСУ, що знову розробляється або модернізованої.

Перелік робіт, що включаються в "Програму забезпечення надійності АСУ".

1. Роботи по визначенню необхідного рівня надійності АСУ

1.1. Збір даних про режими та умови роботи об'єкту управління, про існуючу систему технічного обслуговування та ремонтів на об'єкті управління, про склад і організацію роботи персоналу, який забезпечує ремонт та експлуатацію КТС АСУ та ПО АСУ, про надійність об'єкта управління; отримання відомостей про надійність технічних засобів, які мають використовуватися в АСУ.

1.2. Аналіз отриманих даних і визначення попередніх вимог до надійності АСУ.

1.3. Аналіз функцій АСУ, що розробляється (модернізується), складання переліку тих функцій і видів їх відмов, а також, при необхідності, переліку тих аварійних ситуацій в АСУ, для яких нормуватимуться вимоги до надійності; вибір критеріїв відмов для вказаних функцій і видів їх відмов, вибір показників надійності, попередня оцінка надійності АСУ.

1.4. Визначення вимог до надійності АСУ, що вносяться до технічного завдання на АСУ; вибір методів оцінки надійності АСУ на подальших стадіях її створення; затвердження програми забезпечення надійності АСУ, що розробляються (модернізуються).

2. Роботи з досягнення необхідного рівня надійності АСУ

2.1. Стадія "Технічний проект"

2.1.1. Аналіз надійностних властивостей різних варіантів побудови АСУ (передбачуваних складів комплекса технічних засобів, програмного забезпечення і персоналу АСУ), орієнтовна проектна оцінка надійності перспективних варіантів АСУ.

2.1.2. Порівняння варіантів АСУ та вибір найкращого варіанту за критерієм надійності; проектна оцінка надійності АСУ з урахуванням надійностних властивостей КТС, ПО та персоналу АСУ за вибраним варіантом АСУ.

2.1.3. Підготовка початкових даних і проведення попередніх розрахунків параметрів технічного обслуговування (ТО), одиночного комплекту запасних елементів (ЗИП), складу і кваліфікації персоналу, що забезпечує ремонт і експлуатацію КТС АСУ і ПО АСУ.

2.1.4. Аналіз впливу рівня надійності різних варіантів АСУ на показники технико-экономічної ефективності системи.

2.1.5. Розробка вимог до надійності нових (підлягаючих модернізації) технічних і програмних засобів і оперативно-диспетчерського устаткування, що розробляються спеціально для цієї системи.

2.1.6. Вибір остаточного варіанту АСУ з урахуванням надійності, розробка вимог до надійності комплексу технічних засобів і програмного забезпечення АСУ.

2.2. Стадія "Робочий проект"

2.2.1. Уточнення даних щодо надійність технічних засобів, обраних для остаточного варіанту АСУ; уточнена проектна оцінка надійності КТС АСУ для остаточного варіанту системи.

2.2.2. Уточнений розрахунок поодинокого комплекту ЗИП АСУ, параметрів ТО АСУ, чисельності та складу персоналу, що забезпечує ремонт та експлуатацію КТС АСУ і ПО АСУ; розробка вимог до надійності персоналу АСУ, складання правил та інструкцій для персоналу АСУ.

2.2.3. Уточнена проектна оцінка надійності АСУ з урахуванням надійності КТС АСУ, ПО АСУ і персонала АСУ, режимів і параметрів технічної експлуатації АСУ.

3. Роботи з дослідження та підвищення надійності АСУ в умовах її дослідної та промислової експлуатації

3.1. Уточнення (розробка) методик і форм збору та обробки інформації про надійність АСУ при проведенні випробувань і в умовах функціонування АСУ стосовно особливостей конкретної системи; збір статистичної інформації про надійність АСУ в умовах дослідного функціонування, її обробка та аналіз, оцінка надійності АСУ за отриманою інформацією (експериментальна оцінка).

3.2. Уточнення (при необхідності) параметрів технічної експлуатації АСУ, складу ЗИП, складу і функцій персоналу АСУ, корекція експлуатаційної документації.

3.3. Планування та проведення приймально-здавальних випробувань АСУ на надійність (при необхідності).

3.4. Збір статистичної інформації про надійність АСУ в умовах промислового функціонування, її обробка та аналіз; уточнена оцінка надійності АСУ за отриманою інформацією; аналіз впливу надійності АСУ на ефективність її функціонування.

3.5. Розробка та реалізація рекомендацій по підвищенню надійності даної АСУ, по розробці типових проектних рішень.