Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Ермаков А. А. Основы надежности информационных систем учебное пособие.pdf
Скачиваний:
469
Добавлен:
02.05.2014
Размер:
1.19 Mб
Скачать

Адаптивная надежность ИС состоит в возможности реализовывать свои функции в пределах установленных границ:

 

Kад =

Tис

 

,

 

 

 

 

 

Tис + Tвис

где Tис

средняя наработка на отказ ИС;

 

 

Tвис

среднее время восстановления ИС.

Как видно из последнего выражения,

Kад есть не что иное, как коэф-

фициент готовности для ИС.

 

 

 

5.4. Аналитические зависимости между показателями надежности восстанавливаемых технических устройств

В п. 5.1 был определен показатель надежности средняя статисти-

ческая плотность вероятности. Пусть ti → 0. Тогда, при переходе от дискретного времени к непрерывному, определим плотность вероятности отказов восстанавливаемых ТУ:

lim

ωi = ω(t) =

1 dn0 (t)

,

N

 

dt

ti →0

 

 

 

где dn0 (t) = dn(t) − dm(t);

dn(t) число отказов, возникших в ТУ за ин-

тервал времени dt , а dm(t) количество восстановленных ТУ из числа

неисправных за этот же интервал времени dt .

 

 

 

 

 

 

Отсюда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω(t) =

1

 

 

dn(t)

1

 

dm(t)

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

dt

N

 

 

dt

 

 

 

или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ω(t) =

1

×

dn(t)

×

N(t)

-

 

1

×

dm(t)

×

n(t)

.

N(t)

 

 

n(t)

dt

 

 

 

dt

N

 

 

 

N

Но

76

1

×

dn(t)

= λ(t),

N (t)

dt

 

 

а величина

1 × dm(t) n(t) dt

называется интенсивностью восстановления отказавших ТУ и обозначает-

ся символом μ(t):

μ(t) = n1(t) × dmdt(t) .

Сучетом этих отношений, ω(t) примет вид

ω(t) = λ(t) p0 (t) − μ(t)q0 (t).

Известно, что для невосстанавливаемых ТУ плотность вероятности отказов аналитически выражается через вероятность безотказной работы,

как

f (t) = - dpdt(t) .

Та же зависимость характерна и для восстанавливаемых ТУ, а именно:

ω(t) = - dpdt0 (t) .

Тогда можно записать

dp0 (t) = −λ(t) p0 (t) + μ(t)q0 (t) . dt

При выражении q0 (t) через p0 (t) получается

 

dp0 (t)

+ [λ(t) + μ(t)]p0 (t) = μ(t).

 

dt

 

 

Решение этого дифференциального уравнения имеет вид

p0 (t) = eò[λ (t)+μ (t)]dt[ò μ(t)eò[λ(t)+μ(t)]dtdt + C].

77

Относительно постоянной интегрирования С можно выдвинуть две версии:

-в момент начала эксплуатации ТУ исправно: p0 (0) =1;

-в момент начала эксплуатации ТУ неисправно : p0 (0) = 0.

Тогда, для случая λ = const

p0¢ (t) =

а при p0 (0) = 0

p¢¢(t) =

0

и μ = const , при p0 (0) = 1 имеем

μ

é1+

λ e(λ +μ )t ù

,

 

 

ê

μ

ú

 

λ + μ ë

û

 

μ

é1-

λ e(λ +μ )t ù.

 

 

ê

μ

ú

 

λ + μ ë

û

 

 

 

(t)

′′

(t)представлены на рисунке.

График изменения p0

и p0

1

p0 (t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p '

0 (t)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p"0 (t)

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 9. Графики изменения

p0(t) при различных начальных условиях

При известных уже допущениях λ = const и μ = const , и, следователь-

но,

λ =

 

1

;

μ =

1

,

T

 

 

 

 

Tp

получим

78

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

μ

 

=

 

 

Tp

 

=

 

T

= K Г .

 

λ + μ

1

 

+

 

1

T + Tp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

Tp

 

 

 

 

 

Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p'

(t) = K

Г

é1+

λ e(λ +μ )t ù

,

0

 

 

 

 

 

 

ê

 

μ

ú

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ë

 

û

 

 

p"

(t) = K

 

 

é1-

λ e(λ +μ )t ù .

 

 

0

 

 

 

 

 

 

Г ê

 

μ

ú

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ë

 

û

 

Практически, обычно для установившегося процесса эксплуатации, счита- ют, что

p0 = K Г .

Таким образом;

pэ (t) = KГ p(τ ).

Отсюда

pэ (t) = KГ e−λt = λ μ+ μ e−λt .

Для оценки вероятности того, что в любой момент времени восста- навливаемое ТУ будет находиться в ремонте, используется функция про- стоя KП

KП = λ = Tp .

λ+ μ T + Tp

5.5.Полная вероятность выполнения заданных функций

Втом случае, когда λ и μ являются величинами одного порядка,

наиболее точные результаты эксплуатационной надежности можно полу-

чить, применяя закон полной вероятности сложного события. Эта веро-

79

ятность выполнения ТУ заданных функций равна сумме произведений ве- роятности частных событий на вероятность существующих гипотез:

pф (t,t p ) = K Г p(t) + (1− K Г )U (t p ) × p(t t p ) .

Здесь предполагается, что существуют только два состояния: исправное рабочее и восстанавливаемое. Тогда

K Г =

T

T + Tp

 

представляет собой вероятность исправного состояния ТУ;

p(t) = e

 

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вероятность безотказной работы в течении времени t ;

T

1- K Г =

 

 

Tp

 

 

 

вероятность неисправного состояния ТУ;

T + Tp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t p

p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

U (t p ) = 1- (1+

2

 

 

)e

p вероятность восстановления неисправного

Tp

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

состояния ТУ за время t p ;

p(t - t p ) = e

tt p

 

 

 

 

 

 

T

 

 

вероятность безотказной работы ТУ за оставшееся по-

сле ремонта время t t p ,

достаточное для выполнения заданной функции.

Подставляя эти значения в исходное выражение, получим

Pф (t,t p ) =

T

T + Tp

 

e

t

 

 

Tp

 

+

T

 

 

T + Tp

 

 

 

 

é

æ

 

2t

p

ö

tt p

ù

tt p

 

 

 

 

´ ê1

- ç1

+

 

÷e

T úe

 

T .

Tp

ê

ç

 

÷

ú

 

 

 

ë

è

 

 

 

ø

û

 

 

 

При t >> t p и T >> Tp разница между PЭ и Pф небольшая, по-

этому с достаточной степенью точности можно ограничиться формулой

t

PЭ = K Г e T .

80