Глава 1 Основные понятия и определения теории надежности
1.1 Понятие надежности. Термины и определения
Функциональные качества технических устройств (ТУ), в том числе и информационных систем, в значительной степени зависит от их надежно- сти.
Информационная система (ИС) – это сложная программно-аппаратная система, включающая в свой состав эргатические (человеко-машинные) звенья, технические или аппаратные средства и программное обеспечение. Говоря о надежности ИС, необходимо учитывать две ее составляющие: на- дежность аппаратных средств и надежность программного обеспечения. Если методы исследования и обеспечение надежности технической (аппа- ратной) составляющей ИС аналогичны соответствующим мероприятиям других ТУ, то программное обеспечение отличается от подобной методо- логии. Так, при исследовании этих структур имеется в виду достоверность информации, ее корректность, правильность ее интерпретации. Отметим, что в дальнейшем, говоря о ТУ, будем иметь в виду, в том числе, и аппа- ратные составляющие ИС (компьютеры, периферийное оборудование, коммутационное оборудование, кабельное оборудование и др.).
Названные категории не исключают, а взаимно дополнят друг друга, поскольку в такой сложной системе, как ИС обеспечить необходимый уровень надежности можно, только учитывая особенности ее составляю- щих.
Самые совершенные начальные технические характеристики ТУ яв- ляются необходимыми, но недостаточными условиями высоких эксплуа- тационных качеств этих устройств. Начальные характеристики ТУ показы- вают его потенциальные технические возможности. Важным является спо-
6
собность ТУ сохранять эти характеристики в течение всего жизненного цикла или в процессе эксплуатации.
Способность ТУ сохранять свои первоначальные технические каче- ства в процессе эксплуатации называется надежностью.
Эта способность зависит как от свойств, которые были заложены в ТУ в процессе проектирования и изготовления, так и от интенсивности экс- плуатации, правильности и своевременности технического обслуживания.
Поэтому физический смысл надежности состоит в способности сохранять эти свойства, сопротивляться агрессивным эксплуатационным факторам. Надежность может выступать как в качестве самостоятельной эксплуата- ционной характеристики, так и служить составляющей других эксплуата- ционных характеристик.
Одной из основных задач, решаемых в процессе эксплуатации и тех- нического обслуживания ТУ, является обеспечение их надежной работы. Важность этой проблемы обусловлена как сложностью современных ТУ, так и высокими значениями эксплуатационных нагрузок (температура, давление, влажность и т.д.).
Поэтому есть определение надежности в соответствии с ГОСТ 27.00283, которое отражает эксплуатационную сущность этого показателя.
Под надежностью понимается свойство ТУ выполнять заданные функции, сохраняя свои эксплуатационные характеристики в заданных пределах в течение требуемого промежутка времени или требуемой на- работки в определенных условиях эксплуатации.
Говоря о некотором ТУ, нужно иметь в виду, что его надежность Pту
в общем случае оказывает влияние на эффективность работы Э более сложной системы, частью которой он является. Это влияние осуществляет- ся через технико-экономическую эффективность ТЭ , представляющую собой характеристику уровня выполнения системой своих функций с уче-
7
том финансовых, трудовых и материальных затрат. Формально это можно записать следующим образом:
Э = f (ТЭ,Ф1,K,Фn );
ТЭ= f (Pту ,Ф1,K,Фn );
Pту = (К н,Уи ).
Здесь Кн − начальный уровень надежности ТУ;
Уи − фактор, учитывающий условия эксплуатации и технического обслуживания этой системы;
Ф1,K,Фn − прочие факторы.
В качестве критерия оценки технико-экономической эффективности
ТЭ технического устройства может быть использовано соотношение
ТЭ = åQE ,
где Q – полезный эффект;
å E − суммарные затраты.
Зависимость между характеристиками надежности и технико-
экономической эффективностью может быть представлена в виде
m
ТЭ = a o (t) + å ai (t)Pi .
i
В этом выражении Pi − количественные показатели надежности, таких как безотказность, долговечность, сохраняемость и ремонтопригодность; ai (t) – коэффициенты, показывающие степень влияния соответствующих показателей надежности; ao(t) − коэффициент, учитывающий влияние прочих эксплуатационных факторов.
В заданных условиях эксплуатации необходимо стремиться к тому,
чтобы поддерживать такое значение Pту , которое позволит эксплуатиро-
8
вать ТУ без ограничений при минимальных трудовых, материальных и финансовых затратах.
1.2 Надежность как свойство ТУ. Понятие состояния и события. Определение понятия отказа
Таким образом, исходя из определений, надежность – это свойство
ТУ.
Надежность - это свойство, присущее конкретному ТУ и зависящее от проекта этого ТУ, применяемых для его изготовления материалов и технологии изготовления.
Иными словами – это индивидуальное свойство. Как и всякое свойст- во, в общем случае надежность в процессе эксплуатации изменяется, а на- дежность, в частности - уменьшается. Уменьшение надежности ТУ проис- ходит в результате его износа и старения. Тогда можно сказать, что в мо- мент начала эксплуатации ТУ надежность была максимальной и с течени- ем времени это свойство, несмотря на профилактические мероприятия, уменьшилось на столько, что дальнейшая эксплуатация ТУ стала нецеле- сообразной.
Всвязи с этим вводятся понятия работоспособности и отказа, кото- рые определяются как состояние ТУ.
Всоответствии с определением надежности по ГОСТ 27.002-83 рабо- тоспособность можно определить как состояние, при котором эксплуата-
ционные характеристики ТУ находятся в заданных пределах, ТУ способно выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах, установленных нормативно – технической документацией.
Понятие работоспособности нельзя путать с понятием исправности. В соответствие с тем же ГОСТом:
Исправность - это такое состояние ТУ, при котором он соответ- ствует всем требованиям, установленным нормативно–технической до-
9