Живучесть системы

Свойство системы активно (при помощи соответственным образом организованной структуры и поведения) противостоять вредным воздействиям внешней среды и выполнять свои функции в заданных условиях такого воздействия называется живучестью системы.

Благодаря такому свойству отказ какой-либо подсистемы или части подсистем не приводит к отказу всей системы, а только к некоторому снижению эффективности ее функционирования.

Живучесть характерна для систем, имеющих иерархическую структуру и обладающих свойствами адаптацииисамоорганизации.

Для повышения живучеститехнических систем вводят функциональную или структурную избыточность, дублируя подсистемы или используя высоконадежные защитные элементы.

В случае использования защитных элементов сложную систему рассматривают, как совокупность рабочих и защитных элементов. И с учетом воздействия на систему неблагоприятных факторов решают задачу разработки оптимальных стратегий поведения системы. Выбор оптимального соотношения рабочих и защитных элементов решают с помощью задач линейного программирования.

Оценка надежности системы

Оценка надежности сложной системы сводится к выяснению влияния отказов элементов на качество работы системы и проводится с помощью соответствующих функционалов, называемых показателями надежности.

Заметим, что на практике часто делаются попытки использовать для оценки надежности сложных систем показатели надежности, заимствованные из теории надежности простых систем. Эти показатели обычно учитывают лишь сам факт появления или отсутствия отказов в элементах системы и не дают никакого представления о влиянии отказов на конечный эффект функционирования системы.

В качестве показателя надежности сложной системы можно выбрать следующую величину, показывающую насколько снижается эффективность системы вследствие возможных отказов элементов по сравнению с эффективностью системы, элементы которой абсолютно надежны.

где - значение показателя эффективности, вычисленное в предположении, что отказы элементов имеют интенсивность, соответствующую заданным характеристикам;

- показатель эффективности, вычисленный в предположении, что все элементы абсолютно надежны.

Методы повышения надежности следующие:

введение соответствующих резервных элементов (для серверов – создание резервных зеркальных дисков, создание резервных копий на магнито – оптических носителях, установка резервных программ в локальных сетях и т.д.);

замена экономических средств воздействия (стимулирование и создание ситуаций, которые способствуют проявлению определенной инициативы) административными автоматизированными средствами: распоряжениями, указаниями, напоминаниями, регламентацией, выполняемыми автоматизированными средствами;

уменьшение цепи передачи информации путем ликвидации излишней централизации, которая ведет к искажению информации и удлинением времени между отправкой информации и получением решений.

Показатель помехозащищенности

Данный показатель характеризует качество функционирования системы в условияхналичия случайных факторов, действующих как извне (влияние внешней среды), так и вызываемыхсобственными (внутренними) возмущениямисостояния системы.

Общепринято называть процесс функционирования системы - невозмущенным, когда он протекает в заранее определенных (отвечающих паспортным данным) нормальных условиях.Самостоятельное значение таких процессов имеет лишь теоретический смысл. Действительно, в реальной практике они фактически не встречаются, поскольку любые системы работают в условиях возмущений и их процессы функционирования является возмущенными. Однако, на основе невозмущенного процесса, можно ввести в рассмотрение понятие рассогласования или отклонения реальных (возмущенных) процессов функционирования от нормальных (невозмущенных) и назвать причину его появления в системе - помехой. При этом следует различать как внутренние, так и внешние помехи.

Внутренние помехи, приводящие к изменению значений параметров управления, как правило, являются результатом, а точнее следствием некоторого заранее неизвестного внутреннего взаимодействия элементов системы между собой.

Иначе говоря, здесь имеются ввиду лишь те взаимодействия, которые либо не имеют адекватной модели (не могут быть точно описаны), либо имеют формализованное описание, но при этом модель имеет вероятностный характер.

Примерами внутренних возмущений(для некоторого произвольного набора систем) могут служить:

1.Ошибки в координатах летательного аппарата, вызванные собственными шумами радиотехнической аппаратуры;

2. Нарушение графика работы транспорта из-за ухудшения качества дорог или изменения характеристик самих транспортных средств;

3. Нарушение производственных процессов в связи с изменением квалификации работников, состояния оборудования, а также в результате износа инструмента и т.д.

Внешние помехи системы управления, в отличие от внутренних, порождаются внешней средой и проявляют себя только на входе и (или) выходе системы. Примерами внешних помех (для рассмотренных выше случаев) могут служить:

• атмосферные осадки;

• интенсивность движения пешеходов;

• нарушение поставок сырья или ухудшение его качества и т.д.

Как внутренние, так и внешние помехи могут быть детерминированными или случайными.

С формальной точки зрения это отражается лишь на типе математических моделей систем управления и применении соответствующих методов их исследования, но в том и другом случае, как правило, при исследовании возмущенных процессов его представляют состоящим из, во-первых, невозмущенного процесса и, во-вторых, отклонения от невозмущенного процесса, вызванного наличием помех. Уместно заметить, что хотя помехи и имеют стохастическую природу, но в некоторых случаях их удобно рассматривать как детерминированные, например, ограниченные по норме (модулю).Действительно, если стационарный случайный процесс имеет ограниченную дисперсию, то разброс его значений относительно среднего можно оценить некоторым числом и указанное представление будет всегда иметь содержательный смысл.

Оценку помехозащищенности обычно получают аналогично оценкам показателей надежности или качества управления системы. В частности, величина абсолютной оценки помехозащищенности системы определяется уравнением Δ R_пом = R_норм - R_пом,

где R_норм - значение показателя эффективности при нормальных условиях функционирования;

R_пом - значение показателя эффективности при наличии помех.

Сравнительная оценка может быть получена в случае замены в предыдущем выражении величин R_норм иR_помна значения показателей эффективности двух сравниваемых возмущенных процессов. При этом, относительная оценка помехозащищенности выражается как отношение величиныΔ R_помк значениюR_норм.