Nadezhnost_ASU

1

Надежность функционирования АСУ.

- Расширение в области применения

надежность АСУ по стандарту качества. Исходом надежности является качество.

Надежность как качество убывает во времени; живучесть – надежность рассчитанная на то, что будут умышленно убывать.

02.10.02г

Тема 1. Основные понятия и терминология надежности в технике (ГОСТ-27002).

1.1Система стандартов надежности в технике (ССНТ)

Всилу юридической важности понятий терминов и методов оценки надежности и методов проведения испытаний в процессе создания, согласования и выполнения требований на разработку сложных промышленных и военных комплексов был введен стандарт ССНТ и ГОСТ-27002.

2

4 – испытания и контроль

5 – сбор и обработка информации

6,7,8 – направление наращиваемости.

1.2. Качество и надежность

ССНТ: дает разъяснение взаимосвязи качества и надежности в основе технических систем. Качество ССНТ близко к понятию «качество» в серии стандартов 9000 на международном уровне.

[ИСО] 8402. Качество – совокупность свойств и характеристик продукции или услуг, которые придают им способность удовлетворять обусловленные или предлагаемые услуги.

ССНТ определяет качество: совокупность ее свойств, обуславливающих пригодность продукции для удовлетворения определенных потребностей в соответствии с ее назначением.

Возрастание роли качества продукции и услуг потребовали в условиях рынка профессионального управления качеством.

Появился менеджмент тотальный, всеохватывающий менеджмент качества TQM. Структура TQM может быть представлена схемой:

Квалиметрия – изучает способы измерения и количественные оценки качества. Качество объекта (продукции, услуг) может быть выражено кортежем параметров

вида:

Q (K1, K2 , K3,..., Kn ) , где Ki - параметры качества, i 1, n , Q – качество.

Надежность.

В числе параметров качества ( Ki ) может быть включен и параметр надежности K Г .

ССНТ: надежность – сложное понятие в следующем виде:

[1] – свойство объекта сохранять во времени и устанавливаемых пределах значения всех параметров, характеризующих способность объекта выполнять требуемые функции в условиях:

а) заданного режима работы; б) применения (окружающей среды); в) технического обслуживания; г) ремонтов; д) заданного хранения;

3

е) транспортировки.

Примечание: надежность – сложное свойство, которое в зависимости от назначения объекта и условиях его применения состоит из сочетаний свойств:

а) безотказности; б) долговечности;

в) ремонтопригодности; г) сохраняемость.

Надежность ПО в литературе – свойство программы выполнять заданные функции, в заданных условиях и на заданной ЭВМ.

Надежность ПО исключет требование сохранения параметров во времени, т.к. со временем они могут только улучшаться.

Если из картежа параметров качества исключить параметр надежности ( Kr ), то надежность:

R(t) F(r1(t), r2 (t),..., rm (t)) , где ri - параметр надежности объекта; R(t) - обобщение показателей надежности.

1.3. Основные состояния технических систем по критериям надежности.

Основным фундаментальным понятием прикладной теории надежности для ее количественной оценки является понятие отказа технического объекта от работоспособного состояния.

![14] – отказ – событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния объекта.

[8]– работоспособное состояние объекта – состояние, при котором значение всех параметров, характеризующих способность объекта выполнять заданные функции, соответствует требованиям, предъявляемым к нормативно-технической и (или) конструкторской документации (НТД и КД).

[9]неработоспособное состояние – состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра определяет работоспособное состояние не соответствующее требованиям НТД и КД.

[6]исправное состояние – состояние – состояние объекта, при котором удовлетворяются требования всех параметров НТД и КД.

[7]неисправное состояние – тоже, но объект не соответствует хотя бы 1 параметру.

[13]повреждение – событие, заключенное в нарушении исправного состояния. ![10] предельное состояние – состояние объекта, при котором его дальнейшее

использование по назначению или нецелесообразно или восстановление его исправного состояния невозможно.

[11] критерий предельного состояния – совокупность предельных состояний, указанных в НТД и КД.

16.10.02г

4

[12] дефект причины перехода в неисправное состояние, отмечаемое дефектной ведомости.

Схема основных состояний технических систем в ССНТ.

Наиболее важным событием при оценке надежности являются отказы технических средств.

По ССНТ различают следующие виды отказов:

-независимый [56] – отказ объекта не обусловленный отказом других объектов;

-зависимый [57] – отказ объекта, обусловленный отказом других объектов;

-внезапный [58] - отказ объекта характеризуется скачкообразным изменением значений одного или нескольких заданных параметров;

-постоянный [59] – отказ характеризует постоянное изменение значений заданных параметров;

-перемежающееся [60] – многократно возникающий и самоустраняющийся отказ объекта одного и того же характера (сбой).

Стандартом введены понятия конструктивного, эксплуатационного отказов.

1.5. Понятие простых и сложных систем.

По характеру проявления отказов технической системы:

Простые системы: система, полностью теряющая работоспособность при отказе ее элемента или продолжающая функционировать, если отказавший элемент зарезервирован.

Сложная система: система, выполняющая свои функции при отказе одного или нескольких элементов, но с пониженной эффективностью. В сложных системах целесообразен переход к упрощенной модели, связанный выходной эффект системы(t) с параметрами этой системы:

(t) F(k1(t), k2 (t),...)

Отказом сложной системы считается событие, заключается в нарушении ее работоспособного состояния, приводимого к снижению показателей эффективности(t) ниже заданного уровня.

5

разрабатываемым методы и средства автоматизации выработки ответственных решений. При этом понижается уровень ответственности в системной классификации лиц, от которого зависят стратегически важные решения, т.к. некоторые простейшие ошибки могут привести к катастрофам. Возрастание важности задач, возлагаемых на АС сопровождается увеличением их уязвимости от предумышленных внешних воздействий.

Неспособность реализованных в АС технологий сбора, хранения и обработки информации обеспечить в реальных условиях функция АС надежное и своевременное представление информации и свидетельствует о недостаточности принятых при разработки программных и технических средств.

1.7. Общие понятия об оценке надежности АСУ.

Надежность представлений АС информации: свойство программ технических (ПТС) АС обеспечить прием, автоматическую обработку запроса и предоставление выходной информации согласно реализованному алгоритму при соблюдении экс-ых условий изменений и технического обслуживанию АС.

Для оценки надежности представления выходной информации в АС принята следующая модель: в любой момент времени ПТС АС находится в одном из двух чередующихся состояний – работоспособном и неработоспособном. Математическое ожидание времени пребывания ПТС в работоспособном состоянии = средней наработки на отказ. Математическое ожидание времени пребывания ПТС в нерабочем состоянии = среднему времени восстановления работоспособного состояния. В случайный момент времени пользователь направляет запрос на предоставление выходного документа.

3 варианта:

1.запрос поступает в момент работоспособного состояния;

2.запрос поступает в период работоспособного состояния, но АС находится в этом состоянии менее времени, необходимого для обработки запроса;

3.запрос поступает в период неработоспособного состояния.

1)– надежное предоставление информации

2,3) – не предоставляет запрашиваемой информации Полученные в ходе проведения испытаний оценки математического ожидания

работоспособного и неработоспособного состояния, являются исходными данными для расчета надежности представления выходной информации в АС.

Выходная информация разбивается на типы, определяемые формами выходных данных.

RAS-технология: надежность, готовность и качество.

Количественные показатели надежности.

2.0.Классификация количественных показателей надежности объекта по ССНТ.

[25]Показатель надежности – количественная характеристика одного или нескольких свойств, составляющих надежность объекта.

[26]Единичный показатель – характеристика одного свойства (среднее время восстановления Tв)

7

[27] Комплексные показатели – характеристики нескольких свойств надежности (коэффициент надежности)

30.10.02г

Схема классификации показателей по ССНТ 27002-87.

Показатели надежности [25].

Единичные показатели [26]

Комплексные показатели:

1.Кr - коэффициент готовности [51]

2.коэффициент оперативной готовности [52]

3.коэффициент технического использования [53]

4.коэффициент использования

5.коэффициент планового применения [54]

6.коэффициент сохранения эффективности [55].

2.1. Показатели безотказности объекта.

Безотказность [2] – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или наработки.

Наработка [28] - продолжительность или объем работы. Наработка неразрывно связана с понятием «отказ». Появление отказов (вероятность) исчерпывающе описывается законами распределения случайных величин, а для оперативных оценок – моментами СВ. Наиболее полно изучены методы оценки появления отказов – не связанные со строением элементов.

2.1.1. Вероятность безотказной работы.

8

[35] – вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ не возникнет. Вероятность отказа и вероятность безотказной работы всегда образуют полную группу событий: P(t) q(t) 1.

Вероятность отказа qˆ(t)[при огромном количестве испытаний] n(t) , где n(t) – число

N0

отказов в интервале [0;t], N0 – число наблюдаемых объектов.

q(t) lim n(t)

N0 N0

q(t) P t t , - рубеж, при котором вычисляется отказ при t=0, q(t)=0

t= , q(t)=1. q(t) описывается интегральным законом распределения этой величины

q (t1;t2)=q(t2)-q(t1)

при t 0, P(t) 1при t , P(t) 0

P(t1 ) - вероятность того, что не откажет на интервале [0; t1 ]. Совместное наступление событий А и В Р(А В)=Р(А) РА(В)

P( AB)

PA (B) P( A)

P(t1, t2 ) P(t2 )

P(t1 )

P(t1,t2 ) 1 q(t1,t2 )

Определим связь между f(t), P(t), q(t).

9

1 этап – область проработки

2 этап – область нормальной эксплуатации объекта 3 этап – старение (износ) и интенсивные отказы.

1 f (t)dt

t1

2.1.3. Интенсивность отказов [39].

(t) – условная плотность вероятности возникновения отказов невосстанавливаемых объектов, определенная для рассматриваемого момента времени t, при условии, что до этого момента отказ не возникал.

2.1.4. Закон надежности – зависимость вероятностей от f. Определить зависимость P(t) от (t) .

10