Статическое моделирование системной надежности

Цель работы: изучение методов анализа и контроля проектов СТССН (методы статического моделирования).

Задание:

1. Построить граф системы на основе СИМ.

2. Определить интенсивности отказов в узлах и на линиях связи.

3. Осуществить моделирование системной надежности.

Исходными данными для моделирования надежности являются СИМ, ОС, КТС и связи (закрепления) между этими моделями.

Для моделирования надежности необходимо вычислить интенсивность отказов в каждом узле и на каждой линии связи СИМ. Для этого заполняется таблица 1:

Таблица 1.

Элемент СИМ	Элементы ОС	Элементы КТС	Интенсивности отказов	Интенсивность отказов узла / ЛС
Узел	Элементы ОС, закрепленные за данным узлом	ТС, закрепленные за каждым из элементов ОС.	интенсивности отказов каждого из ТС	сумма по узлу
Линия связи	каналы связи ОС	ТС, закрепленные за каждым каналом связи	—"—	сумма по линии

Таблица заполняется следующим образом:

Зная перечень элементов ОС, закрепленных за узлом, и перечень ТС, закрепленных за каждым из элементов ОС, можно определить перечень ТС, работающих в данном узле. Суммируя их интенсивности отказов, определяем общую интенсивность отказов узла.

Из перечня элементов, закрепленных за каждым из узлов между которыми проведена линия связи, выбираем пары элементов, между которыми проведены каналы связи в ОС. Зная перечень ТС, закрепленных за каждым каналом связи, определяем перечень ТС, работающих на данной ЛС. Суммируя их интенсивности отказов, определяем общую интенсивность отказов на линии.

Индивидуальное задание.

Исходными данными для расчета интенсивности отказов являются интенсивности отказов отдельных ТС. Каждый студент составляет индивидуальную таблицу интенсивностей отказов узлов, вида таблицы 2, приняв за основу таблицу 3 приложения 1. Каждый студент изменяет базовые значения интенсивностей отказов из таблицы 3 так, чтобы сохранялся порядок числа (например, 7×10^-5 можно заменить на 6×10^-5 или 8×10^-5).

	Таблица 2.
Элемент КТС	Интенсивность отказов

Графы 1-3 таблицы 1 являются общими для всей подгруппы. Графы 4-5 заполняются индивидуально на основе таблицы 2.

Для выполнения статического моделирования выберите команду “Моделирование...\ Статическое моделирование” меню моделей САМ или СИМ, находясь в режиме построения системной модели, или запустите программу PROJECT.EXE. В отличие от программы экспертизы, программа моделирования работает совершенно независимо от программы формирования системной модели и не получает из нее никаких данных.

Создание и редактирование графа.

В режим редактирования графов входит по команде меню “Система \ Создать систему”. Открывается окно редактирования графов (ОРГ), содержащее поле редактирования графов (ПРГ). Для работы с ранее созданной системой выберите команду “Система \ Работа с системой”, в окне “Выбор системы” укажите название системы и нажмите кнопку “Выбор сделан”. Откроется новое окно, в ПРГ которого будет загружена выбранная система. Можно открыть одновременно несколько ОРГ, однако они не могут взаимодействовать друг с другом.

Изменить размеры окна можно, захватив левой кнопкой “мыши” его рамку или угол и перетаскивая его в нужную сторону (форма курсора при этом не изменяется). Переместить ОРГ можно, перетаскивая его заголовок левой кнопкой “мыши”. Чтобы раскрыть окно на весь экран, щелкните “мышью” на пиктограмме распахивания в правом верхнем углу окна. Повторный щелчок на этой же пиктограмме вернет окну предшествующий размер. Если граф не помешается целиком в ПРГ, используйте для перемещения по нему линейки прокрутки,

В левом верхнем углу ОРГ находится иконка (рисунок), отображающая текущий режим работы редактора графов (РГ). Существует восемь режимов работы РГ.

1. ВСТАВИТЬ УЗЕЛ;

2. УДАЛИТЬ УЗЕЛ;

3. РАСКРЫТИЕ УЗЛА (в данной версии не реализован);

4. ЗАКРЫТИЕ УЗЛА (в данной версии не реализован).

5. ИЗМЕНЕНИЕ ИНФОРМАЦИИ ПО УЗЛАМ;

6. ПРОВЕСТИ СВЯЗЬ МЕЖДУ УЗЛАМИ;

7. УДАЛИТЬ СВЯЗЬ;

8. ПРОСМОТР ИНФОРМАЦИИ ПО УЗЛАМ;

Начальный режим работы - ВСТАВКА УЗЛА. Для изменения режима работы РГ нужно щелкнуть левой кнопкой “мыши” на иконке текущего режима; в окне “Смена режима” отметить нужный режим, щелкнув на нем “мышью”, и нажать кнопку “Выбор сделан”.

Для того, чтобы вставить узел в граф нужно в режиме “Вставка узла” щелкнуть левой кнопкой мыши на том месте в ПРГ, куда нужно вставить узел. В окне “Выбор типа узла” отметьте нужный тип и нажмите кнопку “Выбор сделан”. После этого введите имя узла в окне “Ввода названия узла”. Узел можно переместить на другое место, перетаскивая его правой кнопкой “мыши”. Эта операция доступна в любом из режимов.

Чтобы провести связь между узлами, перейдите в режим “Провести связь” и щелкните левой кнопкой “мыши” сначала на исходном, а затем на конечном узле.

Для удаления узла или связи перейдите соответственно в режим “Удаление узла” или “Удаление связи” и щелкните на ненужном элементе.

Чтобы изменить имя узла, перейдите в режим “Изменение информации” и щелкните в ПРГ на узле, который нужно переименовать и в окне “Назначение/редактирование имени узла” введите новое название. Режим “Просмотр информации” похож на режим “Изменение информации”, но позволяет только просматривать имена узлов, не изменяя их.

Вне зависимости от выбранного режима работы можно изменить местоположение узла, перетаскивая его правой кнопкой “мыши”.

Моделирование.

После того, как граф системы будет создан, можно провести моделирование системы. Для этого выберите команду меню “Анализ системы”. Будет запущена специальная программа статического моделирования ZMAIN.EXE.

Замечание. Эта программа не работает под Windows.

В программе статического моделирования манипулятор “мышь” не работает.

Программа статического моделирования позволяет проводить моделирование точности, надежности, помехоустойчивости и производительности проектируемой системы.

Модуль “Моделирование системной точности” решает задачу определения системных точностных характеристик с учетом распределения погрешностей между элементами системы. Задача решается методами теории погрешностей и имитационного моделирования.

Модуль “Моделирование системной надёжности” решает задачи определения общей надежности системы с учетом временных и надёжностных характеристик (интенсивность отказов, среднее время наработки на отказ) отдельных составляющих системы (узлы и связи), а также с учетом общего алгоритма работы системы. Задача решается методами теории надежности и имитационного моделирования.

Модуль “Моделирование системной помехоустойчивости” решает задачи определения общей помехоустойчивости с учетом влияния помех (соотношение СИГНАЛ/ШУМ) по каналам связи и узлам переработки информации в системе. Задача решается методами теории передачи сигналов и имитационного моделирования.

Модуль “Моделирование системной производительности” решает задачу расчета временного цикла решения задачи более высокого уровня и количества заявок которое может обслуживать система за заданный период работы системы. Задача решается методами баланса мощностей и имитационного моделирования.

Ниже будет рассмотрена работа модулем “Моделирование системной надёжности”. Работа с остальными модулями аналогична этому.

Во всех модулях имеется возможность распечатать результаты. Для этого нужно, находясь в окне просмотра результатов, нажать <Esc> и в появившемся меню выбрать команду "Распечатать". Если принтер не готов, то система выдаст сообщение, предлагающее устранить ошибку.

Завершение работы системы осуществляется путем выбора соответствующего пункта меню или по клавише <Esc>.

Моделирование системной надежности.

Чтобы запустить модуль моделирования надежности, выберите команду меню “Моделирование надежностных характеристик”. Программа запросит период работы системы для которого нужно рассчитать надежность.

Каждое из технических средств, работающих в узле графа системы является источником отказов. Поток отказов подчиняется закону Пуассона, т.е. интервалы между ними являются случайными числами, распределены по показательному закону с интенсивностью l_i:

.

Интенсивность отказов представляет собой среднее число отказов в единицу времени. Общий поток отказов в узле складывается из потоков отказов закрепленных за ним ТС. Его интенсивность равна сумме интенсивностей отказов всех ТС:

.

Данные для расчета можно задать двумя альтернативными путями:

1) на основании интенсивности отказов l;

2) на основании среднего времени между отказами m.

Эти величины являются обратными друг к другу . Мы будем работать с интенсивностями отказов.

Для указания способа задания данных выберите соответствующий пункт подменю. После этого вы перейдете в окно “Надежность на узлах”. Открывается окно ввода оценок точности на узлах сети, определяемых путем опроса экспертов. Каждому узлу соответствует строка в таблице, в которой указаны номер и имя узла и оценка надёжности на нем. Выбор нужного узла осуществляется клавишами <­> и <¯>.

Внимание! Исходные данные для расчетов нигде не сохраняются. Не забывайте записывать их.

Для ввода оценок на узле, выделите нужный узел и нажмите <Enter>. Появится окно экспертов. Для добавления эксперта нажмите клавишу <F3>: в окне экспертов появится новая строка. Для удаления оценки выберите ненужную строку и нажмите <F4>. Чтобы изменить оценку, выделите нужную строку, нажмите <Enter>, введите нужное значение и нажмите <Esc>. Для выхода из окна экспертов вновь нажмите <Esc>. Рядом с именем узла в окне “Надёжность на узлах” в колонке “Итого” появится оценка точности в данном узле, рассчитанное как среднее значение оценок экспертов.

Аналогично выплоняется ввод времени работы узла. Время работы отдельного узла не должно превышать время работы всей системы в целом.

Внимани! При повторном входе в окно экспертов оценка точности на узле обнуляется. Если после выхода из окна экспертов вы захотите изменить какую-либо из оценок, вам придется вводить данные по всем экспертам заново.

После того, как данные по всем узлам будут введены, нажмите <Esc>. Для выхода из окна “Надёжность на узлах”. В появившемся меню вновь выберите пункт “Интенсивность отказов”. Появится окно “Надёжность на линиях”. Ввод оценок надёжности на линиях (дугах графа) производится аналогично вводу оценок на узлах.

После ввода надёжностных характеристик производится расчет системной надёжности. По результам расчета выдается таблица, содержащая значения вероятности безотказной работы каждого узла за время работы системы в виде чисел и гистограмм, и вероятность безотказной работы системы в целом за период работы.