Содержание. 2.1. Показатели надежности невосстанавливаемых объектов

ВВЕДЕНИЕ. 2

1.ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ ТЕОРИИ НАДЕЖНОСТИ.. 5

2. ПОКАЗАТЕЛИ НАДЕЖНОСТИ.. 10

2.1. Показатели надежности невосстанавливаемых объектов. 10

2.2. Показатели надежности восстанавливаемых объектов. 15

2.3. Средняя наработка на отказ. 16

2.4. Количественные характеристики восстанавливаемости объектов. 16

2.5. Комплексные показатели надежности. 17

3.ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА НАДЕЖНОСТЬ ИС.. 18

3.1.Обзор основных факторов, влияющих на надежность ИС.. 18

3.2. Резервирование в ИС.. 21

3.3. Влияние условий эксплуатации на надежность радиоэлектронной аппаратуры.. 24

4.ОСНОВЫ РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ ИНФОМАЦИОННЫХ СИСТЕМ.. 29

4.1.Надежность системы при последовательном соединении элементов. 29

4.2. Методика ориентировочного расчета надежности. 30

4.3.Учет режимов и условий работы элементов. 31

4.4. Надежность восстанавливаемой системы.. 32

4.5. Надежность системы с общим резервом.. 34

4.6. Мажоритарное резервирование. 39

4.7. Система со смешанным по нагрузке резервом.. 41

4.8. Надежность системы с раздельным резервом.. 42

4.9. Система со скользящим резервом.. 43

4.10. Резервирование переключателей. 44

4.11. Учет вида отказов в системе с резервом.. 46

4.12.Структурные преобразования и структурный анализ в расчетах надежности. 47

4.13. Метод минимальных путей и сечения. 49

4.14. Надежность восстанавливаемых резервированных систем.. 51

4.15. Учет надежности переключателя. 53

4.16. Задачи оптимального резервирования. 54

4.17. Надежность трудовых технологических процессов. 55

4.18. Расчет надежности системы последовательных работ. 57

4.19. Расчет надежности системы параллельных работ. 58

4.20. Особенности оценки надежности многократных технологических процессов. 59

4.21. Оценка безошибочности данных. 61

5. ЭФФЕКТИВНОСТЬ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ 63

5.1. Эффективность функционирования системы в заданный момент времени 65

5.2. Эффективность функционирования системы на заданном интервале времени. 67

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.. Ошибка! Закладка не определена.

ВВЕДЕНИЕ

Научно-техническое направление «надежность» прошло в своем развитии ряд этапов. Уже в начале 20-века для обеспечения надежности использовали «запасы» прочности. Однако такой «запас» часто приводил к увеличению габаритов и массы изделий и соответственно к дополнительному расходу материалов.

Для уменьшения действия нежелательных эффектов стали изучать влияние реальных нагрузок на изделие в эксплуатации, проблему несущей способности материалов и конструкций, процессов изменения состояния изделий вследствие старения, усталости и других факторов.

В нашей стране программа электрификации дала толчок развитию идеи «резервирования»при параллельном использовании генераторов и трансформаторов в процессе создания энергосистем.

Однако в 50-х годах проблема надежности технических систем сильно обострилась. Это обусловлено следующими причинами:

1. Ростом сложности технических систем;

2. Сложностью условий, в которых эксплуатируется техническая система, например: низкие или высокие температуры, высокие вибрации, влажность, ускорения, радиация и т.п.

3. Требования к качеству работы системы: высокая точность, эффективность и т.п.

4. Повышением ответственности функций, выполняемых системой: высокой технической и экономической ценой отказа.

5. Полной или частичной автоматизацией при выполнении системой ее функций, исключением непрерывного наблюдения и контроля со стороны человека.

В качестве примеров можно указать:

- Система управления межконтинентальной баллистической ракеты «Атлас» содержала около 300 000 элементов, а система управления ракеты «Найк» - свыше 1,5*10⁶ отдельных элементов;

- В 1949 году около 70% всей морской радиоэлектронной аппаратуры находилось на ремонте

- В конце второй мировой войны около 60% самолетного оборудования, переброшенного на Дальний Восток, оказалось неисправным, при этом около 50% запасных комплектов и элементов вышли из строя в результате хранения.

- В этот период радиосвязное оборудование находилось в неработоспособном состоянии 1/7 часть всего времени эксплуатации, радиолокационное – 5/6, гидроакустическое около 1/2 времени.

Сложность условий, в которых стали эксплуатироваться технические системы, характеризуется работой в широких диапазонах температур от -70 до +70⁰С, наличием вакуума, высокой (98-100%) влажностью, наличием линейных ускорений до 1000g, наличием высокой солнечной и космической радиации.

Это приводит к тому, что вероятности возникновения отказов могут возрасти в десятки раз по сравнению с вероятностью отказов при работе технических систем в условиях лабораторий.

Сложность аппаратуры и тяжелые эксплуатационные условия затрудняют контроль за исправностью аппаратуры, что не дает возможности своевременно обнаруживать процессы, приводящие к отказу, и предупредить его появление.

Ответственность функций, выполняемых техническими системами, связана с тем, что отказ приводит к крупным техническим и экономическим потерям. Например, отказ элемента стоимостью несколько долларов может вызвать неудачу в запуске спутника стоимостью несколько миллионов долларов.

Особенно бурное развитие теории надежности началось с интенсификации развития электроники и автоматики, авиации и ракетной техники. Полуэмпирические подходы к обеспечению надежности перестали удовлетворять требованиям практики.

В сложившихся условиях возникли предпосылки к созданию нового научно-технического направления «надежность». Развитие этого направления можно разделить на три этапа:

· 50-е годы – становление направления;

· 60-е годы – этап классической теории надежности;

· С 70-х годов по настоящее время – этап системных методов надежности.

Первый этап в решении проблем надежности был связан с выяснением причин отказов оборудования. В 1950 году в США была организована группа для изучения проблемы надежности радиоэлектронного оборудования и разработки мер, направленных на ее повышение. Было установлено, что основная причина отказов радиоэлектронной аппаратуры заключалась в низкой надежности элементов. Перед разработчиками возникли вопросы: какие основные причины ненадежности элементов и имеются ли пути их устранения? Существуют ли способы создания надежных систем из ненадежных элементов и можно ли прогнозировать надежности проектируемой системы? Начинается изучение влияния на отказы эксплуатационных факторов – температуры, среды, вибраций, электрической нагрузки и пр. В результате был собран богатый статистический материал для оценки характеристик надежности элементов в зависимости от различных эксплуатационных факторов. Начинается переход ко второму этапу.

Второй этап. Проектирование и реализация сложных технических систем уже невозможно было осуществлять «на глазок». Требовался строгий математический расчет всех технических параметров, включая различные показатели надежности. Были разработаны методы расчета надежности систем с различными структурами соединения элементов, методы повышения надежности, методы поддержания надежности сложных систем на заданном уровне, методы оценки эффективности функционирования систем и т.п.

Начиная с 1968 года происходит переход к третьему этапу. Национальным агентством по аэронавтике и космическим исследованиям NASA был опубликован новый вариант требований к надежности, заложивший основу современных систем и программ обеспечения надежности. Среди них:

- четкое планирование и эффективное руководство всеми работами в области надежности;

- определение специальных задач по обеспечению надежности, их места в процессе проектирования;

- оценка надежности (с учетом информационного, математического и программного обеспечения).

Отличием третьего этапа является сосредоточение усилий на качественных аспектах надежности.

Типовая методика проведения мероприятий, связанных с обеспечением надежности, изложена в многочисленных нормативных документах. Эти документы используются в процессе разработки программы обеспечения надежности для каждой конкретно создаваемой системы.

Студенты за время обучения в высшем учебном заведении осваивают много различных дисциплин, поэтому они вправе спросить: «А нужно ли еще изучать надежность информационных систем?»

Ответ на этот вопрос может быть только утвердительным.

Для всех, например, очевидна необходимость фактического обеспечения высокой надежности самолета, космического корабля, подвесной канатной дороги или парашюта, потому что каждый способен, учитывая высоту падения, мгновенно оценить конечный результат отказа этих систем. Но когда цена надежности имеет менее наглядную форму, расчет показателей надежности превращается вдруг в некий технический ритуал, не имеющий никакого отношения к конечной цели проектирования. И, в результате, получают право на жизнь вычислительные машины, отказывающие сразу после отъезда бригады наладчиков; периферийные устройства ЭВМ, не укомплектованные запасными элементами; программное обеспечение, содержащее ошибки; каналы связи, которые выходят из строя в условиях изменения характеристик окружающей среды и т.п. Все это выливается в конечном итоге в огромные потери, которых можно было бы избежать при использовании системного подхода обеспечения надежности в процессе проектирования нового объекта.

Основополагающими работами в области надежности стали труды А.И.Берга и Н.Г.Бруевича. Математические основы теории надежности получили свое развитие в трудах Б.В.Гнеденко, Ю.К.Беляева и А.Д.Соловьева. Учебники и учебные пособия для студентов написали Б.С.Сайсков, В.А.Козлов, И.А.Ушаков, Т.А.Голинкевич, Г.В.Дружинин и др.