Основные термины и определения. Под системой понимают совокупность элементов, взаимодействующих между собой в процессе выполнения заданных функций

Под системой понимают совокупность элементов, взаимодействующих между собой в процессе выполнения заданных функций. Система предназначена для выполнения определенной практической задачи и ее надежность имеет самостоятельное практическое значение.

Элементом системы называют составную часть системы, которая рассматривается без дальнейшего разделения как единое целое; внутренняя структура элемента при данном рассмотрении не является предметом исследования.

Элементами конфигурации АС могут являться следующие элементы.

Ячейка - отдельная конструкция, не имеющая самостоятельного функцио­нального назначения.

Узел - несколько деталей, ячеек, объединенных для выполнения определен­ных функций, но не имеющих самостоятельного эксплуатационного назначения (регистр команд).

Устройство - соединение деталей, узлов, имеющее самостоятельное экс­плуатационное назначение (блок питания).

Прибор - группа блоков, имеющая конструктивно самостоятельное назначе­ние.

Установка - группа приборов.

Таким образом, системой можно считать устройство, состоящее из нескольких установок.

Под автоматизированными системами (АС) понимается определенное количество компьютеров, промышленных контроллеров, устройств числового программного управления станками и промышленными роботами, устройств управления транспортными средствами и другими технологическими установками, объединенных локальными вычислительными сетями и обеспечивающих сбор, обработку, хранение и передачу управляющей информации. Отличительные особенности сложной современной АС таковы:

- большое количество разнородных элементов (технические средства (ТС), программное обеспечение (ПО), информационное обеспечение (ИО), оперативный персонал (ОП) и т.д.);

- сложный характер связей между элементами (электрические, механические, информационные, эргатические и т.д.);

- многообразие функций выполняемых системой;

- наличие элементов самоорганизации;

- сложность поведения при изменяющихся внешних воздействиях, обусловленная наличием обратных связей, участием ОП в функционировании системы.

Для введения понятия «Надежность «АС» и отдельных ее составляющих, необходимо рассмотреть состояния, в которых может находиться АС в процессе ее эксплуатации.

1. Работоспособным называется такое состояние системы (элемента), при котором значения параметров, характеризующих способность системы выполнять заданные функции, находятся в пределах, установленных нормативно-технической или конструкторской документацией.

2. Неработоспособным называется состояние системы, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность системы выполнять заданные функции, не находится в пределах, установленных указанной документацией. Например, система измерения температуры является неработоспособной, если основной параметр, характеризующий качество ее функционирования — погрешность измерения, превышает заданную величину.

3. Исправным является такое состояние, при котором система соответствует всем требованиям нормативно-технической и конструкторской документации.

4. Неисправным является такое состояние,при котором имеется хотя бы одно несоответствие вышеперечисленным требованиям.

5. Предельным считаетсясостояние, при котором дальнейшее применение системы по назначению недопустимо или нецелесообразно. После попадания в предельное состояние может следовать ремонт (капитальный или средний), в результате чего восстанавливается исправное состояние, или же система окончательно прекращает использоваться по назначению.

Отличие между исправным и работоспособным состояниями заключается в следующем. Работоспособная система удовлетворяет только тем требованиям, которые существенны для функционирования, и может не удовлетворять прочим требованиям (например, по сохранности внешнего вида элементов), Система, находящаяся в исправном состоянии, заведомо работоспособна.

Переход системы (элемента) из одного состояния в другое осуществляется посредством следующих событий.

1. Сбой - кратковременное нарушение работоспособности системы, после ко­торого ее работоспособность либо восстанавливается оператором без проведения ремонта, либо самовосстанавливается.

2. Отказ - событие, заключающееся в нарушении работоспособности системы, т. е. в переходе ее из работоспособного в неработоспособное состояние. Понятие «отказ» является важнейшим в теории надежности.

3. Повреждение - событие, заключающееся в переходе системы из исправного в неисправное (но работоспособное) состояние.

4. Восстановление - событие, заключающееся в переходе системы из неработоспособного в работоспособное состояние. Соответственно, к невосстанавливаемым относят системы, восстановление которых непосредственно после отказа считается нецелесообразным или невозможным, а к восстанавливаемым - в которых проводится восстановление непосредственно после отказа.

Одна и та же система в различных условиях применения может быть отнесена к невосстанавливаемым (например, если она расположена в необслуживаемом помещении, куда запрещен доступ персонала во время работы технологического агрегата) и к восстанавливаемым, если персонал сразу же после отказа может начать восстановление. Само понятие «восстановление» следует понимать не только как корректировку, настройку, пайку или иные ремонтные операции по отношению к тем или иным техническим средствам, но и как замену этих средств.

В принципе подавляющее большинство АС подлежит восстановлению после отказа, после чего они вновь продолжают работу. То же относится к большей части технических средств; к числу невосстанавливаемых можно отнести только такие элементы, как интегральные схемы, резисторы, конденсаторы и т. п.

Отметим, что к невосстанавливаемым относятся системы, в принципе подлежащие восстановлению после отказов, но поведение, которых целесообразно рассматривать до момента первого отказа. Кихчислу, например, можно относить системы, чьи отказы чрезвычайно редки и вызывают особо тяжелые последствия.

Под надежностью и безопасностью АС понимается ее защищенность от случайных или преднамеренных вмешательств в нормальный процесс ее функционирования, выражающийся в хищении или изменении информации, а также в нарушении ее работоспособности.

Случайные вмешательства:

- аварийные ситуации из-за стихийных бедствий или отключения электрического питания;

- отказы или сбои в работе электрических схем;

- ошибки программирования;

- ошибки в работе обслуживающего персонала.

Преднамеренные вмешательства – это целенаправленные действия нарушителей.

Хищения связаны с разглашением конфиденциальной или секретной информации.

Нарушение работоспособности зависит либо от снижения производительности или функциональных возможностей, либо от блокировки доступа к некоторым информационным ресурсам АС.

Надежность технических средств является комплексным свойством, включающим в себя более простые свой­ства, которые называются сторонами и видами надежности.

1. Безотказность - свойство системы непрерывно сохранять работоспособ­ность в течение некоторого времени или некоторой наработки. Безотказность является наиболее важной компонентой надежности, так как она отражает способность длительное время функционировать без отказов. Безотказность систем в решающей степени влияет на эффективность их использования и определяется количеством и безотказностью элементов, режимом их работы, наличием резервирования, параметрами окружающей среды (температурой, запыленностью) и др.

2. Ремонтопригодность - свойство системы, заключающееся в ее приспособ­ленности к предупреждению и обнаружению отказов и восстановлению рабо­тоспособности либо путем проведения ремонта, либо путем замены отка­завших элементов. Ремонтопригодность зависит от того, выполнены ли элементы в виде отдельных, легко заменяемых блоков, а также от использования средств встроенного контроля работоспособности и диагностики. Следует отметить, что характеристики ремонтопригодности существенно зависят не только от свойств самой системы, но и от квалификации обслуживающего персонала и от организации эксплуатации.

3. Долговечность - свойство системы сохранять работоспособность до насту­пления предельного состояния при установленном режиме технического обслу­живания и ремонта. Долговечность системы зависит от долговечности технических средств и от подверженности системы моральному старению.

4. Сохраняемость - свойство системы сохранять работоспособность в течение и после ее хранения и (или) транспортирования. Поскольку автоматизированные системы в целом не хранятся, а могут сохраняться только отдельные технические средства и их элементы, то свойство сохраняемости для АС несущественно. Для технических средств и элементов это свойство имеет определенное значение, но менее важное, чем предыдущие свойства, так как эти средства обычно транспортируются только один раз — от завода-изготовителя к месту установки и длительность их хранения от момента поступления до монтажа и наладки (кроме технических средств и элементов, используемых в качестве запасных частей) относительно невелика. Вследствие этого вопросы сохраняемости ниже рассматриваться не будут [1].

Для оценки надежности АС находят применение дополнительные стороны надежности:

1. Живучесть - свойство системы сохранять работоспособность (полностью или частично) в условиях неблагоприятных воздействий, не преду­смотренных нормативными условиями эксплуатации.

2. Достоверность информации - свойство системы выдавать достоверную информацию при возникновении в ней сбоев.

3. Достоверность функционирования – это свойство АС производить безошибочно преобразование, хранение и передачу информации.

4. Отказоустойчивость - свойство системы продолжать выполнение задан­ных функций после возникновения одного или нескольких сбоев или отказов от­дельных элементов.

5. Конфигурация - совокупность и способ взаимодействия программных и аппаратных средств системы, направленных на выполнение рабочего задания.

6. Реконфигурация - изменение состава и способа взаимодействия программ­ных и аппаратных средств системы с целью исключения отказавших элементов.

7. Избыточность - дополнительные программные и аппаратные средства, возможности алгоритма для выполнения дополнительных функций, предназна­ченных для повышения надежности АС.

8.Эффективность – свойство системы выдавать некото­рый полезный результат (эффект) при использовании ее по назначению.

Надежность и эффективность - взаимосвязанные понятия. Чем выше надеж­ность, тем выше и эффективность системы, но до определенного уровня, так как дальнейшее повышение надежности сопряжено с существенными экономически­ми затратами.

Различают следующие виды эффективности.

Эффективность номинальная - это эффективность системы при безотказном ее состоянии.

Эффективность реальная - это эффективность реальной системы, т.е. не об­ладающей идеальной надежностью.

Эффективность техническая - это технический эффект, полученный при использовании системы (количество переданной информации, снижение затрат времени и т. п.).

Эффективность экономическая - степень выгодности экономических затрат при использовании системы.

Рассмотренные определения позволяют сделать вывод о том, что надежность можно характеризовать как способность системы работать безотказно в заданных условиях эксплуатации. В наиболее общих случаях надежность АС определяется как сочетание безотказности, ремонтопригодности и долговечности.

Дата добавления: 2014-10-15