Автоматизированных систем обработки информации и управления

НАДЕЖНОСТЬ, ЭРГОНОМИКА И КАЧЕСТВО

учебное пособие

Омск – 2010 г.

ББК 681.3

УДК 681.3

Рецензенты:

А.Н. Калачев – заведующий кафедрой, кандидат технических наук, доцент;

В.Н. Задорожный – кандидат технических наук, доцент;

Н.А. Чеботарев – кандидат технических наук.

Михеев Ю.И.

Надежность эргономика и качество автоматизированных систем обработки информации и управления: Учебное пособие. – Омск:.2010 с. – ISBN.

В пособие приложены основные методы построения надежных АСОИУ. Основное внимание уделено оценке надежности, способам резервирования.

Предназначено для студентов, аспирантов и инженеров.

ISBN Ю.И. Михеев, 2010.

Предисловие

В настоящее время на всех стадиях создания автоматизированных систем обработки информации и управления (АСОИУ) от предпроектного обследования объекта управления, технического и рабочего проектирования системы и внедрения ее в эксплуатацию решается большое количество сложных задач обеспечения ее надежности. Выбор показателей надежности, оценка надежности ее элементов, рациональное введение различных видов резерва, невозможны без глубокого изучения методов, моделей и технологий теории надежности.

Целью дисциплины «Надежность АСОИУ» является изложение на концептуальном, методологическом и инженерном уровнях знаний теории надежности и сложных систем обработки информации.

Теория надежности АСОИУ – это научная дисциплина, в которой разрабатываются методы обеспечения эффективности создания и работы этих систем в процессе эксплуатации. В ней вводятся основные понятия и показатели надежности системы, обосновываются требования к надежности с учетом различных факторов, разрабатываются рекомендации по обеспечению заданных требований к надежности на стадиях проектирования и эксплуатации этих систем.

Дисциплина предполагает изучение предшествующих ей дисциплин «информатика», «информационные технологии», «теория информатики», «проектирование АСОИУ», «вычислительные машины, системы и сети», «организация ЭВМ и систем», «моделирование систем», «системный анализ и исследование операций», «теория вероятности».

В целях более глубокого и прочного усвоения программы дисциплины студентам рекомендуется изучать материал в установленной программой последовательности, изучать темы, основные принципы, положения, задачи и результаты, изложенные при описании темы, размышлять над содержанием темы на основе реальных примеров (объектов окружающей среды, технологии и средств, использующихся при управлении сложными объектами).

В результате изучения дисциплины студенты должны знать основные понятия теории надежности систем, показатели основных свойств надежности, систематизацию нарушений работоспособности, основные методы повышения надежности, технологию оценки надежности на стадиях АСОИУ, надежность оператора в контуре системы.

Студенты должны уметь использовать методы анализа и способы повышения надежности при решении задач синтеза АСОИУ, применять современную методологию создания надежных систем.

Учебное пособие включает в себя введение, десять глав, список литературы.

Во введении рассматривается становление и развитие надежности, проводится исторический экскурс в теорию надежности рассматриваемого, объективные основания ее возникновения, динамику существования проблем, связанных с надежностью сложных объектов, формальное определение этапов развития дисциплины.

В главе 1 даются основные понятия, принятые в теории надежности, основные свойства надежности, такие как безотказности, ремонтопригодность, сохраняемость и долговечность, показатели, количественно характеризующие эти свойства.

В главе 2 излагаются математические основы надежности АСОИУ вероятностный характер событий, происходящих в процессе функционирования систем, потоки события и случайные процессы, дается формальное описание поведения систем с позиции надежности. Приводятся системы дифференциальных уравнений Колмогорова, описывающих вероятности состояний АСОИУ.

Основное содержание главы 3 посвящено систематизации нарушений работоспособности АСОИУ. В ней приводится классификация элементов отказа систем, рассматриваются основные показатели отказов для восстанавливаемых систем и роль потоков отказов и сбоев в характеристике отказов, приводятся законы распределения между отказами.

В главе 4 излагаются аналитические методы расчета надежности АСОИУ, включая основные этапы решения задачи оценки надежности. Классификационные признаки аналитических методов, точные и приближенные методы, признаки систем, используемые при выборе аналитического метода инженерной оценки надежности систем, рекомендации к выбору метода расчета надежности. Рассматриваются надежностно-функциональные схемы как основной способ графического описания систем, Марковские процессы, основные допущения, ограничения и математические основы инженерной методики расчета характеристик и показателей надежности типовых структур системы.

Резервирование как основной способ повышения надежности АСОИУ рассматривается в главе 5. В ней даются основные виды резервирования, требования к системам при реализации динамического резервирования, структурное резервирование, вопросы надежностного синтеза систем, аппаратное программное, функциональнее и информационное резервирование, понятие и источники временного резерва, задача рационального соотношения видов и объемов вводимого резерва.

В главе 6 рассматриваются вопросы построения моделей надежности по экспериментальным данным, включая задачи установления закона распределения, определение числовых характеристик случайной величины. Определение соответствующего теоретического распределения, проверку правдоподобия гипотезы, методика построения статистического ряда и гистограмм.

Глава 7 посвящена достоверности обработки информации в АСОИУ. В ней приводятся понятие достоверности информации, краткая характеристика проблемы, основные принципы повышения достоверности обработки информации в сложных системах, причины снижения достоверности выходной информации, методика количественной оценки достоверности информации, точность обработки информации, классификация искажений, показатели оценки достоверности.

Надежность оператора информационной системы рассматриваются в главе 8. Основные виды надежности выполнения оператором своих функций, стадии обеспечения надежности оператора. Совокупность мероприятий, реализуемых на этих стадиях, методы качественной и количественной оценки и прогнозирования надежности оператора, цели методов А/R ДАТА, THERP. Обобщенно-структурного метода А.И. Губинского, системного метода Ю.Г. Фокина, факторы, которые следует учитывать при оценке надежности, основные показатели надежности оператора, проблемы надежности оператора.

В главе 9 приводятся вопросы надежности, рассматриваемые на стадиях проектирования АСОИУ, такие как взаимосвязь надежности и стоимости в процессе разработки системы, цель и назначение программы обеспечения надежности. Характеристика стадии и этапов проектирования систем, этап предварительного обследования, проведение научно-исследовательских работ, эскизная разработка систем, разработка технического задания, техническое проектирование системы, разработка рабочей документации, исследование надежности на стадии внедрения систем.

В заключительной главе 10 описываются методы экспериментальной оценки надежности. В ней рассматриваются оценка реальных особенностей в процессе испытаний, цели и этапы испытаний, методологии испытаний, взаимосвязь методов и стадии испытаний, основные требования к испытаниям элементов системы, испытании всей системы, испытание реакции системы на внешние условия, испытание на долговечность, испытание на число циклов, граничные испытания, испытания на влияние окружающей среды, статистическое экспериментирование, факторы, которые следует учитывать при планировании испытаний, основы статистического экспериментирования.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие.............................................................................................................................

Введение

Глава 1. Основные понятия надежности АСОИУ...............................................................

1.1. Терминология надежности АСОИУ................................................................

1.2. Показатели надежности....................................................................................

Контрольные вопросы.............................................................................................

Глава 2. Математические основы надежности АСОИУ.....................................................

2.1. Основные понятия из теории вероятности.....................................................

2.2. Потоки событий.................................................................................................

2.3. Дискретные случайные процессы...................................................................

2.4. Составление дифференциальных уравнений для вероятностей состояний..

2.5. Процессы гибели и размножения...................................................................

Контрольные вопросы.............................................................................................

Глава 3. Систематизация нарушений работоспособности АСОИУ..................................

3.1. Характеристика отказов....................................................................................

3.2. Отказы в невосстанавливаемых системах......................................................

3.3. Отказы в восстанавливаемых системах..........................................................

3.4. Законы распределения времени между отказами..........................................

Контрольные вопросы.............................................................................................

Глава 4. Аналитические методы расчета надежности АСОИУ.........................................

4.1. Краткая характеристика методов.....................................................................

4.2. Выбор аналитического метода инженерной оценки надежности...............

4.3. Построение надежностно-функциональных схем.........................................

4.4. Метод суммирования интенсивностей отказов элементов...........................

4.5. Оценка надежности методом Марковских процессов..................................

4.6. Оценка надежности методом статистического моделирования...................

Контрольные вопросы.............................................................................................

Глава 5. Повышение надежности АСОИУ методом резервирования...............................

5.1. Классификация резервирования......................................................................

5.2. Структурное резервирование...........................................................................

5.3. Функциональное резервирование...................................................................

5.4. Информационное резервирование..................................................................

5.5. Временной резерв..............................................................................................

5.6. Подходы к выбору резерва...............................................................................

Глава 6. Экспериментальная оценка надежности................................................................

6.1. Основные задачи установления закона распределения................................

6.2. Построение статического ряда и гистограмм.................................................

6.3. Построение моделей..........................................................................................

Контрольные вопросы.............................................................................................

Глава 7. Достоверность информации в АСОИУ.................................................................

7.1. Достоверность обработки информации..........................................................

7.2. Принципы повышения достоверности информации....................................

7.3. Оценка достоверности информации...............................................................

Контрольные вопросы.............................................................................................

Глава 8. Надежность оператора АСОИУ..............................................................................

8.1. Подходы к изучению надежности оператора.................................................

8.2. Системность обеспечения надежности оператора.........................................

8.3. Оценка надежности оператора.........................................................................

8.4. Исследование надежности оператора.............................................................

Контрольные вопросы.............................................................................................

Глава 9. Оценка надежности АСОИУ на стадиях создания...............................................

9.1. Зависимость стоимости создания системы от надежности...........................

9.2. Обеспечение надежности на стадиях создания..............................................

Контрольные вопросы.............................................................................................

Глава 10. Методы экспериментальной оценки надежности.................................................

10.1. Краткая характеристика методов испытаний...............................................

10.2. Разновидности испытаний.............................................................................

10.3. Статическое экспериментирование...............................................................

Контрольные вопросы

Список литературы

Дата добавления: 2014-01-07