Надёжность функционирования автоматизированных систем

Пермский Государственный Технический Университет

Кафедра автоматизированных систем управления

Липатов И.Н.

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

по курсу: “Надёжность функционирования автоматизированных систем”

Пермь 1996

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Надёжность неремонтируемых изделий

1.1. Проблемы надёжности

1.2. Факторы, влияющие на надёжность электронной аппаратуры, на надёжность изделий

1.2.1.Факторы, влияющие на надёжность при проектировании

1.2.2.Факторы, влияющие на надёжность в процессе изготовления

1.2.3.Факторы, влияющие на надёжность в процессе эксплуатации

1.3. Пути повышения надёжности

1.4. Основные понятия теории надёжности

1.5. Виды надёжности

1.6. Основные понятия и теоремы теории вероятностей

1.6.1. Классификация событий

1.6.2. Теорема сложения вероятностей

1.6.3. Теорема умножения вероятностей

1.6.4. Теорема полной вероятности

1.7. Количественные характеристики надёжности

1.8. Плотность вероятности f(t) времени безотказной работы Т

1.9. Интенсивность отказов l(t)

1.9.1. Определение интенсивности отказов l(t) по результатам испытаний

1.10. Числовые характеристики надёжности

1.11. Характеристики ремонтопригодности

1.12. Экспериментальная оценка надёжности изделий

1.13. Выравнивание статистического закона распределения случайной величины Т

1.14. Критерий Пирсона

1.15. Критерий Колмогорова

1.16. Законы распределения отказов и их основные характеристики

1.16.1.Экспоненциальный закон надёжности

1.16.2.Нормальный закон распределения

1.16.3.Закон распределения Вейбулла

1.17. Виды соединения элементов в систему

1.17.1. Последовательное соединение элементов в систему

1.17.2. Параллельное соединение элементов в систему

1.18. Классификация методов резервирования

1.18.1. Схема постоянного резервирования

1.18.2. Схема резервирования замещением

1.18.3. Схема общего резервирования

1.18.4. Схема раздельного резервирования

1.19. Расчёт надёжности системы с постоянным резервированием

1.20. Расчёт надёжности системы с постоянным общим резервированием

1.21. Расчёт надёжности системы с постоянным поэлементным резервированием

1.22. Режим облегченного (тёплого) резерва

1.23. Режим нагруженного резерва

1.24. Режим ненагруженного резерва

1.25. Основные количественные характеристики надёжности при поэлементном резервировании замещением

1.26. Анализ надёжности систем при резервировании с дробной кратностью и постоянно включенным резервом

2. Надёжность ремонтируемых (восстанавливаемых) изделий

2.1. Надёжность системы с восстановлением

3. Надёжность программного обеспечения

3.1. Сравнительные характеристики программных и аппаратурных отказов

3.2. Проверка и испытания программ

3.3. Основные проблемы исследования надёжности программного обеспечения

3.4. Критерии оценки надёжности программных изделий

3.5. Критерии надёжности сложных комплексов программ

3.6. Математические модели надёжности комплексов программ

3.7. Проверка математических моделей

Литература

ВВЕДЕНИЕ

Наука о надёжности - молодая наука. Её формирование относится к середине текущего столетия. Но это не означает, что люди не интересовались и не занимались вопросами надёжности создаваемой ими техники до тех пор, пока не возникла наука о надёжности. С первых шагов развития техники стояла задача сделать техническое устройство таким, чтобы оно работало надёжно. Середина текущего столетия ознаменовалась новым качественным скачком в развитии техники - широким распространением больших и малых автоматизированных систем управления (АСУ) различного назначения. Создание и использование такой техники без специальных мер по обеспечению её надёжности не имеет смысла. Опасность заключается не только в том, что новая сложная техника не будет работать (будут возникать простои), но главным образом в том, что отказ в её работе, в том числе и неправильная работа, может привести к катастрофическим последствиям.

Очевидно, что новая автоматизированная техника, выполняющая ответственные функции, имеет право на существование только тогда, когда она надёжна.

С развитием и усложнением техники усложнялась и развивалась проблема её надёжности. Для решения её потребовалась разработка научных основ нового научного направления - наука о надёжности. Предмет её исследований - изучение причин, вызывающих отказы объектов, определение закономерностей, которым отказы подчиняются, разработка способов количественного измерения надёжности, методов расчёта и испытаний, разработка путей и средств повышения надёжности.

Наука о надёжности развивается в тесном взаимодействии с другими науками.

Математическая логика позволяет на языке математики представить сложные логические зависимости между состояниями системы и её комплектующих частей.

Теория вероятностей, математическая статистика и теория вероятностных процессов дают возможность учитывать случайный характер возникающих в системе событий и процессов, формировать математические основы теории надёжности.

Теория графов, исследования операций, теория информации, техническая диагностика, теория моделирования, основы проектирования систем и технологических процессов - такие научные дисциплины, без которых невозможно было бы развитие науки о надёжности. Они позволяют обоснованно решать задачи надёжности.

Основные направления развития теории надёжности следующие.

1. Развитие математических основ теории надёжности. Обобщение статистических материалов об отказах и разработка рекомендаций по повышению надёжности объектов вызвали необходимость определять математические закономерности, которым подчиняются отказы, а также разрабатывать методы количественного измерения надёжности и инженерные расчёты её показателей. В результате сформировалась математическая теория надёжности.

2. Развитие методов сбора и обработки статистических данных о надёжности. Обработка статистических материалов в области надёжности потребовала развития существующих методов и привела к накоплению большой статистической информации о надёжности. Возникли статистические характеристики надёжности и закономерности отказов. Работы в этом направлении послужили основой формирования статистической теории надёжности.

3. Развитие физической теории надёжности. Наука о надёжности не могла и не может развиваться без исследования физико - химических процессов. Поэтому большое внимание уделяется изучению физических причин отказов, влиянию старения и прочности материалов на надёжность, разнообразных внешних и внутренних воздействий на работоспособность объектов. Совокупность работ в области исследования физико - химических процессов, обуславливающих надёжность объектов, послужила основой физической теории надёжности.

В конкретных областях техники разрабатывались и продолжают разрабатываться прикладные вопросы надёжности, вопросы обеспечения данной конкретной техники (полупроводниковые приборы, судовые установки, транспортные машины, вычислительная техника, авиация и т.д.). При этом решается также вопрос о наиболее рациональном использовании общей теории надёжности в конкретной области техники и ведётся разработка новых приложений, методов и приёмов, отражающих специфику данного вида техники. Так возникли прикладные теории надёжности, в том числе прикладная теория надёжности АСУ.

Похожие работы

Разработка программно–алгоритмических средств для определения надёжности программного обеспечения на основании моделирования работы системы типа "клиент–сервер"

Скачать

104437

5

35

... первоначальное количество ошибок можно оценить как: Поставленная задача позволяет определить такие важные характеристики функционирования программного комплекса, как: расчет текущего времени наработки до отказа; расчет среднего времени наработки до отказа за все время моделирования работы системы; расчет вероятности отказа ПО в единицу расчёт коэффициента готовности Таким образом, наша ...

Классификация автоматизированных систем управления

Скачать

22140

0

0

... , что каждый из них можно представить как шкалу в многомерном фазовом пространстве, тогда конкретным АСУ в этом пространстве будут соответствовать точки или определенные области.   2.2. Классификация систем и автоматизация управления сложными системами Прежде всего система – это целостная совокупность некоторых элементов, не сводящаяся к простой сумме своих частей, т.е. представляющая собой ...

Автоматизация и диспетчеризация систем электроснабжения

Скачать

129027

5

16

... разных этапах производства (потребления) электроэнергии. Основная цель создания таких систем – дальнейшеё повышение эффективности технических и программных средств автоматизации и диспетчеризации СЭС для улучшения технико-экономических показателей и повышения качества и надёжности электроснабжения ПП. Реформирование электроэнергетики России требует создания полномасштабных иерархических систем ...

Автоматизированная система контроля знаний специалистов по дефектоскопии

Скачать

131566

7

26

... , повысить вероятность выявления дефектов и, с другой стороны, снизить различные технико-экономические затраты на проведение контроля. 2. Проектирование системы контроля знаний 2.1 Общая структура системы По своей логической структуре система состоит из трёх частей: -            подсистемы конфигурирования теста; -            подсистемы тестирования; -            подсистема сервиса. ...