Надежность АСОИУ (1088455), страница 3
Текст из файла (страница 3)
д., и надежность каждого из них определяет надежностьфункционирования системы в целом.Состояние элемента, узла, технической системы в общем случае характеризуется на каждый момент временинекоторым набором параметров Χ(χ1,χ2,..., χn). Множество состояний можно обозначить как {X}. Изменение состоянийсистемы является функцией времени и нагрузок, которые в свою очередь изменяются во времени. Таким образом,эволюция системы во времени описывается случайной функцией X(t).
В пространстве состояний [X] можно выделитьнекоторое подмножество, попадание в которое считается отказом. Положим, для реализации процесса X(t) известнораспределение вероятностей. Тогда числовые характеристики надежности являются математическими ожиданияминекоторых функционалов от процесса X(t). Причем функционал Φ определен на процессе X(t), если каждой траекторииX(t) ставится в соответствие некоторое число Ф[Х(t)]. Показатель надежности φ определяется как математическоеожидание этого функционала: φ = Μ{Φ[Χ(t)]}.На рис. 1.1 приведен пример классификации современных систем с точки зрения обеспечения надежногофункционирования. Различают восстанавливаемые и невосстанавливаемые системы.7Невосстанавливаемые системы — системы, которые при выходе из строя не могут быть отремонтированы.В восстанавливаемых системах можно осуществлять ремонт и влиять на характеристики надежности в процессеэксплуатации.
Восстанавливаемые системы состоят из элементов, которые можно разделить на две группы. Перваягруппа объединяет объекты, у которых в течение заданного времени работы допускаются отказы и вызванные имиперерывы в работе. Вторая — резервированные объекты, у которых отказ не допускается, но ремонт отказавшегоучастка резервированной группы производится во время выполнения задачи.Основным отличием АСОИУ от вычислительных комплексов и информационных систем является то, что в контуруправления включается человек-оператор.
Фактически АСОИУ выступает в виде аппаратно-программной среды,поддерживающей деятельность человека-оператора. Количество операторов и уровень их профессиональнойподготовки в различных системах могут существенно отличаться. Например, в малых издательствах АСОИУ могутвключать от одного до нескольких операторов и соответственно от одного до нескольких автоматизированных рабочихмест (АРМ). Более сложные системы объединяют десятки и сотни операторов и соответствующих АРМ.
Примероммогут служить АСОИУ крупных издательских домов.АСОИУ, как правило, строятся в виде многоуровневых иерархических структур с распределенным управлением иорганизацией децентрализованной обработки и хранения информации. При этом человек-оператор рассматривается какнекоторое информационное звено, осуществляющее обработку данных и выработку управляющих команд, иобладающее определенной надежностью.Сложные АСОИУ и их составные части проектируются так, чтобы отказ отдельных технических средств не вызвалотказа в работе подсистем, технического комплекса и системы в целом. Элементы, узлы и устройства АСОИУ обладаютконечной надежностью.
Поэтому в целях повышения надежности всей системы применяется резервирование.С точки зрения надежности различают следующие виды соединений элементов: основное (или последовательное),резервное и смешанное. Если в состав соединения входят только необходимые элементы и при этом отсутствуютрезервные, то отказ хотя бы одного элемента приводит к выходу из строя всей системы. Такое соединение элементовпринято называть основным или последовательным. Если в системе имеются резервные элементы, узлы или блоки, тоее отказ наступает лишь тогда, когда выходит из строя не только основной, но и заменяющий его резервный элемент,узел или блок.
В этом случае говорят о резервном соединении или резервировании. Смешанное соединение элементовпредставляет собой сочетание основного и резервного соединений. Резервирование всех элементов АСОИУ требуетзначительных финансовых затрат. Поэтому исходя из заданной надежности резервируются лишь определенные элементы системы. Более того, может использоваться не только двойное, но и в наиболее ответственных системах тройноерезервирование.Для АСОИУ (в первую очередь для систем реального времени) особую важность приобретают диагностиканеисправностей и локализация неисправных элементов и цепей.8Некоторыевидыавтоматизированныхсистемдопускаютвосстановлениепроцессанормальногофункционирования в ходе работы, без отключения для проведения ремонта.Системы могут быть использованы однократно и многократно.
Электронная вычислительная машина можетпредставлять собой самостоятельную систему, полностью выполняющую определенные задачи, или входить в качествеодной из составляющих в более сложные системы. Имеются также невосстанавливаемые системы, которые при выходеиз строя не подлежат ремонту.Приведенные выше соображения в какой-то мере объясняют причину того, что в настоящее время определилась иэффективно развивается (особенно за рубежом) специальная область исследования — прикладная теория надежностиАСОИУ.Значительным стимулом для разработки проблем надежности АСОИУ явилось развитие теории интеллектуальныхсистем, которая поставила на повестку дня вопрос создания специальных интеллектуальных автоматизированныхсистем диагностики неисправных элементов и их локализации (например, в крупных издательских структурах).1.2.
Функции и показатели надежности АСОИУНадежность АСОИУ зависит от ее назначения и условий функционирования и состоит из сочетания свойств:безотказности, ремонтопригодности, долговечности и сохраняемости. Для большинства АСОИУ реального времени,работающих непрерывно (например, информационные агентства), наиболее важны первые три.Надежность сколь угодно сложной системы непосредственно зависит от надежности составляющих ее элементов,узлов, устройств и установок (блоков).Показатели надежности относятся к важнейшим эксплуатационно-техническим характеристикам системы,определяющим эффективность ее функционирования. Однако прежде чем анализировать количественные показателинадежности, рассмотрим понятие отказа.Любая система имеет параметры, одни из которых выступают как основные, а другие — как второстепенные.Первые характеризуют выполнение системой заданных функций, а вторые — удобство эксплуатации, внешний вид идр.
Система исправна, если она соответствует всем предъявляемым требованиям, т. е. все ее параметры, основные ивторостепенные, находятся в заданных пределах. Выход любого параметра из этих пределов означает неисправность.Система работоспособна, если она нормально выполняет заданные функции и ее основные параметры находятся впределах нормы. Утрата работоспособности означает отказ.Таким образом, надежность можно характеризовать, как способность изделия работать безотказно в заданныхусловиях эксплуатации. В наиболее общих случаях надежность АСОИУ и аппаратных вычислительных средствопределяется как сочетание безотказности, ремонтопригодности и долговечности.
Безотказность (надежность в узкомсмысле) характеризуется закономерностями возникновения отказов, ремонтопригодность — закономерностями ихустранения и предупреждения, долговечность — продолжительностью действия этих закономерностей, их постепеннымизменением на протяжении срока службы.Исправное состояние системы — это такое состояние, при котором процесс ее функционирования соответствуетвсем нормативно-техническим требованиям. Напротив, неисправное состояние системы — это состояние, при которомАСОИУ не соответствует хотя бы одному из нормативно-технических требований. Если значения хотя бы одногопараметра, характеризующего способность подсистем и системы в целом выполнять заданные функции, несоответствуют требованиям нормативно-технической и конструкторской документации, то такое состояние называетсянеработоспособным.
А событие, заключающееся в нарушении работоспособного состояния системы, называетсяотказом.Отказ— это частичная или полная утрата функциональных свойств системы или ее составляющих, котораясущественным образом снижает ее функциональные возможности или приводит к полной потере работоспособности.Отказ наступает в том случае, когда какой-либо из элементов, узлов или устройств АСОИУ не сохраняет свои9параметры в заданных пределах.
Например, ухудшение точности ниже заданного предела тоже может рассматриватьсякак отказ, хотя система остается работоспособной.По характеру возникновения отказы могут быть разделены на внезапные и постепенные. Внезапные отказыобусловлены резким изменением параметров функционирования системы. Эти отказы предвидеть невозможно, так какони появляются в результате разнообразных причин. Постепенные отказы возникают при постепенном изменениипараметров во времени, определяющих качество системы в процессе старения или износа, в результате чего этипараметры выходят за установленные пределы. Важной задачей является прогнозирование отказов такого типа.
Делениеотказов на внезапные и постепенные является в некоторой степени условным, однако, удобным при анализе систем.Характер отказа оказывает решающее влияние на методику расчета надежности, на способы построения схем иобнаружения места отказа (плата типового элемента замены, блок или устройство). По характеру воздействия отказымогут быть перемежающимися и оконча тельными. Перемежающийся отказ (сбой) продолжается короткое время, послечего система самовосстанавливается и продолжает нормально функционировать. Устранить такие отказы очень сложно,поскольку их появление трудно прогнозировать и локализовать.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
