материал для ргр надежность. Содержание лекций Лекция 1
 Скачать 1.47 Mb.
|
|
Содержание лекций Лекция 1. Цель, задачи, предмет курса. Связь курса с другими предметами. Сущность проблемы надежности. Роль надежности при проектировании, изготовлении и эксплуатации АСОИУ. Проблема Сложность – надежность – стоимость. Общие пути анализа и оценки надежности. Прогностика и диагностика программно-аппаратного обеспечения АСОИУ. Лекция 2. Основные понятия и определения: элементы, модели, функции, системы. Характеристики надежности и аналитические связи между ними. Долговечность. Ремонтопригодность. Сохраняемость. Влияние различных факторов на показатели надежности. Характеристики случайных величин и событий. Потоки случайных событий. Основные характеристики случайных величин и их связь с характеристиками надежности. Лекция 3. Расчет надежности невосстанавливаемых систем: расчет надежности систем при мгновенных и постепенных отказах. Перераспределение системных показателей надежности по элементам АСОИУ. Надежность разветвленных систем. Основные классы избыточности: структурная, временная, функциональная, информационная. Методы структурного резервирования. Модели расчета надежности: вероятностно-логическая; логико-вероятностная; модель, описываемая системой дифференциальных уравнений; модель, описываемая системой интегральных уравнений. Лекция 4. Методы расчета надежности при учете старения элементов. Методы расчета надежности с учетом допусков на параметры системы. Оптимальное резервирование. Расчет надежности восстанавливаемых систем: показатели надежности восстанавливаемых систем. Функциональные связи показателей надежности между собой и с системными показателями. Ремонтопригодность. Техническое обслуживание. Распределение времени текущего ремонта. Синтез моделей восстанавливаемых систем. Лекция 5. Основы теории контроля ИУВК, АСОИУ: организация и проведение испытаний на надежность. Контроль по модулю. Построение контрольных тестов. Надежность систем с учетом влияющих факторов: надежности контролирующих устройств, надежности коммутационных элементов. Проектирование системы контроля работоспособности АСОИУ. Лекция 6. Методы диагностирования: основные положения. Методы построения диагностирующих тестов. Организация систем функционального диагностирования. Диагностирование многопроцессорных ИУВК. Лекция 7. Надежность программного обеспечения: понятие отказов программы. Модели надежности программы: экспоненциальная, марковская, модель Джелинского-Моранды. Модели введения структурной избыточности в программы. Методы обеспечения надежности программного обеспечения. Структурные и функциональные методы тестирования программ. Оценка качества программного продукта. Верификация. Валидация. Лекция 8. Отказоустойчивые АСОИУ: назначение и свойства отказоустойчивых систем. Принцип расширяющегося ядра при контроле и диагностировании. Применение кодов с обнаружением и исправлением ошибок. Отказоустойчивые микропроцессорные системы. Лекция 9. Решение задач надежности путем применения статистических методов: элементы метода статистического моделирования. Моделирование случайных величин с заданными законами распределения. Методы обработки потоков отказов и восстановлений. Решение задач надежности методом статистического моделирования, СМО. Лекция 10. Основы эргономического обеспечения разработки АСОИУ: назначение и цели эргономики. Эргономические требования к АСОИУ. Характеристика человека, как звена АСОИУ. Распределение функций между оператором и системой управления. Модель эргономического звена. Обеспечение эргономического качества, оптимальные задачи эргономики. Эргономическая экспертиза. Лекция 11. Управление качеством АСОИУ: общие сведения о системе управления качеством. Классификация систем управления качеством. Качество и возможность его оценки. Математико-статистические основы управления качеством. Структурные схемы систем управления качеством. АСОИУ качеством производства. Стандартизация и сертификация в управлении качеством. Лекция 1. Введение. Количественные характеристики Надежности Введение Количественные характеристики безотказности Наработка до очередного отказа Вероятность безотказной работы и вероятность отказа Частота отказов Интенсивность отказов Основной закон надежности Простейший поток отказов γ - процентная наработка на отказ Введение Надежностью называют свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортировки. Особенности надежности: Надежность есть внутреннее свойство объекта, заложенное в него при проектировании и изготовлении, и проявляющееся во время эксплуатации. Надежность может быть оценена количественно. Надежность проявляется во времени. Она отражает устойчивость начального качества объекта во времени. Надежность по - разному проявляется при различных условиях эксплуатации и различных режимах применения объекта. При изменении режимов и условий эксплуатации изменяются и характеристики надежности. Нельзя оценивать надежность объекта, не уточнив условия его эксплуатации и режимов применения. Расширение условий эксплуатации, повышение ответственности выполняемых Автоматизированными системами обработки информации и управления (АСОИУ) функций, их усложнение приводит к повышению требований к надежности её элементов. Надежность является сложным свойством, и включает в себя единичные свойства: Безотказность - способность объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение времени. Потому наиболее важным в обеспечении надежности АСОИУ является повышение её безотказности. Ремонтопригодность - это свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта. Не каждый ремонтнопригодный объект является восстанавливаемым, т.к. для этого дополнительно требуется подготовленный обслуживающий персонал, специальные организационно - технические мероприятия по обслуживанию и снабжению запасными частями, а также мероприятия по созданию приемлемых условий эксплуатации объекта. Сохраняемость - это свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять требуемые функции в течение и после хранения и/или транспортирования. Долговечность - это свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния, т. е. до момента, когда дальнейшая эксплуатаия объекта недопустима или нецелесообразна либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно. Особенностью проблемы надежности является ее связь со всеми этапами жизненного цикла АСОИУ от зарождения идеи создания АСОИУ до её списания: при расчете и проектировании АСОИУ её надежность закладывается в проект, при изготовлении АСОИУ её надежность обеспечивается, при эксплуатации АСОИУ её надёжность реализуется. Проблема надежности - комплексная проблема и решать ее необходимо на всех этапах и разными средствами. На этапе проектирования АСОИУ определяется её структура, производится выбор или разработка элементной базы. Поэтому здесь имеются наибольшие возможности обеспечения требуемого уровня надежности АСОИУ. Основным методом решения этой задачи являются расчеты надежности (в первую очередь - безотказности), в зависимости от структуры АСОИУ и характеристик её составляющих частей, с последующей необходимой коррекцией проекта. Некоторые способы расчета структурной надежности рассматриваются в данном курсе лекций. Количественные характеристики безотказности Безотказность (и другие составляющие свойства надежности) АСОИУ проявляется через случайные величины, например, наработку до очередного отказа и количество отказов за заданное время. Для описания этих случайных величин используют стандартные распределения случайных величин, рассматриваемых в теории вероятностей. Для каждого распределения рассматриваются четыре основные характеристики: функция распределения F (t) ; плотность распределения ƒ (t) ; математическое ожидание (средняя наработка до отказа) Т0 ; дисперсия DT0 ; Наработка до очередного отказа Наработка до очередного отказа есть продолжительность или объем работы объекта. Для АСОИУ естественно исчисление наработки в единицах времени, тогда как для других технических средств могут быть удобнее иные единицы измерения (например, наработка автомобиля - в километрах пробега). Для невосстанавливаемых и восстанавливаемых изделий понятия наработки различаются: в первом случае подразумевается наработка до первого отказа (он же является и последним отказом), во втором случае – наработка между двумя соседними во времени отказами (после каждого отказа производится восстановление работоспособного состояния). Вероятностные характеристики наработки до очередного отказа и являются показателями безотказности объекта. Эти вероятностные характеристики определяются по результатам наблюдений за некоторым множеством экземпляров однотипных изделий, но используются в качестве показателя надежности каждого конкретного изделия. Средняя наработка до отказа (между отказами) есть математическое ожидание наработки до очередного отказа (интегрирование осуществляется в пределах от 0 до ∞): М[T] = ∫tƒ(t)dt = T0 (1.1) В (1.1) через t обозначено текущее значение наработки, а ƒ(t) - плотность вероятности ее распределения. Вероятность безотказной работы и вероятность отказа Вероятностью безотказной работы Р(t)называют вероятность того, что изделие будет работоспособно в течение заданной наработки при заданных условиях эксплуатации. По статистическим данным об отказах вероятность безотказной работы определяют по формуле: P(t) = [N(0) - n(t)]/(N(0), (1.2) где N(0) – число изделий в начале наблюдений; n(t) – число изделий отказавших за время t. В начальный момент времени P(0) = 1. При увеличении времени вероятность P(t) монотонно уменьшается и для любых технических изделий асимптотически приближается к нулю. Вероятность отказа F(t)есть вероятность того, что при заданных условиях эксплуатации в течение заданной наработки произойдет отказ. Отказ и безотказная работа – противоположенные события. Поэтому вероятность F(t) отказа можно найти по формуле: F(t) = 1 - P(t) (1.3) Частота отказов Частота отказовесть плотность распределения времени безотказной работы изделия: ƒ(t) = d F(t)/dt = d[1 - P(t)] /dt = - d P(t)/dt (1.4) Из (1.4) очевидно, что частота отказов характеризует скорость уменьшения вероятности безотказной работы во времени. |