ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА НАДЕЖНОСТЬ АС

 

Факторы, влияющие на надежность автоматизированных систем, делят на три основные группы: технические, программные и эксплуатационные.

Технические факторы. Технические факторы — факторы, зависящие от состояния технических средств. К таким факторам относятся следующие:.

1) Структура объекта и рабочие режимы. Структура объектасущественно влияет на надежность самого объекта, поэтому она строится таким образом, что бы отказ отдельных частей объекта не приводил к отказу всей системы.

Структура объекта, так же как и структура его частей, должна предусматривать возможность своего перестроения в процессе эксплуатации и тем самым приспосабливаться к изменяющимся условиям работы.

2)Резервирование– это использование резервных средств вместо отказавших основных. Одно из самых действенных и широко распространенных средств обеспечения надежности АС.

3)Контроль – это процесс позволяющий обнаруживать ошибки в работе системы. Контрольдает возможность управлять надежностью объекта. Например, подключать резервные элементы, перестраивать структуру, управлять процессом функционирования.

4) Характеристики комплектующих элементов. Влияние элементной базы на надежность АС сложно и противоречиво. Увеличение числа комплектующих элементов в системе может приводить и к снижению надежности, и к ее повышению. Увеличение числа комплектующих элементов, вызванное усложнением выполняемых функций, приводит к снижению надежности. Увеличение числа элементов, вызванное введением аппаратурного контроля и резервирования, повышает надежность. О влиянии элементной базы на надежность системы можно говорить лишь после анализа результатов расчета.

5) Защищенность от неблагоприятных воздействий. Автоматизированные системы являются открытыми системами, а значит, подвержены неблагоприятным воздействиям извне. Возможными средствами защиты являются герметизация, экранизация, помехозащищенность, защита антикоррозионная, от сейсмических воздействий, тепловых воздействий, запыленности и т. п.

6) Качество технологического процесса изготовления элементов.Технология изготовления элементов современных систем очень сложна, поэтому производственный контроль становится более трудоемким. Часто не только трудно, но даже физически невозможно непосредственно измерить в процессе производства размеры и параметры элемента. Недостатки технологических процессов приводят к тому, что в эксплуатацию поступают изделия со скрытыми производственными дефектами. Они вызывают главным образом внезапные отказы объектов в процессе эксплуатации.

7) Степень приспособленности аппаратуры для ее эксплуатации.В аппаратуре, например, может отсутствовать защита от неправильных действий оператора. Средства управления могут быть расположены неудачно и приводить к ошибочным действиям оператора. Конструкция блока может затруднить замену его в процессе эксплуатации.

Программные факторы. АС от­носятся к категории программно-управляемых объектов. Только од­новременная работоспособность аппаратуры и программных средств делает такие объекты работоспособными. Создание программного обеспечения АСУ представляет весьма трудную задачу. К основным факторам влияющим на программную на­дежность можно отнести: 1) точность математической формализации задачи на предварительном этапе разработки программы; 2) полнота и обоснованность требований при выдаче заданий на разработку программного обеспечения; 3) степень безошибочности выполнения заданных требований; 4) степень отлаженности программ (выявление и устранение дефектов); 5) качество структуры общего алгоритма и степень согласованности программ.

Эксплуатационные факторы. К ним относятся: 1) качество организации и проведения обслуживания объекта, в том числе и профилактического; 2) своевременность и полнота восстановления работоспособности объекта при его отказах; 3) обеспеченность запасными элементами и принадлежностями.

 

 

Виды резервирования

 

Резервированием называется применение резервных средств обеспечения работоспособности объекта. В зависимости от вида используемых резервных средств резервирование бывает: функциональное, временное, инфор­мационное, структурное.

Функциональное резервирование – это резервирование, при котором используется способность элементов выполнять дополнительные функции, а также возможность выполнять заданную функцию дополнительными средствами.

Такое резервирование часто применяют для многофункциональных систем, в которых значения одних и тех же параметров состояния технологического процесса могут быть получены с помощью разных приборов и на основании разных расчетов.

Временное резервирование – это резервирование, при котором используется резервное время для выполнения заданной функции.

Временное резервирование заключается в том, что допус­кается перерыв функционирования системы или устройства из-за отказа элемента. Например для передачи информации заданного объема, требуется время t. При планировании работы на эту операцию отводится время t + tр, где tр— резервное время. Резервное время может быть использовано либо для повторения передачи информации, либо для устранения неисправности аппаратуры. Введение резервного времени позволяет повысить надежность работы объекта, но вместе с тем снижает производительность его работы.

Информационное резервирование – это резервирование, при котором в качестве резерва используется избыточная резервная информация. К этому виду резервирования относится введение избыточных информационных символов при передаче, обработке и отображении информации, например использование дополнительных разрядов при кодировании информации. Это позволяет обнаружить и даже устранять ошибки в передаче информации (корректирующие коды).

Структурное резервирование – это резервирование с применением резервных элементов структуры объекта.

Самым распространенным и наиболее эффективным средством повышения надежности этот вид резервирования является потому, физический смысл его наиболее понятен разработчику и способ этот доступнее других для реализации. Если у разработчика возникает сомнение в надежности некоторого элемента структуры объекта, он дополнительно к нему вводит в структуру резервный элемент. Этот же элемент использовать в качестве запасного, но замена отказавшего элемента запасным вызывает большие потери времени и часто технически невозможна в процессе эксплуатации. Включение резервных элементов в структуру – это своеобразная автоматизация процесса замены отказавшего элемента.

При структурном резервировании все элементы системы можно поделить на основные и резервные.

Основной элемент структуры – это элемент, выполняющий заданные функции.

Резервный элемент структуры – это элемент, предназначенный для замены основного элемента.

Не к каждому основному элементу может быть постоянно подключен резервный элемент. Например, постоянное подключение резервного аккумулятора к основному аккумулятору изменяет рабочие характеристики системы питания. Включение в структуру резервной ЭВМ связано с решением ряда сложных технических задач, например синхронизация работы ЭВМ, непрерывный контроль технического состояния системы, обеспечение безотказности переключающих устройств и т. д. Поэтому существует несколько способов структурного резервирования для конкретных условий работы объекта.

Структурное резервирование разде­ляют на общее и раздельное. При общем система резервируется в целом, при раздельном ре­зервируются отдельные элементы или их группы.

 

 

Если резерв­ные элементы функционируют наравне с основными, то имеет место постоянное резервирование или пассивное. Если резерв вводится в состав системы после отказа основ­ного элемента и сопровождается переключающими операциями, то имеет место резервирование замещением или активное резер­вирование.

 

 

При резервировании замещением резерв­ные элементы могут находиться в нагруженном, облегченном и ненагруженном состоянии. Если резервный элемент находится в том же режиме, что и основной элемент, то резервирование называется нагруженным или горячим резервированием; если резервный элемент находится в менее нагруженном режиме, чем основной, резервирование называется облегченным или теплым резервированием; если резервный элемент не несет нагрузки, резервирование называется ненагруженным или холодным резервированием.

При резервировании замещением один и тот же резерв мо­жет быть использован для замены любого из ряда однотипных элементов. Такой способ резервирования называют скользящим.

 

При расчетах надежности предполагается, что резервные элементы всегда готовы к немедленному подключению в работу, как только поступает команда на их подключение. Если такого предположения сделать нельзя, в схему расчета вводится либо реальное, либо фиктивное устройство переключения на резерв с его характеристиками (безотказность, время задержки).

В информационных системах применяют динамическое резервирование– это резервирование с перестроением структуры объекта при возникновении отказа его элемента. На рис. основной тракт передачи данных обозначен сплошной линией, возможные тракты – штриховой линией.

 

 

Структурное резервирование применяется не только для того, чтобы повысить безотказность изделия, но также и для повышения достоверности величин на его выходе. Например, с целью повышения достоверности результата работы вычислительной машины две машины решают одну и ту же задачу. Результат считается верным, если совпадают результаты двух машин. Такое " резервирование" называется дублированием.

Соединение работающих элементов может быть и более сложным, чем при дублировании. Например, число работающих машин может быть равным трем. Результат считается верным, если он совпадает с результатами не менее чем двух машин. Такое " резервирование" называется мажоритарным резервированием или резервированием по принципу " голосования". В данном случае оно будет называться мажоритарным резервированием по принципу " два из трех".

 

 

Для характеристики соотношения между числом резервных и основных элементов вводится понятие кратности резервирования k.

Величина k является целым числом при резервировании с целой кратностью, когда количество основных элементов равно единице. Величина k является дробным числом при резервировании с дробной кратностью, когда количество основных элементов больше единицы. При этом дробь сокращать нельзя.

 

 

2/2 2

 

 

⇐ Предыдущая123

Поделиться: