4К

3. Особенности оценки надежности автоматизированных систем управления

В любой автоматизированной системе управления можно выделить комплекс технических средств (технические системы, объекты — смысл терминов одинаков), коллектив людей (можно различать операторов, специалистов по техническому обслуживанию, руководителей работ) и программы, реализующие управляющие алгоритмы.

Комплекс технических средств (КТС) АСУ имеет ряд особенностей. К таким комплексам предъявляются высокие требования в отношении достоверности и своевременности обработки больших объемов информации. Часто отдельные КТС территориально разобщены. Структура отдельных комплексов часто уникальна, хотя обычно применяются стандартные элементы немногих типов. Широко применяются иерархические структуры.

Вплоть до последнего времени теория надежности занималась лишь техническими системами. Проблема надежности технических систем по-прежнему является наиболее важной и привлекает наибольшее внимание. Благодаря развитию АСУ повысился интерес к работам по надежности систем “человек и техника”. Такие исследования особенно важны для обеспечения безопасности функционирования транспортных и промышленных систем.

Под надежностью системы «человек и техника» будем понимать ее способность выполнять заданные функции в течение требуемого промежутка времени или требуемой наработки, сохраняя при этом свои эксплуатационные показатели в заданных пределах.

Исследование надежности системы «человек и техника» сводится к рассмотрению надежности технической системы с учетом деятельности операторов или к рассмотрению своевременности (надежности) выполнения людьми системы работ по достижению заданной цели. Для КТС АСУ имеет большее значение первая постановка задачи.

Опыт разработки и применения АСУ свидетельствует также, что важнейшей проблемой является надежность сложных управляющих программ, работающих в реальном масштабе времени.

Можно говорить о надежности программ как их свойстве выполнять требования к программе в течение определенного интервала времени в реальных условиях эксплуатации. Из-за наличия скрытых ошибок в программах могут возникать аварийные ситуации и значительно снижается эффективность АСУ.

Таким образом, при рассмотрении надежности проектируемых АСУ целесообразно раздельно оценить:

надежность технической системы;

надежность системы «человек и техника» как надежность технической системы с учетом деятельности операторов;

надежность алгоритмов (планов систем работ);

надежность управляющих программ.

Полученный вектор значений показателей надежности может быть использован для непосредственного суждения о надежности АСУ или применен в качестве входных данных для оценки средних потерь из-за ненадежности, которые косвенно характеризуют надежность АСУ.

При разработке метода исследования надежности технических средств необходимо учитывать, что современные АСУ разрабатываются обычно для конкретной организации в одном экземпляре, т. е. системы являются уникальными. В то же время элементы технических средств в большинстве случаев являются серийными.

Большое значение имеет достоверность расчетов и других способов определения надежности системы. Целесообразно применять методы оценки надежности, не требующие введения сомнительных допущений.

При анализе надежности технических средств желательно учесть также многофункциональность современных АСУ, которые обычно предназначены

Рис. 3.1. Пример дерева отказов. А_1, А₂, А₃- подсистемы; В₁, В₂ - блоки; С₁, С₂, С₃ — узлы; D₁, D₂ , D₃ , 4₁-элементы.

для решения нескольких комплексов задач. Это можно сделать при помощи описанного ниже приема, условно названного дедуктивным методом исследования надежности.

Существуют два пути формулирования понятия отказа системы, которые можно назвать индуктивным и дедуктивным методами анализа надежности. При индуктивном методе устанавливаются виды отказов элементов и определяется влияние отказа каждого элемента на работоспособность системы. При этом обычно удается все отказы элементов свести к малому числу видов. Например, для электронных элементов рассматриваются обычно обрывы, короткие замыкания и дрейф. Рассматривая сочетания возможных состояний; элементов, можно найти неисправные состояния системы. При последовательном рассмотрении отказов всех элементов маловероятен случайный пропуск возможных неисправностей системы. Однако метод очень трудоемок, приходится рассматривать все отказы элементов, так как критичность элемента становится известной лишь после проведения анализа.

При дедуктивном методе анализа надежности системы перечисляют все возможные отказы системы и определяют, какие блоки, элементы и т. п. могут привести к отказу рассматриваемого вида. В ходе анализа строится дерево отказов (рис. 31). Поэтому метод иногда называется методом дерева отказов.

Дедуктивный метод целесообразно применять на ранних этапах проектирования для выявления слабых звеньев системы до проведения расчетов надежности. При этом внимание разработчика концентрируется на опасных ситуациях, которые не скрываются за допущениями и упрощениями, необходимыми при расчете надежности.

Содержание