Лекция 1 Тема: Основные понятия надёжности информационных систем и пути её обеспечения План 1. Основные определения и понятия надёжности технических систем (ИС). 2. Задачи теории надёжности, основные причины определяющие внимание к проблеме надёжности ИС. 3. Классификация отказов ИС, стандартизированные определения показателей надёжности.
4. Средства повышения и обеспечения надёжности. Перспективные методы обеспечения надёжности ИС. Ключевые слова Надёжность, информационные системы, классификация отказов, внезапный отказ, постепенный отказ, сбой, безотказность, сохраняемость, ремонтопригодность, восстанавливаемые системы, обслуживаемые, необслуживаемые, высоконадёжный элемент, резервирование, аппаратная избыточность, программное обеспечение, контроль, диагностика, встроенные средства, типовые элементы замены, самопроверяемые устройства, самовосстановление, отказоустойчивость, работоспособность.
Рекомендуемые материалы
Расчетно-графическая работа по курсу «Программирование». Семинар 2. Обработка символьной информации. Вариант 17
Системы обеспечения качества и надежности продукции машиностроения
Программирование и алгоритмизация
Вопросы и ответы из теста по 1С Платформе 8.3.
Информатика
Ответы на экзамен верны на 100%
Программирование и алгоритмизация
Вариант 24 — ЛР №10 — Qt.Созданиеконтейнеров
Объектно-ориентированное программирование (ООП)
299 149 руб.
Вариан 24 — ДЗ №3 — Программирование на С++ с использованием классов
Объектно-ориентированное программирование (ООП)
699 290 руб.
Вариант 24 — ДЗ №1 — Программирование на ObjectPascalс использованием классов
Объектно-ориентированное программирование (ООП)
699 290 руб.
Информационная система – это сложная человеко-машинная система, включающая в свой состав эргатические звенья, технические средства и программное обеспечение. Использование современных компьютеров и компьютерных систем (КС) может иметь место при условии их достаточно надежной работы.
Основными причинами, определяющими повышенное внимание к проблемам надежности являются: · рост сложности аппаратуры и появление сложных высокопроизводительных компьютерных систем КС; · медленный рост уровня надежности комплектующих элементов; · увеличение важности выполняемой аппаратурой функций; · усложнение условий эксплуатации и др. Надежность компьютеров и КС определяется, с одной стороны, отсутствием отказов, сбоев и ошибок в работе устройств, с другой возможностью восстановления аппаратуры и вычислительного процесса.
Основными задачами теории надежности являются: · методы анализа надежности элементов и систем; · установление видов количественных показателей надежности; · выработка методов аналитической оценки надежности; · разработка методов оценки надежности по результатам испытаний; · оптимизация надежности на стадиях разработки и эксплуатации. При определении основных терминов и понятий в области надежности (например, отказ, восстановление, само понятие надежности и др.) будем следовать нормативно-техническим документам системе государственных стандартов «Надежность в технике», описываемая ГОСТ.24.701-86.
Что такое надежность
Основным понятием в теории надежности является понятие системы. Под системой понимают совокупность элементов, взаимодействующих между собой в процессе выполнения заданных функций. Например, в качестве систем могут рассматриваться КС, вычислительный комплекс, автоматическая система управления движением космического корабля, судна, микропроцессорная система и др.
Объекты, образующие системы представляют собой элементы системы. Элементом системы называют часть системы, которая имеет самостоятельную характеристику надежности, используемую при расчетах и выполняющую определенную функцию в интересах системы.
Примерами элементов для систем, перечисленных выше, могут служить соответственно ЗУ-КС, мини-микро ЭВМ вычислительного комплекса, исполнительный механизм рулевого привода и т.д. Каждый из этих элементов можно рассматривать в качестве системы, состоящей из более мелких элементов. Элементы и системы могут находится в двух состояниях: работоспособном и неработоспособном.
Работоспособным называется такое состояние системы (элемента), при котором они способны выполнить заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах установленных нормативно-технической документацией (НТД). Неработоспособным называется состояние системы, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не находится в переделах, установленных, нормативно-технической документацией.
Событие, заключающееся в нарушении работоспособности системы, т.е. в переходе её из работоспособного в неработоспособное состояние, называется отказом. Отказы объектов могут классифицироваться по многим признакам, например по характеру возникновения, внешним проявлениям, способам обнаружения. Приведем классификацию отказов по основным признакам (табл. 1). Таблица 1
| Классификационный признак | Значение классификационного признака | Вид отказа | |
| 1 | Характер измене-ния параметров объекта до воз-никновения отказов | Скачкообразное изменение одного или нескольких параметров | Внезапный отказ |
| Постепенное изменение одного или нескольких параметров | Постепенный отказ | ||
| 2 | Взаимосвязь отказов | Отказ элемента объекта не обусловлен отказами других элементов объекта | Независимый отказ элемента |
| Отказ элемента объекта обусловлен отказами других элементов объекта | Зависимый отказ элемента | ||
| 3 | Происхождение отказов | Нарушение норм и методов конструирования | Конструкционный отказ |
| Нарушение процесса изготовления, ремонта, технологии | Производственный отказ | ||
| Нарушение условия эксплуатации объекта | Эксплуатационный отказ | ||
| 4 | Устойчивость неработоспособного состояния (характер воздействия отказа) | Неработоспособность сохраняется устойчиво | Устойчивый отказ |
| Неработоспособность сохраняется кратковременно, затем восстанавливается | Самоустраняющийся отказ (сбой) | ||
| Неработоспособность одного и того же характера возникает и самоустраняется многократно | Перемежающийся отказ |
При анализе надежности конкретного объекта классификация его отказов позволяет выявить причины отказов и найти пути повышения надежности. Отметим, что в общей массе отказов в вычислительных машинах и микропроцессорных системах преобладают сбои, т.е. самоустраняющиеся отказы.
Под сбоем логического элемента КС понимается непредусмотренное изменение состояния этого элемента, после которого работоспособность самовосстанавливается (без проведения ремонта). Сбои приводят к кратко-временному нарушению работоспособности, они опасны для компьютеров, КС, любых ИС так как приводят к искажению информации и к неправильному функционированию системы.
На основании использования понятий работоспособности и отказа сформулируем понятие надежность [1, 2, 3]. Основные стандартизованные определения показателей надежности Надежность – свойство объекта (ИС) сохранять во времени в установленных пределах способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.
Надежность является комплексным свойством включающим в себя безотказность, ремонтопригодность и сохраняемость. Безотказность – свойство системы или элемента непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени или некоторой наработки. Под наработкой понимают объем работы объекта (системы).
Сохраняемость – свойство системы непрерывно сохранять исправное, работоспособное состояние в течение всего времени хранения. Ремонтопригодность – свойство системы или элемента, заключающееся в приспособлении к предупреждению, обнаружению и устранению причин возникновения отказов путем проведения ремонтов и технического обслуживания.
Объекты делятся на восстанавливаемые и невосстанавливаемые, в зависимости от того какое решение должно быть принято в случае отказа объекта. Таким образом можно видеть, что понятие надежности является фундаментальным понятием, которое охватывает все стороны технической эксплуатации элементов и систем.
В свою очередь надежность является составной частью более широкого понятия – эффективности. Под эффективностью понимается свойство системы (элемента) выполнять заданные функции с требуемым качеством. Средства повышения надежности ИС В настоящее время, можно выделить несколько основных направлений работ по повышению надежности ИС и микропроцессорных систем [1,35,52].
1. В первую очередь надежность ИС достигается за счет использования в ней высоконадежных элементов. Это достигается применением в устройствах ИС интегральных схем с высокой степенью интеграции (интенсивность отказов в ИС 10 -6 ÷10 -8 1/ч), использованием оптических элементов, а также внедрением новых типов печатных плат, контактных соединений, новых технологий ИС и т.д.
2. Вторым направлением повышения надежности являются обеспечение оптимальных режимов работы элементов. Большое значение при этом имеет выбор коэффициента нагрузки по тепловому, механическому и радиационному режиму. Режимы зависят от конструкции устройств, от принятых технических решений, которые необходимо учитывать в процессе проектирования.
3. Эффективным средством повышения надежности технических систем является введение избыточности или резервирования. Резервирование – применение дополнительных средств и возможностей с целью сохранения работоспособного состояния объекта при отказе одного или нескольких его элементов.
В компьютерах, КС используются различные виды резервирования: структурное, временное, функциональное, информационное и программное. 4. Эффективным методом повышения надежности является восстановление отказавших устройств. Здесь необходимо решить задачи, связанные с обнаружением отказа и с поиском отказавших элементов.
Эффективность диагностирования повышается при использовании автоматизированных систем контроля. Одним из средств повышения надежности является уменьшение времени восстановления. Время восстановления сокращается за счет обеспечения доступности всех узлов устройства для осмотра, т.е. определяется ремонтопригодностью разрабатываемых конструкций.
В настоящее время широко используется модульно-блочный принцип построения устройств, при которых замена отказавших элементов осуществляется путем замены целых блоков. Снятые блоки уже вне изделия подлежат восстановлению на специальных стендах с использованием контрольно-измерительных приборов.
5. Для повышения надежности компьютеров, КС, ИС необходимо обеспечить надежность программного обеспечения. Надежность программного обеспечения может быть увеличена за счет программного резервирования и использования средств автоматического контроля за правильностью выполнения вычислительного процесса.
Наличие системы автоматического контроля способствует увеличению готовности и обслуживаемости ИС. 6. Одним из перспективных путей достижения высоких показателей надежности ИС является их построение на базе использования самопроверяемых средств функционального диагностирования, создание самопроверяемых устройств и отказоустойчивых систем.
Из всех перечисленных особо можно отметить проблему контроля и диагностирования. Анализ надежности элементов ИС показывает, что примерно 40-45% всех отказов возникает из-за ошибок на этапе проектирования, 20% от ошибок, допущенных при производстве, 30% от неправильной эксплуатации и 5-10% от естественного износа и старения.
Рассмотрим основные методы обеспечения надежности на этапах жизненного цикла ИС, которые могут быть включены в программы по обеспечению надежности. Этап составления технического задания.
На этом этапе необходимо собрать все имеющиеся данные об аналогичных или близких реализованных системах, а также данные об условиях применения технических систем и требованиях предъявляемых к ним (функциям, выполняемым рассматриваемой системой). Этап эскизного проектирования.
На этапе эскизного проектирования выбирается элементная база, структура и организация разрабатываемой системы. Проводится предварительный расчет надежности, принимается решение о резервировании наименее надежных подсистем, а также решения о способах и организации технического обслуживания (профилактических и ремонтных работ).
Исследуется вопрос о целесообразности и способах реализации методов автоматического восстановления и отказоустойчивости в системе. Этапы технического и рабочего проектирования. На этих этапах проверяются и уточняются ранее принятые технические решения.
Основой для этого служат данные о надежности, полученные на основании расчетов и результаты экспериментов над моделями, макетами, опытными и промышленными образцами. Разрабатывается программное обеспечение системы и проводится её проверка по тестам (путем имитационного моделирования на модели разрабатываемой ТС). Этап производства.
Здесь основным является технический контроль, охватывающий все стадии производственного процесса (входной контроль качества комплектующих изделий, соответствия тех. документациям печатных плат, блоков, устройств, схемных соединений и т.д.) и устранение недостатков в разработке системы. Этап эксплуатации.
На этом этапе важными являются контроль и обеспечение условий окружающей среды, квалификация и состав обслуживающего персонала, организация и проведение технического обслуживания и ремонтов в предусмотренном порядке. В период эксплуатации продолжается сбор сведений об отказах аппаратуры и программного обеспечения.
Эти сведения передаются разработчикам с целью устранения причин отказов и уточнения исходных данных для расчета надежности. Контрольные вопросы и задания 1. Дайте определение понятию «надежность». 2. Перечислите основные задачи теории надежности. 3. В каких состояниях могут находится элементы и системы ИС? 4. Что такое отказ? Какой вид отказа преобладает в компьютерах и КС?
Обратите внимание на лекцию «Лекция 12». 5. Какие свойства включает в себя надежность? 6. На какие виды делятся объекты ИС? 7. Определите существующие пути повышения надежности элементов и устройств ИС. 8. Назовите наиболее перспективный метод обеспечения надежности современных компьютеров?
9. В каких состояниях могут находится элементы и устройства ИС? 10. Какие свойства включает в себя надежность?
Источник: studizba.com
Обеспечение надежности при производстве АТ
Создание высоконадежного изделия и обеспечение его безотказной работы неразрывно связано с постоянным и разносторонним контролем качества выполняемых работ, технического состояния элементов, узлов или изделия на всех этапах его разработки, изготовления и эксплуатации. Виды контроля по отдельным этапам комплексной программы обеспечения надежности представлены в таблице ниже.
Контроль качества создаваемого изделия начинается первых проработок конструктора возможности выполнения заданных требований по надежности. В результате этих проработок и по эскизному проекту выполняются предварительные расчеты уровня надежности и его соответствия заданным требованиям. Рабочий проект должен содержать подробные расчеты уровня надежности основных узлов и систем изделия в целом. Одновременно конструктор основного изделия разрабатывает требования по надежности комплектующих изделий, поставляемых смежными предприятиями.
| Этапы комплексной программы | Этап работы | Содержание работ | Виды работы или оценка результатов работы |
| РАЗРАБОТКА ИЗДЕЛИЯ | Эскизный проект | Принципиальные конструк-тивные решения по обоснованию и выбору компоновочной схемы изделия с оценкой реали-зуемости заданных требо-ваний по функциональным ха-рактеристикам. Определение габаритных размеров, массы, трудовых и материальных затрат. | Предварительный расчет функциональных характеристик и показателей надежности разрабатываемого изделия |
| Технический проект | Окончательные технические решения, дающие полное представление об устройстве разрабатываемого изделия и исходные данные для разработки рабочей документации. | Расчетное подтверждение соответствия отдельных функциональных характе-ристик и показателей надежности заданным требованиям. Проверка характеристик вновь разрабатываемых основных систем и узлов на макетных образцах и на специальных установках. | |
| Разработка рабочей документации: а) опытного образца; б) установочных серий | Разработка конструкторских документов. Изготовление и доводочные испытания. Корректировка конструкторских документов. Государственные, меж-ведомственные, приемочные и другие испытания. Корректировка документов по результатам испытаний. | Доводочные и государственные испытания опытных образцов с определением соответствия основных функциональных характеристик изделия заданным требованиям, с предварительной оценкой характеристик надежности. | |
| Изготовление и испытания. Корректировка документов. | Испытания по определению функциональных характеристик и показателей надежности (ресурса) изделий установочных серий. | ||
| Таблица (окончание) | |||
| СЕРИЙНОЕ ПРОИЗВОДСТВО | Подготовка производства | Подготовка оснастки и спецоборудования. Подготовка комплектующих изделий и материалов. | Входной контроль комплектующих изделий и материалов. |
| Производство | Изготовление деталей, узлов и отдельных систем изделия. | Цеховой операционный контроль деталей. Контроль качества сборки узлов и систем и испытания их на функционирование и надежность. | |
| Сборка и отладка изделий | Монтаж изделия, его отладка и сдача заказчику. | Отработка и контроль функциональных характеристик. Приемосдаточные испытания. |
Этап проектирования завершается тщательным контролем качества продукции выдаваемой конструктором (чертежей, расчетов и требований по методам испытаний). Отдел технического контроля конструкторской документации проверяет правильность выполнения чертежей, соответствие их требованиям ЕСКД (единой системы конструкторской документации) и возможность передачи документации в серийное производство.
Особое значение имеет контроль качества продукции на этапе производства в том числе:
1.Входной контроль поступающих материалов и готовых комплектующих узлов, агрегатов и изделий.
2. Цеховой контроль изготовляемых узлов, агрегатов и систем.
3. Выходной контроль готовых изделий, предъявляемых заказчику.
Необходимость входного контроля материалов и комплектующих изделий, хотя они в свою очередь обязательно проходят выходной контроль на предприятиях-изготовителях, обуславливается возможностью повреждения изделия при транспортировке или отклонением некоторых характеристик материалов в пределах установленных допусков.
В процессе входного контроля материалов проверяется стабильность и однородность их химического состава, механических свойств по тем параметрам, которые непосредственно влияют на надежность основного изделия.
Входной контроль готовых комплектующих узлов и агрегатов выполняется со следующими целями:
1. Выявление путем внешнего осмотра после консервации изделия возможных неисправностей изделия, возникших в процессе транспортировки и не обнаруженных при выходном контроле на заводе-изготовителе.
2. Обкатка или приработка изделия.
3. Проверка регулировочных параметров изделия.
Важность входного контроля комплектующих изделий определяется тем что в эксплуатации основных объектов на их долю приходится значительная доля выявляемых неисправностей. Входной контроль уменьшает вероятность установки потенциально неисправного изделия на основной объект, позволяет повысить требования к заводу-поставщику и выявить причины появления отдельных неисправностей при транспортировке изделий.
Входной контроль комплектующих изделий начинается е проверки соответствия паспортных данных технических условий на поставку. Некоторые изделия проходят проверку и подрегулировки на специальных установках в условиях, близких к реальным при их работе на основном изделии (двигателе или самолете). При этом иногда выявляются такие неисправности, которые не могут быть обнаружены на заводе-поставщике из-за невозможности воспроизведения комплексного взаимодействия данного изделия с другими системами или агрегатами основного изделия.
Качество изготовления отдельных элементов, агрегатов и узлов на серийном заводе проверяется путем операционного цехового контроля, при этом оценивается соответствие элемента, узла или агрегата технической документации (по материалу, форме и геометрическим размерам, видам обработки и т.п.). Многие узлы, агрегаты и системы проверяют на надежность под рабочими нагрузками в реальных температурных условиях, а особо сложные системы (например, электрические или электронные системы регулирования) — с учетом взаимодействия их с другими системами.
При оценке надежности узлов и систем с циклическим функционированием, кроме воспроизведения внешних условий, производится многократное циклическое изменение действующих нагрузок (например, перекладка створок реактивного сопла, открытие клапана перепуска воздуха из компрессора).
Заключительной фазой контроля в сборочном цехе является проверка качества монтажа всех узлов и систем изделия. При этом проверяются узлы крепления, достаточность зазоров, герметичность трубопроводов, силовых цилиндров, кранов и пр.
Собранное и отлаженное в сборочном цехе изделие затем подвергается испытаниям по проверке функциональных характеристик.
Дата добавления: 2016-09-26 ; просмотров: 2879 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Источник: poznayka.org
Комплексная программа обеспечения надежности (КП ОН)
Обязательный документ в эскизном проекте нового двигателя и при дальнейшей разработке технического проекта, охватывает все стадии жизненного цикла.
Рис. Комплексная программа обеспечения надежности
Назначение КП ОН – технические, организационные, административные формы управления работ по обеспечению надежности, выполняемые на стадиях проектирования, производства, испытаний и эксплуатации.
КП ОН определяет для каждой стадии виды, методы и объемы выполняемых работ; конечные результаты сроки и ответственных исполнителей; виды и методы контроля за выполнением работ.
В результате реализации:
1. обеспечивается выполнение заданных требований по надежности;
2. определяются требования по комплектующим изделиям, производству и эксплуатации;
3. обосновываются сроки, формы и методы ТО и контроля.
Конечные результаты выполнения КП ОН:
1. безотказность — ч;
2. долговечность до первого ремонта — ч;
3. вероятность появления особой ситуации.
Особая ситуация – совокупность условий, связанных с потенциальным снижением уровня безопасности полета и возникающих в результате отказов и неисправностей отдельных элементов функциональных систем, воздействия неблагоприятных внешних условий, ошибок и нарушения эксплуатации функциональных систем и правил пилотирования, недостатков в наземном обеспечении полета, проявления неблагоприятных особенностей аэродинамики, устойчивости, управляемости и прочности.
К особым ситуациям относятся:
1. Сложная ситуация – требуется срочное изменение плана, режима, профиля полета (вплоть до вынужденной посадки).
2. Аварийная ситуация – необходима повышенная физическая и психологическая нагрузка и мастерство экипажа для сохранения пассажиров и самолета.
3. Катастрофическая ситуация – предотвращение гибели людей практически невероятно.
Вероятности: сложной ситуации должна быть < 10 -4 …10 -5 1/ч,
Эти цифры для самолета в целом, на самолете около десяти систем равно опасных по отношению к двигателю, следовательно, вероятности для двигателя на порядок меньше.
Работы по обеспечению надежности на стадиях создания двигателя
В целом жизненный цикл двигателя включает в себя следующие составляющие:
1. Разработка изделия:
1.1. техническое задание,
1.2. техническое предложение,
1.3. эскизный проект,
1.4. технический проект,
1.5. разработка рабочей документации
1.5.1. опытного образца (партии),
1.5.2. установочной партии,
1.5.3. серийного производства.
2. Серийное производство, включая этапы:
2.1. подготовка производства.
2.3. сборка и отладка изделия.
3.1. опытная эксплуатация,
3.2. серийная эксплуатация.
В течение этого периода необходимо обеспечить выполнение определенного перечня работ, а именно:
1. Проведение поисковых исследований с разработкой технического предложения на создание нового изделия.
2.1. выбор и обоснование схемы изделия,
2.2. определение основных параметров (массы ЛА или ДУ, сопротивления и т.п.),
3.1. схемно-конструктивная разработка изделия,
3.2. компоновка изделия,
3.3. конструктивная проработка отдельных элементов, агрегатов.
4.1. опытного образца,
4.2. серийного изделия.
5. Испытания и доводка.
6. Введение в эксплуатацию.
Функционально-надежностное обоснование выбранной схемы двигателя
1. Закладываемый научно-технический уровень изделия должен соответствовать ожидаемому через 5…10 лет.
2. Необходимо учитывать совершенствование характеристик материалов, технологических процессов, методов и средств эксплуатации.
3. Закладывать резервы последующего улучшения функциональных характеристик, безотказности, долговечности и т.д.
4. Комплексное обеспечение эксплуатационно-технических характеристик, а именно: надежности, безопасности, эксплуатационной технологичности, контролепригодности, ремонтопригодности, методов и средств контроля, диагностики и ТО.
5. Стоимостные и материальные затраты на производство и эксплуатацию.
6. Принцип – чем проще схема, тем она надежнее.
Источник: lektsia.com