Презентация Теория надежности. Основные понятия и определения. (Лекция 1) онлайн

Содержание слайда: Лекция 1 Теория надежности. Основные понятия и определения.

Содержание слайда: Надёжность свойство системы, обеспечивающее возможность выполнения этой системой заданных функций с заданными характеристиками в определённых условиях эксплуатации в течение требуемого интервала времени

Содержание слайда: Важнейший показатель современной техники

Содержание слайда: НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОСТ Р 53480-2009

Содержание слайда: Надежность изделия ГОСТ Р 53480-2009 свойство готовности и влияющие на него свойства безотказности и ремонтопригодности, и поддержка технического обслуживания

Содержание слайда: Критерий надежности признак, по которому оценивается надежность1 Характеристики критериев: научность вычисляемость наглядность непротиворечивость др. критериям качества Показатель – численное значение критерия2 1 например, вероятность безотказной работы p(t) 2 p(1000)=0,999

Содержание слайда: Показатели надежности

Содержание слайда: ГОСТ 27.301-95 Расчет надежности. Программа обеспечения надежности объекта: цели, методики, документы, исполнители, сроки, представление результатов, контроль и пр. Общая схема: последовательное, поэтапное уточнение оценок показателей по мере отработки конструкции, технологии, алгоритмов функционирования, …, накопления информации, применения более адекватных и точных методов расчета и расчетных моделей Методы: прогнозирование (на основе достигнутых значений и выявленных тенденций по объектам-аналогам) структурные (на основе логических, структурных, функциональных схем, описывающих состояния и переходы элементов) физические (на основе мат. моделей, описывающих процессы, приводящие к отказам)

Содержание слайда: Качественные критерии надежности «рассчитать показатели надежности сложной системы методами современной теории практически невозможно, как невозможно их подтвердить путем испытаний техники. Причинами этого являются неадекватность математических моделей, сложность расчетов из-за большой размерности системы уравнений, отсутствие достоверных данных о надежности элементов сложных систем» Половко, Гуров «Основы теории надежности» стр. 594 Вариант: Система надежна, если удовлетворяет качественным критериям. Качественные критерии*: формулируются; не противоречат количественным; не требуют расчетов * Пример комплексного качественного критерия: система абсолютно надежна если число элементов <n, время непрерывной работы <t , нагрузка на элементы не превышает k% от номинальной и отсутствует единая точка отказа

Содержание слайда: Теория надежности наука, изучающая: закономерности отказов технических систем; критерии и показатели надежности; методы анализа и синтеза техники по критериям надежности; методы обеспечения и повышения надежности; научные методы эксплуатации техники.

Содержание слайда: Разделы теории надежности Математическая теория надежности Физическая теория надежности Теория восстановления Прогнозирование Контроль Диагностика Испытания на надежность

Содержание слайда: Особенности теории надежности использование математики, теории вероятностей, математической статистики, математической логики, теории СМО, теории графов, методов статистического моделирования, методов оптимизации и др.; случайный характер отказов и восстановлений (вероятностный характер задач); трудность математического моделирования из-за отсутствия достоверных данных о надежности элементов системы; трудность (или невозможность) организации статистических испытаний из-за технических и экономических ограничений; сложность современных систем и, как результат, большая размерность задач.

Содержание слайда: Проблемы, ожидающие решения Надежность ПО Человеческий фактор в надежности Надежность уникальной техники Надежность глобальных территориальных систем Надежность развивающихся систем и др.

Содержание слайда: ГОСТ 34.602-89 ТЗ на создание автоматизированной системы В требования к надежности включают: 1) состав и количественные значения показателей надежности для системы в целом или ее подсистем; 2) перечень аварийных ситуаций, по которым должны быть регламентированы требования к надежности, и значения соответствующих показателей; 3) требования к надежности технических средств и программного обеспечения; 4) требования к методам оценки и контроля показателей надежности на разных стадиях создания системы в соответствии с действующими нормативно-техническими документами.

Содержание слайда: Априорный анализ надежности проектирование; предполагаются известными показатели надежности всех элементов системы; математический аппарат теории вероятностей и случайных процессов. позволяет выявить «слабые» по надежности места в проекте, сравнить варианты.

Содержание слайда: Апостериорный анализ надежности испытания, эксплуатация; методы математической статистики; получение оценок показателей

Содержание слайда: Элемент и система Деление условное: один и тот же объект может быть и системой, состоящей из элементов, и элементом более сложной системы При определении надежности системы элемент считают неделимым, а его надежность - заданной Система может включать в себя в качестве элементов и нетехнические объекты: например, ПО, обслуживающий персонал и т.п. Надежность системы зависит от количества элементов, способа их объединения в систему и характеристик надежности каждого отдельного элемента.

Содержание слайда: Классификация технических систем Невосстанавливаемая – отказ приводит к неустранимым последствиям, работа системы после отказа считается невозможной или нецелесообразной. Восстанавливаемая – система может продолжать выполнение своих функций после устранения отказа.

Содержание слайда: Отказ потеря способности выполнить требуемую функцию (приводит в состояние неисправности - failure) Критичность отказа – степень тяжести его последствий Признаки классификации отказов: характер; причина; дальнейшее использование; легкость обнаружения и др.

Содержание слайда: Классификация отказов По характеру возникновения: внезапные; постепенные. По причине возникновения: конструкционные; производственные; эксплуатационные. По признаку дальнейшего использования: полные; частичные. По легкости обнаружения: скрытые; явные.

Содержание слайда: Причины отказов ВС (по материалам Gartner Group)

Содержание слайда: Дерево отказов (Fault Tree) модель причинно-следственных связей отказов системы с отказами ее элементов и другими событиями Вершины: - исходные события (отказы) - детально не разработанные события (не доведены до исходных типов отказов) Логические символы: И, приоритетное И (учитывает порядок событий), ИЛИ, исключающее ИЛИ, m из n (голосование) и др. Дуги: причинно-следственные связи Достоинство: наглядность

Содержание слайда: Принцип построения

Содержание слайда: Недостатки дерева отказов Только 2 состояния (работа-отказ) (не подходит для частичных отказов) Для каждого конкретного отказа – конкретное ДО Статическое описание в определенный момент времени

Содержание слайда: Пример 1: дерево отказов

Содержание слайда: Пример 2: дерево отказов

Содержание слайда: Резервирование способ повышения надежности путем включения резервных (избыточных) элементов Кратность резервирования -отношение числа резервных к числу основных с целой кратностью с дробной кратностью

Содержание слайда: Виды избыточности Аппаратная  Программная  (например, обработка одинаковых исходных данных разными программами) Информационная  (например, многократная передача информации в телекоммуникационных системах, дублирование данных) Временная (например, использование некоторой части производительности системы для контроля за исполнением программ и восстановления вычислительного процесса )

Содержание слайда: Методы резервирования По структуре системы: общее – параллельно включаются идентичные системы; раздельное (поэлементное) –использование отдельных резервных устройств. По способу включения резервных устройств: постоянное (пассивное) – резервные элементы соединены с основными в течение всего времени работы; замещением (активное) – резервные элементы замещают основные только после отказа последних.

Содержание слайда: Режимы работы резервных элементов Режимы работы резервных элементов Нагруженный – резервные элементы находятся в том же режиме, что и основные Ненагруженный – резервные элементы отключены Облегченный – резервные элементы включены, но работают не на полную нагрузку (т.е. их надежность в резерве выше, чем в рабочем состоянии)

Содержание слайда: Виды эксплуатации техники Эксплуатация по назначению зависит от условий эксплуатации: квалификации пользователя; режимов эксплуатации; условий хранения; наличия/отсутствия резервирования. Техническая эксплуатация – предназначена для поддержания высокой надежности техники в процессе работы: анализ данных по критичным элементам; контроль; профилактика и ремонт; оптимизации резервирования.

Содержание слайда: Стандарты ГОСТ Р 53480-2009 Надежность в технике. Термины и определения ГОСТ Р 27.001-2009 Система управления надежностью ГОСТ Р 27.004-2009 (Модели отказов) ГОСТ Р 27.302-2009 (Анализ дерева неисправностей) ГОСТ Р 27.403 (404)-2009 (Планы испытаний) ГОСТ 27.301-95 Расчет надежности. ГОСТ Р 27.310-95 Анализ видов, последствий и критичности отказов

Содержание слайда: Надежность ЭВМ и ВС определяется 3 составляющими: Надежность ЭВМ и ВС определяется 3 составляющими: безотказность ремонтопригодность достоверность функционирования

Содержание слайда: Безотказность свойство системы сохранять работоспособность в течение определённого интервала времени. Отказ – нарушение работоспособности, случайное событие, интервал времени между отказами случайная величина с некоторым законом распределения. Критерий безотказности – Тср – среднее время безотказной работы (Mean Time Between Failure, MTBF)

Содержание слайда: Отказоустойчивость свойство логической машины выполнять предписанные ей функции, в то время как в физической машине имеет место отказ. Отказоустойчивость предполагает подавление в определённых пределах влияния отказов и сбоев на работу системы с помощью: средств контроля и коррекции ошибок; средств автоматического восстановления вычислительного процесса после проявления неисправности; аппаратно-программной избыточности.

Содержание слайда: Ремонтопригодность степень приспособленности системы к предупреждению, обнаружению и устранению отказов путём проведения ремонта и ТО. Критерий -Тв – среднее время восстановления (Mean Time Repair, MTTR) Время восстановления: 70% - поиск неисправности 30% - устранение.

Содержание слайда: Контролепригодность приспособленность системы к контролю и диагностированию. Задача обеспечения контролепригодности решается на этапе проектирования и включает: выбор точек контроля; формирование типовых элементов замены; создание системы автоматического диагностирования неисправностей; создание аппаратно-программных средств автоматизации испытаний.

Содержание слайда: Достоверность функционирования свойство машины, определяемое, безошибочностью преобразования информации и характеризуемое закономерностями появлению ошибок из-за сбоев. Сбой – кратковременное, самоустраняющееся нарушение нормального функционирования, вызванное внутренними или внешними помехами электромагнитного характера.

Содержание слайда: Определение показателей надежности на этапе проектирования Выбор методики и математической модели Декомпозиция до уровня элементов, надежность которых является определенной и разработка структурной схемы Расчет показателей по 1,2 Анализ результатов и принятие решения о соответствии надежности системы уровню, определенном в ТЗ

Содержание слайда: Критичность элемента степень влияния элемента на работоспособность системы Учитываются: возможность отказа; тяжесть последствий отказа; устойчивость элемента к воздействию неблагоприятных факторов внешней среды; возможность локализации отказа; контроль состояния элемента в ходе эксплуатации; резервирование. Элементы ранжируются по степени критичности. Для критичных элементов создаются «информационные паспорта» с технико-экономическими показателями и операциями, которые производились над элементами при восстановлении