Об одном подходе к оценке надежности сложных систем

Крупский Александр Юльевич

Передкова Валентина Дмитриевна

НОУ ВПО ИГУПИТ

E-mail: info@igupit.ru

 

Об одном подходе к оценке надежности сложных систем

 

Аннотация: В качестве одного из показателей технической эффективности автоматизированной системы управления (АСУ) предлагается использовать коэффициент готовности функциональных трактов. Эту задачу предлагается решить по методике, в основе которой лежит формирование типовых функциональных трактов.

Ключевые слова: Функциональный тракт, критерий отказа цепочки, критерий отказа функционального тракта, типовой фрагмент.

The Abstract: The coefficient of functional paths readiness is proposed to be treated as one of the indicators of an automated control system technical efficiency. It is suggested that the problem be solved by means of a technique based on typical functional paths formation.

The Keyword: Functional path, criterion of a chain refusal, criterion of a functional path refusal, typical fragment.

 

***

 

В качестве одного из показателей технической эффективности автоматизированной системы управления (АСУ) используется коэффициент готовности функциональных трактов АСУ [1]. Этот показатель является наиболее сложным с точки зрения расчета его количественного значения, т.к. он является комплексным и должен показать, с одной стороны, надежность отдельных элементов и групп элементов (комплексов) аппаратно - программной платформы АСБР. А с другой стороны это показатель должен отражать, каким образом надежность элементов аппаратно-программной платформы влияет на качество функционирования АСУ в целом, и ее обеспечивающих подсистем.

Несмотря на наличие многочисленных нормативных материалов по расчетам надежности, а также наличие фундаментальных теоретических исследований, оценка надежности такой сложной системы, какой является АСУ, к сожалению, не может быть произведена по каким-то известным методикам. И, прежде всего, это связано с тем, что ни не представляется возможным стандартизовать связи между функциями сложной системы и надежностью элементов, обеспечивающих выполнения этих функций. А это можно сделать только в том случае, если удается сформулировать критерий отказа сложной системы (ее подсистем, элементов) с выполняемыми этой системой (подсистемой, элементами) функциями. Особенно это трудно сделать при оценке надежности сложных систем, имеющих так называемое функциональное и временное резервирование. Критерий отказа любой сложной системы – это описание ситуации, связанной с возникновением неисправности элемента (элементов) этой системы и возникающей при этом ситуации. А количество ситуаций, в общем случае, может быть весьма велико и описать эти ситуации в виде одного или более расчетных соотношений, пригодных для расчета количественного значения коэффициента готовности, исключительно трудно, а в ряде случаев и невозможным.

Эту задачу предлагается решить по методике, в основе которой лежит формирование типовых функциональных трактов. Для пояснения сути методики введем определения:

Функциональный тракт (ФТ) – совокупность цепочек элементов, образующих последовательно-параллельную схему, обеспечивающую выполнение определенных функций..

Критерий отказа цепочки – отказ (сбой) функционирования любого элемента цепочки элементов.

Критерий отказа функционального тракта – невозможность выполнить трактом своих функций.

Для того, чтобы расчет значений коэффициента готовности функционального тракта стал возможен, необходимо схему этого тракта составить с такой степенью детализации, чтобы каждый элемент этой схемы отражал, с одной стороны, его функциональное назначение, а, с другой стороны, мог быть охарактеризован требуемыми для расчета коэффициента готовности параметрами надежности. А для этого для каждого из этих процессов должна быть определена цепочка оборудования и задействованного программного обеспечения, сформулирован критерий отказа в прохождении информации по этой цепочке и сформирована так называемая схема расчета надежности, по которой проводится расчет коэффициента готовности. Таким образом, если удается выделить типовые элементы, то можно говорить о типовых фрагментах, трактах и цепочках. Данный подход был использовании для оценки надежности функционирования аппаратно-программной платформы Банка России (БР). И применительно к БР в качестве типовых элементов были выбраны:

- компьютеры (большие, средние, малые и персональные),

- серверы,

- автоматизированные рабочие места,

- Модемы (групповые комплекты), аппаратура повышения достоверности, мультиплексоры и другое связное оборудование, стоящее на стыке между сервером и каналом связи,

- каналы связи.

- Средства инженерного обеспечения, в частности система гарантированного питания.

Далее были построены типовые фрагменты, некоторые из которых приведены на рис. 1.

Рис.1. Примеры типовых фрагментов

В том случае, когда речь идет о сложном тракте, для которого трудно или невозможно сформулировать критерий отказа и трудно выделить элементы с понятными параметрами надежности, можно попытаться этот тракт разбить на более простые тракты, для которых уже можно выделить нужные для расчета коэффициента готовности элементы. Этих процедур может быть несколько, но в конечном итоге появляется возможность дойти до нужной детализации функционального тракта. При этом необходимо «во время остановиться», т.к. процесс разбиения сложного тракта на более простые может быть очень длинным.

В отдельную группу элементов должны быть выделены программные средства, включающие операционные системы и любые другие оболочки, СУБД и самое различное системное и прикладное программное обеспечение, участвующее в реализации функций данного тракта. По поводу программных средств можно отметить, что до настоящего времени все дискуссии относительно надежности программных средств так и не привели к согласованному результату.

Таким образом, используя типовые фрагменты функциональных трактов можно рассмотренный выше подход, задача выбора уровня детализации описания функциональных трактов может быть сведена к выбору таких элементов аппаратно-программной платформы БР, по которым могут быть получены параметры надежности, требуемые для расчета коэффициента готовности функционального тракта.

На рис. 2 показана итоговая схема расчета коэффициента готовности (Кг) и показан (в виде матрешки) порядок расчета значений Кг тракта.

Рис. 2. Схема расчета коэффициента готовности функционального тракта

То и Тв – среднее время безотказной работы и среднее время восстановления типового фрагмента, соответственно

Каждому из этих типовых фрагментов соответствует схема соединения элементов в данном фрагменте. Описание фрагментов приведено в таблице.

Таблица

Описание типовых фрагментов

№ типа

Описание фрагмента тракта

Функции

Состав

ТФ-1

Обработка данных в учреждении

(одно рабочее место)

Системный блок ПК оператора

Монитор ПК

Принтер

Оборудование локальной сети

Программное обеспечение ПК ( в части обработки документов)

Сервер

Программное обеспечение сервера

Тф-2

 Передача данных по коммутируемому каналу

Модем

Устройство преобразования по протоколу Х.25

Маршрутизатор

ТФ-3

Передача данных по выделенному каналу тональной частоты

Модем

Оборудование преобразования информации по протоколу Х.25

Маршрутизатор

Оборудование преобразования информации по протоколу FR

ТФ-4

Передача данных по цифровому каналу

Цифровой модем

Оборудование FR

УАТС

Маршрутизатор

 

Данное представление функциональных трактов дает возможность рассчитать показатели надежности с использованием аналитического аппарата или метолами статистического. Последний метод, по мнению авторов, предпочтительнее.

Данная методика была апробирована в ходе оценки показателей надежности аппаратно-программной платформы инфраструктуры Банка России.

 

ЛИТЕРАТУРА

 

1.                  Надежность технических систем: справочник / под ред. И.А. Ушкова. – М.: Радио и связь, 1985. – 608 с.

 

Мир науки - научный журнал
Транспортные сооружения - научный журнал
Отходы и ресурсы - научный журнал