 |
Плотность вероятности f(x), называемая дифференциальным законом распре-
|
|
|
|
деления:
f(x) =F'(x). (1)
Закон распределения вероятностей наработки объекта до отказа или других случайных величин – времени восстановления, числа отказов за некоторый период эксплуатации, срока службы и других устанавливается на основании статистических данных. При расчетах надежности оборудования в основном используются следующие законы распределения:
для непрерывных случайных величин
§ Нормальный.
§ Гамма.
§ Экспоненциальный.
§ Вейбулла
§ Пуассона – для дискретных случайных величин
При установлении закона распределения учитывают в основном два
фактора:
форму теоретических кривых плотности распределения случайных величин, интенсивность и природу отказов
18. Мероприятия по обеспечению надежности
1. Рекомендации по обеспечению надежности.
Основные рекомендации по обеспечению технической надежности сложной системы состоят в следующем:
1. Применять рациональную структуру системы, в том числе целесообразные резервирование и встроенный контроль, а также отлаженное программное обеспечение.
2. Использовать комплектующие элементы, материалы и другие технические устройства, обеспечивающие требования к надежности.
3. Герметизировать, термостатировать и обеспечивать виброустойчивость аппаратуры.
4. Защищать от электромагнитных помех.
5. Предохранять детали и узлы от коррозии (покрытия, пропитки).
6. Создавать элементную базу с малой чувствительностью к температурному влиянию и помехам.
7. Применять материалы с повышенной прочностью, износоустойчивостью и антикоррозионной стойкостью.
1) Защищать технические элементы от механических перегрузок.
Рекомендации по обеспечению эксплуатационной надежности систем:
|
|
|
2) Создавать комплексную защиту рабочих мест и функциональных помещений, а также снабжать персонал средствами индивидуальной защиты.
3) Разрабатывать полные и удобные для пользователей инструкции по эксплуатации ТС и ПО, особо обращая внимание на аварийные ситуации.
4) Создавать требуемые условия для обслуживания и ремонта технических средств, контроля и восстановления программного обеспечения.
5) Внедрять рациональную автоматизацию в процессы эксплуатации, обслуживания и ремонта.
6) Повышать (поддерживать) квалификацию персонала системы путем непрерывного обучения и тренировок.
19. Надежность программного обеспечения автоматической системы, его характеристики и показатели.
Надежность ПО - есть свойство программного обеспечения своевременно выполнять в заранее указанных условиях эксплуатации вперед установленные функции.
Основные показатели надежности ПО:
1. функция ненадежности или отказа ПО Q(t) = Вер {того, что отказ ПО появится до момента времени t};
2. функция надежности ПО P(t) = Вер {того, что отказ ПО появится после момента времени t);
3. интенсивность отказов ПО l(t) = dQ/dt:
4. средняя наработка на отказ ПО: t = ò t f(t)dt = ò P(t)dt
20. Виды отказов (ошибка) программного обеспечения.
Отказы ПО делятся на случайные и неслучайные.
Неслучайные отказы ПО обусловлены действием так называемых компьютерных вирусов.
Случайные отказы ПО наблюдаются в случайные моменты времени работы УВМ или процессора. По своим последствиям эти отказы классифицируются на случайные сбои программ и устойчивые отказы ПО.
Под сбоем ПО понимают случайное событие, заключающееся в появлении «неразумного» результата у Î Y и исчезающее при последующих прогонах (запусках) программ.
21. Методы повышения надежности программного обеспечения
Для повышения надежности нерезервиированного ПО следует в первую очередь улучшить характеристики самых «ненадежных» программ (более жесткое динамическое тестирование «ненадежных» программ, расширяя при этом набор тестовых задач). Если тестирование не уменьшает интенсивность проявления ошибок, то переписывают «ненадежную» программу, стремясь усилить ее структурированность путем увеличения числа готовых и хорошо изученных программных модулей и стандартных подпрограмм и применения апробированных межмодульных интерфейсов. Понижению интенсивности l способствует и переход на другой более высокий язык программирования.
|
|
|
Другой путь повышения надежности ПО связано с резервированием и введением в программную систему некоторой избыточности.
Применительно к ПО АСУТП различают три вида резервирования:
1. временное;
2. информационное;
3. программное.
Временное резервирование ПО заключается в многократном прогоне одних и тех же «ненадежных» программ и сравнении результатов расчета. Такое нагруженное резервирование позволяет устранять влияние случайных сбоев и выявлять случайные ошибки, требующие восстановления программ.
Информационное резервирование ПО основано на дублированных исходных и промежуточных данных. Эти данные могут проходить дополни тельную обработку, например, усреднение, до ввода в ПО, где они обрабатываются один раз; или обрабатываться одной и той же программой дважды, т.е. информационное резервирование подкрепляется временным.
Программное резервирование предусматривает наличие в ПО двух или больше разных программ для получения одного и того же результата у или реализации одной функции. Здесь возможно нагруженное и ненагруженное резервирование.
Резервирование программного обеспечения распределенных АСУТП часто сопровождается аппаратурным резервированием. При отказе ПО какой-либо локальной технологической станции или при выходе из строя технических средств этой станции, операционная система РАСУ передает выполнение ответственных функций отказавшей ЛТС другой станции.
22. Основные показатели надежности программного обеспечения.
Основные показатели надежности ПО:
5. функция ненадежности или отказа ПО Q(t) = Вер {того, что отказ ПО появится до момента времени t};
|
|
|
6. функция надежности ПО P(t) = Вер {того, что отказ ПО появится после момента времени t);
7. интенсивность отказов ПО l(t) = dQ/dt:
8. средняя наработка на отказ ПО: t = ò t f(t)dt = ò P(t)dt
23. Обеспечение надежности при проектировании автоматических систем
При разработке схемы и конструкции должны также быть предусмотрены меры, позволяющие повысить надежность системы при эксплуатации, а именно: блочная конструкция системы, применение стандартных и унифицированных узлов и блоков, удобство проверок и обслуживания и др.
Таким образом, на стадии проектирования надежность нерезервированной системы обеспечивается следующими основными методами:
1) выбором простых и стабильных схем, учитывающих также возможности повышения надежности системы при эксплуатации;
2) применением качественных и перспективных элементов и выбором режимов работы элементов, соответствующих пониженным электрическим нагрузкам;
3) разработкой конструкции системы и приборов, обеспечивающей минимальные нагрузки на систему и элементы, а также удобство обслуживания системы.
24. Понятие «резервирование». Типы резервирования: дублирование, постоянное, с замещением (горячий теплый, холодный) кратность резерва
Резервирование бывает:
· информационное;
· временное;
· функциональное;
· аппаратурное
· структурное.
Аппаратурное резервирование обеспечивается применением нескольких одинаковых устройств для достижения заданной цели, например, прием и запись уникальной информации одновременно на 2—3 устройства.
Структурное (схемное) резервирование состоит в применении специальных схем соединений основного и резервного элементов.
1) Используют поэлементное резервирование и резервирование всей цепи основных элементов (нагруженный резерв) (рис. 8.1 а, б).
25. Структурное резервирование (постоянное и резервирование общим и поэлементным замещением
Резервирование с поэлементным замещением (ненагруженный резерв). Достоинство — в сохранении ресурса резервных элементов. Недостаток — в дополнительной возможности отказа переключающего элемента (рис. 8.1 в).
|
|
|
Резервирование с общим замещением (ненагруженный резерв (рис. 8.1 г)). Общее правило, которое можно применять в схемном резервировании, гласит: чем мельче масштаб резервирования, тем больше надежность.
Рис. 8.1 Схемы резервирования:
а — поэлементного; б — общего; в — поэлементного замещением; г -т
общего замещением; д — мажоритарного; ОЭ — основной элемент;
РЭ — резервный элемент
26. Резервирование, применением самонастраивающихся и самоорганизующихся систем и применением логических схем
27. Способы повышения надежности при эксплуатации технических систем
Основные рекомендации по обеспечению технической надежности сложной системы состоят в следующем:
8. Применять рациональную структуру системы, в том числе целесообразные резервирование и встроенный контроль, а также отлаженное программное обеспечение.
9. Использовать комплектующие элементы, материалы и другие технические устройства, обеспечивающие требования к надежности.
10. Герметизировать, термостатировать и обеспечивать виброустойчивость аппаратуры.
11. Защищать от электромагнитных помех.
12. Предохранять детали и узлы от коррозии (покрытия, пропитки).
13. Создавать элементную базу с малой чувствительностью к температурному влиянию и помехам.
14. Применять материалы с повышенной прочностью, износоустойчивостью и антикоррозионной стойкостью.
7) Защищать технические элементы от механических перегрузок.
Рекомендации по обеспечению эксплуатационной надежности систем:
8) Создавать комплексную защиту рабочих мест и функциональных помещений, а также снабжать персонал средствами индивидуальной защиты.
9) Разрабатывать полные и удобные для пользователей инструкции по эксплуатации ТС и ПО, особо обращая внимание на аварийные ситуации.
10) Создавать требуемые условия для обслуживания и ремонта технических средств, контроля и восстановления программного обеспечения.
11) Внедрять рациональную автоматизацию в процессы эксплуатации, обслуживания и ремонта.
12) Повышать (поддерживать) квалификацию персонала системы путем непрерывного обучения и тренировок.
28. Методы испытания на надежность (лабораторные и эксплуатационные)
Испытания на надежность можно проводить в лабораторных (стендовых) и эксплуатационных условиях.
Испытаниям в лабораторных условиях о бычно подвергаются технические средства и некоторые локальные системы. Эти испытания выполняют на заводах-изготовителях или в организациях-разработчиках технических средств, они могут быть как определительными, так и контрольными. При лабораторных испытаниях можно имитировать воздействия внешней среды на систему, в первую очередь условия эксплуатации. Для этого служат специальные установки: термокамеры для изменения температуры, барокамеры для изменения давления, вибростенды для создания вибраций и т. д.Лабораторные испытания на надёжность могут проходить при тех же воздействиях (температуре, влажности, вибрации и т. д.) и режимах работы, которые обычно имеют место при эксплуатации.
|
|
|
Испытания надежности в условиях эксплуатации заключаются в сборе и обработке информации о поведении АСУ ТП и их элементов и о воздействии внешней среды при опытной и (или) промышленной эксплуатации АСУ ТП совместно с действующим технологическим объектом управления. Эти испытания обычно являются
определительными. Отметим, что для АСУ ТП в целом, ряда функций и для некоторых технических средств, например импульсных линий с арматурой и первичными отборными устройствами, соединительных линий с клеммными переходами, испытания в условиях эксплуатации являются практически единственным способом экспериментального определения показателей надежности.
29. Техническая диагностика АСУ
Техническая диагностика. – область знаний, разрабатывающая методы и средства поиска отклонений в режимах работы, (или состояниях) АС, обнаружения и устранения дефектов в системах (или ее элементах) и средства их локализации.
|
|
|
