НАДЕЖНОСТЬ, КАЧЕСТВО И ЭРГОНОМИКА АСОИУ
Шегал А.А.
Конспект лекций
Научный редактор проф., д-р техн. наук Э.А. Лидский
Печатается по решению редакционно-издательского
совета ГОУ ВПО УГТУ-УПИ
Екатеринбург
УДК 004(042.4)
ББК 39.965я73
Ш 36
Рецензенты:
кафедра «Связь» Уральского государственного университета путей сообщения;
Н.А. Сосновский, зав. сектором ФГУП НПО «Автоматика» им. акад. Н.А. Семихатова
Автор А.А. Шегал
Ш 36 Надежность, эргономика и качество АСОИУ: конспект лекций / А.А. Шегал. Екатеринбург: ГОУ ВПО УГТУ-УПИ, 2005. 127 с.
ISBN 5-321-00678-4
Изложены основные концепции и понятия дисциплины « Надежность, эргономика и качество АСОИУ». Уделено внимание вопросам анализа и расчетов надежности аппаратного и программного обеспечения АСОИУ и влияния человека-оператора на надежность систем. Рассматриваются факторы, влияющие на надежность и качество АСОИУ, способы повышения надежности аппаратного и программного обеспечения ЭВМ, вопросы эргономического обеспечения систем.
Библиогр.: 22 назв. Табл. 9. Рис. 23.
Подготовлено кафедрой « Технология и средства
связи» и факультетом дистанционного образования.
УДК 004(042.4)
ББК 39.965я73
ISBN 5-321-00678-4 © ГОУ ВПО « Уральский государственный
технический университет – УПИ», 2005
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ. 6
1. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ, ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ.. 8
1.1. Система и ее элементы.. 9
1.2. Основные функции АСОИУ.. 10
1.3. Понятия надежности и отказа системы (элемента) 10
1.4. Основные определения в области качества и надежности программного обеспечения (ПО) АСОИУ.. 14
1.5. Основные определения в области надежности подсистемы человек-оператор АСОИУ 16
1.6. Факторы, влияющие на надежность АСОИУ.. 16
1.6.1. Контроль технического состояния АСОИУ в процессе эксплуатации. 18
1.6.2. Влияние внешних воздействующих факторов при эксплуатации АСОИУ 20
1.6.3. Общие принципы обеспечения надежности сложных технических систем 22
1.7. Проблема стандартизации в области надежности и качества. 23
2. КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ АППАРАТУРНОЙ НАДЕЖНОСТИ АСОИУ 27
2.1. Основные показатели надежности невосстанавливаемых объектов. 27
2.1.1. Вероятность безотказной работы.. 27
2.1.2. Вероятность отказа. 28
2.1.3. Средняя наработка до отказа. 29
2.1.4. Интенсивность отказов. 30
2.2. Показатели надежности восстанавливаемых объектов. 33
2.2.1. Показатели безотказности восстанавливаемых объектов. 34
2.2.1.1. Параметр потока отказов. 35
2.2.1.2. Средняя наработка на отказ объекта. 35
2.2.2. Показатели ремонтопригодности. 36
2.2.2.1. Вероятность восстановления. 36
2.2.2.2. Среднее время восстановления. 36
2.2.2.3. Интенсивность восстановления. 37
2.2.3. Показатели долговечности. 37
2.3. Комплексные показатели надежности. 38
2.3.1. Коэффициент готовности. 38
2.3.2. Коэффициент оперативной готовности. 39
2.3.3. Коэффициент технического использования. 39
2.3.4. Коэффициент сохранения эффективности. 40
3. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ НАДЕЖНОСТИ АППАРАТУРЫ АСОИУ 42
3.1. Модели потоков событий. 42
3.1.1. Простейший поток отказов. 42
3.1.2. Потоки Эрланга. 43
3.2. Законы распределения дискретных случайных величин. 44
3.2.1. Биномиальный закон распределения числа появления события А в независимых испытаниях. 44
3.2.2. Пуассоновское распределение появления событий 44
3.3. Законы распределения непрерывных случайных величин. 45
3.3.1. Экспоненциальное распределение. 45
3.3.2. Нормальное распределение. 47
3.3.3. Гамма-распределение. 48
3.4. Модели случайных процессов. 48
3.3.1. Марковские процессы.. 48
4. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ НЕВОССТАНАВЛИВАЕМОЙ АППАРАТУРЫ АСОИУ НА ЭТАПЕ ПРОЕКТИРОВАНИЯ.. 51
4.1. Составление логических схем. 51
4.2. Расчет надежности нерезервированной невосстанавливаемой системы.. 52
4.3. Учет влияния режимов работы элементов на надежность. 54
4.4. Расчет надежности невосстанавливаемых резервированных систем. 56
4.4.1. Резервирование с целой кратностью с постоянно включенным резервом или нагруженное резервирование замещением с абсолютно надежными переключателями 59
4.4.1.1. Общее резервирование. 59
4.4.1.2. Раздельное резервирование. 60
4.4.1.3. Общее резервирование с дробной кратностью 
. 60
4.4.2. Резервирование замещением ненагруженное и облегченное с абсолютно надёжными переключателями. 61
4.4.2.1.Общее ненагруженное резервирование замещением. 61
4.4.2.2. Облегченное резервирование замещением. 62
4.4.3. Резервирование с учетом надежности переключателей. 63
4.4.4. Скользящее резервирование. 63
5. РАСЧЕТ НАДЕЖНОСТИ РЕМОНТИРУЕМЫХ СИСТЕМ.. 65
5.1. Общая характеристика методов расчета надежности ремонтируемых систем 65
5.2. Вычисление функций готовности и простоя нерезервированных систем 66
5.3. Особенности расчета резервированных систем. 69
5.3.1. Ненагруженное резервирование с восстановлением. 69
5.3.2. Нагруженное резервирование замещением. 71
5.3. Расчет надежности восстанавливаемых систем, перерывы в работе которых в процессе эксплуатации недопустимы.. 73
5.4. Примеры решения типовых задач. 74
6. ОСНОВЫ МОДЕЛИРОВАНИЯ И РАСЧЕТА НАДЕЖНОСТИ ПРОГРАММНЫХ СРЕДСТВ 76
6.1. Модель анализа надежности программных средств. 76
6.2. Статистика ошибок ПО АСОИУ.. 77
6.3. Количественные характеристики надежности ПО АСОИУ.. 78
6.4. Модели надежности программного обеспечения. 79
6.4.1. О возможности построения априорных МНП.. 79
6.4.2. Непрерывные эмпирические модели надежности ПО (НЭМП) 80
6.4.3. Дискретные эмпирические модели надежности ПО (ДЭМП) 82
6.5. Способы обеспечения и повышения надежности ПО.. 84
6.5.1. Основы организации тестирования программ. 84
6.5.1.1. Особенности тестирования « белого ящика». 85
6.5.1.2. Особенности функционального тестирования ПО ( методы тестирования «черного ящика») 86
6.5.1.3. Организация процесса тестирования программного обеспечения. 87
6.5.2. Способы оперативного повышения надежности ПО.. 88
7. ОСНОВЫ ЭРГОНОМИКИ АСОИУ.. 91
7.1. Основные понятия и определения. 91
7.2. Классификация эргономических методов исследования. 92
7.3. Характеристика деятельности человека-оператора технических систем. 95
7.4. Влияние человека - оператора на надежность АСОИУ.. 96
7.4.1. Показатели безошибочности человека-оператора. 96
7.4.2. Способы борьбы с ошибками оператора. 97
7.5. Проектирование дружественных пользователю вычислительных систем. 99
7.5.1. Эргономика средств ввода информации. 100
7.5.2. Работа с дисплеями и требования к ним. 102
7.5.3. Организация компьютеризованных рабочих мест. 104
7.6. Организация диалога человека и ЭВМ.. 107
8. ОСНОВЫ ОРГАНИЗАЦИИ ИСПЫТАНИЙ АСОИУ НА НАДЕЖНОСТЬ 111
8.1. Виды испытаний на надежность. 111
8.2. Принципиальные особенности организации испытаний на надежность АСОИУ…………... 112
8.3. Основы организации определительных испытаний на надежность. 113
8.3.1. Точечные оценки показателей безотказности и ремонтопригодности 114
8.3.2. Оценка показателей надежности доверительным интервалом. 116
8.3.2.1. Определение доверительного интервала для средней наработки на отказ 116
8.3.2.2. Определение доверительного интервала для вероятности безотказной работы по числу обнаруженных при испытаниях отказов. 117
8.4. Основы организации контрольных испытаний. 117
9. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ ОБЕСПЕЧЕНИЯ КАЧЕСТВА ПРОМЫШЛЕННОЙ ПРОДУКЦИИ.. 121
9.1. Современная концепция обеспечения качества продукции. 121
9.2. Два подхода к контролю за качеством продукции. 123
ЗАКЛЮЧЕНИЕ. 126