Понятия надежности и отказа системы (элемента)
Согласно действующему стандарту 27.002-89« Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения» любое состояние объекта относится к одному из нижеперечисленных: исправное, неисправное, работоспособное, неработоспособное, предельное.
Введем наиболее важные для дальнейшего изложения материала определения, приводимые в указанном стандарте.
Исправное состояние. Состояние объекта, при котором он соответствует всем требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.
Неисправное состояние. Состояние объекта, при котором он не соответствует хотя бы одному из требований нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.
Работоспособное состояние. Состояние объекта, при котором значения всех параметров, характеризующих способность выполнять заданные функции, соответствуют требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.
Неработоспособное состояние.Состояние объекта, при котором значение хотя бы одного параметра, характеризующего способность выполнять заданные функции, не соответствует требованиям нормативно-технической и (или) конструкторской (проектной) документации.
Предельное состояние. Состояние объекта, при котором его дальнейшая эксплуатация недопустима или нецелесообразна, либо восстановление его работоспособного состояния невозможно или нецелесообразно.
Надежность – свойство объекта сохранять во времени в установленных пределах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях применения, технического обслуживания, ремонтов, хранения и транспортирования.
Надежность – комплексное свойство, которое в зависимости от условий работы и назначения изделия определяется четырьмя составляющими: безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью, сохраняемостью.
Безотказность – свойство объекта непрерывно сохранять работоспособное состояние в течение некоторого времени в заданных условиях эксплуатации.
Долговечность - свойство объекта сохранять работоспособное состояние до наступления предельного состояния с необходимыми перерывами для технического обслуживания и ремонтов.
Ремонтопригодность - свойство объекта, заключающееся в приспособленности к поддержанию и восстановлению работоспособного состояния путем технического обслуживания и ремонта.
Сохраняемость - свойство объекта сохранять в заданных пределах значения параметров, характеризующих способность объекта выполнять требуемые функции, в течение и после хранения и (или) транспортирования.
Для АСОИУ наиболее важными составляющими надежности являются свойства безотказности и ремонтопригодности, поскольку ее моральное старение происходит, как правило, раньше физического, а транспортировке (до установки в систему) подвергаются только отдельные элементы (аппаратура ЭВМ), а не система в целом.
Используя метод декомпозиции при анализе надежности АСОИУ, будем рассматривать ее отдельные составляющие: аппаратурную надежность, надежность программного обеспечения, надежность подсистемы человек- оператор.
Следует отметить, что стандарт 27.002-89 в наибольшей степени определяет аппаратурную надежность объекта исследования (в нашем случае - АСОИУ), зависящую от технического состояния аппаратуры.
Надежность программного обеспечения определяется качеством алгоритмов и программ (см. п. 1.4).
Надежность подсистемы человек-оператор зависит от качества обслуживания системы оператором (см. п. 1.5).
Понятие надежность тесно связано с понятием отказ.
Отказ – событие, характеризующееся нарушением работоспособного состояния объекта. Рассматривая отказы АСОИУ, будем выделять отказы аппаратуры, отказы ПО, отказы подсистемы человек-оператор.
Повреждение - событие, заключающееся в нарушении исправного состояния объекта при сохранении работоспособного состояния.
Переход объекта из исправного состояния в неисправное не связан с отказом.
В ГОСТ введено еще одно понятие, отражающее состояние объекта - дефект.
Дефектом вГОСТ Р ИСО 9000-2000 называется каждое отдельное несоответствие объекта установленным нормам или требованиям. Дефект отражает состояние, отличное от отказа. В соответствии с определением отказа, как события, заключающегося в нарушении работоспособности, предполагается, что до появления отказа объект был работоспособен. Отказ может быть следствием развития неустраненных повреждений или наличия дефектов.
Отказы аппаратуры можно классифицировать по различным признакам, выбор которых зависит от конкретного устройства и его назначения в системе, от полноты располагаемой информации об отказах и т.д. (см. табл. 1.1) [1.4].
Исследования в области надежности на протяжении первых десятилетий становления науки были посвящены анализу аппаратурных отказов. Исследования надежности программного обеспечения и надежности человека-оператора автоматизированных систем активно развиваются лишь в последние 20-25 лет. При этом делаются попытки перенесения некоторых положений из области аппаратурной надежности на изучаемые нетехнические аспекты, что является не всегда корректным.
Таблица 1.1
Классификация аппаратурных отказов
| Классификационный признак | Вид отказа | Определение |
| По характеру изменения параметров объекта - случайного процесса B(t) | Внезапный Постепенный | Отказ характеризуется скачкообразным изменением составляющих вектора B(t) Отказ характеризуется постепенным изменением составляющих вектора B(t) |
| По степени нарушения функционирования | Полный Частичный | Отказ, после которого функционирование полностью прекращается Отказ, приводящий к снижению эффективности работы системы |
| По устойчивости (во времени) состояния неработоспособности | Устойчивый Самоустраняю-щийся (сбой) | |
| По связи с предыдущим отказом | Первичный (независимый) Вторичный (зависимый) | Отказ, не являющийся следствием ранее возникших отказов Отказ, являющийся следствием ранее возникших отказов |
| По наличию внешних проявлений | Явный Неявный | Отказ обнаруживается непосредственно после его возникновения Отказ не обнаруживается непосредственно после его возникновения |