Надежность – это свойство системы сохранять во времени в установленных границах значения всех параметров, характеризующих способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях эксплуатации.
Общие сведения о надежности систем
Для того чтобы содействовать созданию и эксплуатации надежных и безопасных технических и программных систем и измерять отдельные показатели их качества (в частности, функциональность, надежность, безопасность и др.), используются результаты исследований такой теоретической и прикладной науки, как надежность систем. Она предоставляет практикующим субъектам методы, с помощью которых можно прогнозировать, измерять и оценивать качество продукции, тем самым, минимизируя ошибки, дефекты и интенсивность отказов в компонентах систем.
Надежность является одним из важных условий безопасной работоспособности технических и программных систем. Надежностью объекта обычно называется его способность выполнять требуемые функции в заданных режимах и условиях. Надежность определяется оставшимися и не устраненными ошибками в отдельных компонентах системы. Одним из способов обеспечения надежности технических и программных систем является проведение их оценки.
Основы и цели оценки надежности систем
Оценка надежности технических и программных систем представляет собой процедуру определения значений показателей надежности системы. Осуществление этой процедуры происходит с использованием методов, в основе которых лежит вычисление данных значений по такой информации, как справочные данные о надежности элементов системы, данные о надежности аналогичных систем, данные о свойствах материалов и др.
Надежность системы оценивается на стадиях жизненного цикла и этапах видов работ, которые соответствуют этим стадиям. При этом большую роль играет программа обеспечения надежности системы. Она устанавливает следующие аспекты оценки надежности системы:
- цели оценки на каждом этапе видов работ;
- нормативные документы и методики, которые используются при оценке;
- сроки проведения оценки;
- исполнителей;
- порядок оформления, представления и контроля результатов оценки.
Процедура оценки надежности систем могут преследовать различные цели, которые изменяются при переходе от одного этапа видов работ к другому. Так, может потребоваться обоснование количественных требований по надежности к системе или ее элементам. Достаточно часто оценивается вероятность достижения требуемого уровня надежности системы в установленные сроки и при определенном объеме выделенных ресурсах.
Когда нужно обосновать выбор рационального варианта схемно-конструктивного построения технической системы, надежность вариантов оценивается в сравнении друг с другом. В результате оценки определяют достигнутый (ожидаемый) уровень надежности технических и программных систем и (или) их элементов. Также может проверяться эффективность предлагаемых и реализованных мер, направленных на повышение надежности технических и программных систем.
Общая схема оценки надежности систем
Оценка надежности технических и программных систем, как правило, состоит из последовательности следующих этапов:
- Идентификация система, которая подлежит оценке.
- Формулирование целей и задач оценки на данном этапе, а также определение номенклатуры и требуемых значений рассчитываемых показателей надежности системы.
- Выбор метода(ов) оценки, который(е) будет(ут) адекватным(и) специфике системы, целям оценки, наличию необходимой информации о системе и исходных данных для проведения оценки.
- Построение оценочных моделей для каждого показателя надежности системы.
- Получение и предварительная обработка исходных данных для оценки, вычисление значений показателей надежности системы и, в случае необходимости, их сопоставление с требуемыми.
- Оформление, представление и защита результатов оценки.
Идентификация системы для оценки ее надежности предполагает получение и анализ такой информации о системе, как назначение, области применения и функции, критерии качества функционирования, структура, состав, типовая модель эксплуатации системы и т.д. В качестве источников информации могут выступать конструкторская, технологическая, эксплуатационная и ремонтная документация. Полнота идентификации системы определяет выбор соответствующего метода оценки, который обеспечивает приемлемую точность при отсутствии части информации.
По принципам оценки свойств, которые составляют надежность технических и программных систем, различают следующие методы:
- методы прогнозирования - базируются на том факте, что для оценки ожидаемого уровня надежности системы используются данные о достигнутых значениях и выявленных тенденциях изменения показателей аналогичных систем;
- структурные методы оценки - базируются на предположении, что система является логической (структурно-функциональной) схемой, которая описывает зависимость состояний и переходов системы от состояний и переходов ее элементов;
- физические методы оценки - базируются на использовании математических моделей, которые описывают физические, химические и иные процессы, приводящие к отказам систем или к достижению ими предельного состояния.
Выбор метода оценки надежности конкретной системы зависит от поставленных целей оценки, требований к точности определения показателей надежности системы, наличия и/или возможности получения исходной информации и др. Адекватность выбранного метода оценки и созданных оценочных моделей целям и задачам оценки надежности системы характеризуют полнотой использования в оценке всей доступной информации, обоснованностью принятых допущений и предположений, их влиянием на показатели надежности.
