1 ТЕМА 6. Заключительные стадии жизненного цикла ИС. Лекция 27. Надежность ИС.

2 Понятие надежности ИС Надежность – комплексное свойство системы, состоящее в ее способности выполнить заданные функции, сохраняя свои основные характеристики в установленных пределах. Надежность – комплексное свойство системы, состоящее в ее способности выполнить заданные функции, сохраняя свои основные характеристики в установленных пределах. Особенности ИС с точки зрения надежности: Особенности ИС с точки зрения надежности: многофункциональность; многофункциональность; разнородность элементов; разнородность элементов; множественность связей; множественность связей; возможность возникновения критических ситуаций. возможность возникновения критических ситуаций.

3 Надежность функциональных подсистем ИС Функциональная подсистема ИС представляет собой комплекс экономических задач с высокой степенью информационных обменов между задачами. Функциональная подсистема ИС представляет собой комплекс экономических задач с высокой степенью информационных обменов между задачами. Функциональная подсистема (ФП) ИС – совокупность технических, программных и человеко-машинных элементов ИС, выделяемая из всего состава ИС по признаку участия в выполнении некоторой функции системы. Функциональная подсистема (ФП) ИС – совокупность технических, программных и человеко-машинных элементов ИС, выделяемая из всего состава ИС по признаку участия в выполнении некоторой функции системы. Анализ надежности ИС в реализации ее функций проводят по каждой ФП ИС в отдельности с учетом уровня надежности входящих в нее элементов. Анализ надежности ИС в реализации ее функций проводят по каждой ФП ИС в отдельности с учетом уровня надежности входящих в нее элементов.

4 Вопросы надежности в проектной документации Согласно ГОСТ в ТЗ в разделе «Требования к системе в целом» указывают требования к надежности системы: состав и количественные значения показателей надежности для системы в целом или ее подсистем; состав и количественные значения показателей надежности для системы в целом или ее подсистем; перечень аварийных ситуаций, по которым должны быть регламентированы требования к надежности, и значения соответствующих показателей; перечень аварийных ситуаций, по которым должны быть регламентированы требования к надежности, и значения соответствующих показателей; требования к надежности технических средств и программного обеспечения; требования к надежности технических средств и программного обеспечения; требования к методам оценки и контроля показателей надежности на разных стадиях создания системы в соответствии с действующими нормативно-техническими документами. требования к методам оценки и контроля показателей надежности на разных стадиях создания системы в соответствии с действующими нормативно-техническими документами.

5 Факторы уровня надежности Уровень надежности зависит от: состава и уровня надежности используемых технических средств, их взаимосвязи (КТС ИС); состава и уровня надежности используемых технических средств, их взаимосвязи (КТС ИС); режимов технической эксплуатации КТС ИС; режимов технической эксплуатации КТС ИС; состава и уровня надежности используемых программных средств, их содержания и взаимосвязи (ПО ИС); состава и уровня надежности используемых программных средств, их содержания и взаимосвязи (ПО ИС); уровня квалификации персонала, организации работы и уровня надежности действий персонала ИС; уровня квалификации персонала, организации работы и уровня надежности действий персонала ИС; рациональности распределения задач, решаемых системой, между КТС ИС, ПО ИС и персоналом ИС; рациональности распределения задач, решаемых системой, между КТС ИС, ПО ИС и персоналом ИС; степени использования различных видов резервирования (структурного, информационного, временного, алгоритмического, функционального); степени использования различных видов резервирования (структурного, информационного, временного, алгоритмического, функционального); степени использования методов и средств технической диагностики. степени использования методов и средств технической диагностики.

6

7 Надежность технических средств электронно- вычислительной техники определяется: техническими характеристиками аппаратных средств; техническими характеристиками аппаратных средств; качеством сборки и правильностью эксплуатации; качеством сборки и правильностью эксплуатации; техническими характеристиками работоспособности периферийных устройств; техническими характеристиками работоспособности периферийных устройств; обеспеченностью расходными материалами. обеспеченностью расходными материалами.

8 Надежность технических средств коммуникационной инфраструктуры определяется: качеством каналов связи; качеством каналов связи; качеством коммутационных устройств; качеством коммутационных устройств; наличием и соблюдением протоколов обмена данными; наличием и соблюдением протоколов обмена данными; балансом интенсивности потока отказов в сетях передачи данных и интенсивности восстановления их способности к передаче данных при заданных объемах и скоростях. балансом интенсивности потока отказов в сетях передачи данных и интенсивности восстановления их способности к передаче данных при заданных объемах и скоростях.

9 Надежность программного обеспечения определяется: применением лицензионных программных продуктов с соответствующей гарантией фирмы- изготовителя; применением лицензионных программных продуктов с соответствующей гарантией фирмы- изготовителя; соответствием возможности технических средств вычислительной техники потребностям программного обеспечения; соответствием возможности технических средств вычислительной техники потребностям программного обеспечения; применением программных средств защиты информации от преднамеренного и непреднамеренного искажения. применением программных средств защиты информации от преднамеренного и непреднамеренного искажения.

10 Надежность человеко-машинных интерфейсов определяется : их эргономическими характеристиками; их эргономическими характеристиками; сервисными возможностями; сервисными возможностями; уровнем требований к квалификации пользователей; уровнем требований к квалификации пользователей; возможностью взаимодействия с другими сетевыми технологиями. возможностью взаимодействия с другими сетевыми технологиями.

11 Понятие сбоя системы Сбоем функционирования ИС называется событие, состоящее в кратковременном нарушении процесса решения задачи. Сбоем функционирования ИС называется событие, состоящее в кратковременном нарушении процесса решения задачи. Причинами сбоя функционирования ИС являются: Причинами сбоя функционирования ИС являются: сбой компонента КТС; сбой компонента КТС; отказ компонента ПО, имеющего резерв; отказ компонента ПО, имеющего резерв; ошибка пользователя; ошибка пользователя; ситуационная ошибка, обусловленная конструктивной недоработкой в ПО. ситуационная ошибка, обусловленная конструктивной недоработкой в ПО. Для восстановления функционирования ИС после сбоя необходимо возобновить решение задачи с помощью процедур, указанных в эксплуатационной документации. Для восстановления функционирования ИС после сбоя необходимо возобновить решение задачи с помощью процедур, указанных в эксплуатационной документации.

12 Понятие отказа системы Отказом функционирования ИС называется событие, состоящее в устойчивом нарушении процесса решения задачи пользователя. Отказом функционирования ИС называется событие, состоящее в устойчивом нарушении процесса решения задачи пользователя. Причинами отказа могут быть: Причинами отказа могут быть: отказы компонентов КТС, входящих в рабочую конфигурацию ИС, отказы компонентов КТС, входящих в рабочую конфигурацию ИС, ошибки, обусловленные конструктивной недоработкой в компонентах ПО, не устраняемой пользователем с помощью средств и процедур восстановления работоспособности, указанных в эксплуатационной документации. ошибки, обусловленные конструктивной недоработкой в компонентах ПО, не устраняемой пользователем с помощью средств и процедур восстановления работоспособности, указанных в эксплуатационной документации. Под конструктивной недоработкой понимается ошибка, возникшая в процессе проектирования, конструирования или изготовления компонентов ИС и содержащаяся в технических, программных средствах, данных или в эксплуатационной документации. Под конструктивной недоработкой понимается ошибка, возникшая в процессе проектирования, конструирования или изготовления компонентов ИС и содержащаяся в технических, программных средствах, данных или в эксплуатационной документации.

13 Аварийные ситуации в ИС Программно- аппаратный комплекс Персонал 1) отказы, сбои, внешние помехи 2) несовместимость компонентов комплекса; 3) вирусные атаки. 1) нарушение регламента работ; 2) неумение, невнимание; 3) отсутствие технической поддержки; 4) несанкционированный доступ. Аварийная ситуация заключается в долговременном отклонении ИС от нормального режима функционирования.

14 Признаки аварийной ситуации в ИС полное или частичное прекращение выполнения функциональных задач; полное или частичное прекращение выполнения функциональных задач; нештатный режим работы системы, связанный с изменением нормальной последовательности действий; нештатный режим работы системы, связанный с изменением нормальной последовательности действий; попытка решения двух или более задач с одновременным обращением к одним и тем же ресурсам; попытка решения двух или более задач с одновременным обращением к одним и тем же ресурсам; отсутствие подтверждения полномочий, повлекшее нарушение завершенности и точности передачи транзакций и информации; отсутствие подтверждения полномочий, повлекшее нарушение завершенности и точности передачи транзакций и информации; несвоевременность получения пользователями запрашиваемой информации и ее неадекватность; несвоевременность получения пользователями запрашиваемой информации и ее неадекватность; полная или частичная потеря информации; полная или частичная потеря информации; несанкционированный доступ к системе, предумышленное искажение или уничтожение информации; несанкционированный доступ к системе, предумышленное искажение или уничтожение информации; расхождение между запросами пользователей и фактическими возможностями системы. расхождение между запросами пользователей и фактическими возможностями системы.

15 Свойства надежности Безотказность – свойство объекта сохранять работоспособность в течение некоторого времени или вплоть до выполнения объема работы без вынужденных перерывов. Безотказность – свойство объекта сохранять работоспособность в течение некоторого времени или вплоть до выполнения объема работы без вынужденных перерывов. Ремонтопригодность – приспособленность объекта к проведению работ по его обслуживанию и ремонту. Ремонтопригодность – приспособленность объекта к проведению работ по его обслуживанию и ремонту. Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность в течение определенного времени или вплоть до выполнения определенного объема работ при условии проведения технического обслуживания. Долговечность – свойство объекта сохранять работоспособность в течение определенного времени или вплоть до выполнения определенного объема работ при условии проведения технического обслуживания.

16 Показатели надежности Показатели надежности характеризуют надежность реализации функций системы и опасность возникновения в системе аварийных ситуаций. Показатели надежности характеризуют надежность реализации функций системы и опасность возникновения в системе аварийных ситуаций. Описание надежности ИС по функциям (по ФП ИС) осуществляют, с одной стороны: Описание надежности ИС по функциям (по ФП ИС) осуществляют, с одной стороны: по отдельным свойствам надежности с помощью единичных показателей; по отдельным свойствам надежности с помощью единичных показателей; по нескольким свойствам надежности с помощью комплексных показателей. по нескольким свойствам надежности с помощью комплексных показателей.

17 Единичные показатели безотказности средняя наработка системы на отказ в выполнении i-й функции (средняя наработка на отказ i-й ФП ИС) Т о ; средняя наработка системы на отказ в выполнении i-й функции (средняя наработка на отказ i-й ФП ИС) Т о ; вероятность безотказного выполнения системой i-й функции (вероятность безотказной работы i-й ФП ИС) в течение заданного времени τ – Р σi ; вероятность безотказного выполнения системой i-й функции (вероятность безотказной работы i-й ФП ИС) в течение заданного времени τ – Р σi ; интенсивность отказов системы в выполнении i-й функции (интенсивность отказов i-й ФП ИС) λ i. интенсивность отказов системы в выполнении i-й функции (интенсивность отказов i-й ФП ИС) λ i.

18 Единичные показатели ремонтопригодности среднее время восстановления способности системы к выполнению i-й функции после отказа (среднее время восстановления i-й ФП ИС) Тв i ; среднее время восстановления способности системы к выполнению i-й функции после отказа (среднее время восстановления i-й ФП ИС) Тв i ; вероятность восстановления в течение заданного времени способности системы к выполнению i-й функции после отказа (вероятность восстановления i-й ФП ИС за время τ) P вi (τ). вероятность восстановления в течение заданного времени способности системы к выполнению i-й функции после отказа (вероятность восстановления i-й ФП ИС за время τ) P вi (τ).

19 Комплексные показатели безотказности и ремонтопригодности Коэффициент готовности системы к выполнению i-й функции (коэффициент готовности i-й ФП ИС) K Zi ; Коэффициент готовности системы к выполнению i-й функции (коэффициент готовности i-й ФП ИС) K Zi ; коэффициент технического использования системы по i-й функции (коэффициент технического использования i-й ФП ИС) – К ТСi ; коэффициент технического использования системы по i-й функции (коэффициент технического использования i-й ФП ИС) – К ТСi ; коэффициент сохранения эффективности системы по i-й функции (коэффициент сохранения эффективности i-й ФП ИС) – К эфi. коэффициент сохранения эффективности системы по i-й функции (коэффициент сохранения эффективности i-й ФП ИС) – К эфi.

20 Показатели долговечности Основные единичные показатели долговечности: средний ресурс i-й подсистемы ИС T pi ; средний ресурс i-й подсистемы ИС T pi ; средний срок службы i-й подсистемы ИС Т ссi. средний срок службы i-й подсистемы ИС Т ссi. Показатели долговечности вводят, если по условиям функционирования системы ремонт или замена отказавших или выработавших свой ресурс (срок службы) технических средств, необходимых для выполнения функций системы, невозможны без капитального или среднего ремонта или без реконструкции и замены системы.

21 Описание надежности ИС по аварийным ситуациям Комплексные показатели надежности: средняя наработка системы до возникновения в ней j-ой аварийной ситуации при нормальных условиях функционирования ИС - T aвj ; средняя наработка системы до возникновения в ней j-ой аварийной ситуации при нормальных условиях функционирования ИС - T aвj ; вероятность возникновения в системе j-й аварийной ситуации в течение заданного времени τ при нормальных условиях функционирования ИС Q j (τ); вероятность возникновения в системе j-й аварийной ситуации в течение заданного времени τ при нормальных условиях функционирования ИС Q j (τ); вероятность возникновения в системе j-й аварийной ситуации в результате воздействия s-го экстремального фактора φ s - Q j (φ s ). вероятность возникновения в системе j-й аварийной ситуации в результате воздействия s-го экстремального фактора φ s - Q j (φ s ). вероятность отсутствия (невозникновения) в системе j-й аварийной ситуации в течение заданного времени τ при нормальных условиях функционирования ИС Р j (τ); вероятность отсутствия (невозникновения) в системе j-й аварийной ситуации в течение заданного времени τ при нормальных условиях функционирования ИС Р j (τ); вероятность отсутствия (невозникновения) в системе j-й аварийной ситуации в результате воздействия s-го экстремального фактора φ s - P j (φ s ). вероятность отсутствия (невозникновения) в системе j-й аварийной ситуации в результате воздействия s-го экстремального фактора φ s - P j (φ s ).

22

23 Исходные данные для определения требований надежности Виды и критерии отказов по всем функциям системы; Виды и критерии отказов по всем функциям системы; уровень эффективности по всем функциям системы и величины ущербов по всем видам отказов; уровень эффективности по всем функциям системы и величины ущербов по всем видам отказов; состав технических, программных и человеко- машинных элементов, участвующих в выполнении каждой функции системы; состав технических, программных и человеко- машинных элементов, участвующих в выполнении каждой функции системы; возможные пути повышения надежности для каждой ФП ИС и связанные с ними затраты; возможные пути повышения надежности для каждой ФП ИС и связанные с ними затраты; возможные пути снижения опасности возникновения аварийных ситуаций и связанные с ними затраты на противоаварийные мероприятия. возможные пути снижения опасности возникновения аварийных ситуаций и связанные с ними затраты на противоаварийные мероприятия.

24 Виды оценки надежности ИС Вид оценкиСтадия ЖЦЦель оценки Проектная (априорная) ПредпроектнаяПроектнаяРеализация Прогнозирование ожидаемого уровня надежности ИС Экспериментальная (апостериорная) Ввод в эксплуатацию Определение фактически достигнутого уровня надежности ИС, проверка его соответствия требованиям, установленным в ТЗ.

25 Проектная оценка надежности Проектную оценку надежности ИС в зависимости от особенностей системы и стадии ее создания проводят с учетом свойств: только комплекса технических средств ИС; только комплекса технических средств ИС; КТС ИС и персонала ИС; КТС ИС и персонала ИС; КТС ИС и программного обеспечения ИС; КТС ИС и программного обеспечения ИС; КТС ИС, ПО ИС и персонала ИС. КТС ИС, ПО ИС и персонала ИС.

26 Этап ЖЦЭлементы ИС Цель оценки Предпроектное обследование КТС ИС Предварительное определение состава и структуры КТС ИС Эскизное проектирование КТС ИС; персонал ИС Определение целесообразного уровня автоматизации управления объектом, распределения задач между техническими средствами и персоналом ИС в выполнении функций системы. Техническое проектирование КТС ИС; ПО ИС Уточнение состава и структуры КТС ИС, определение требований к надежности. Рабочее проектирование КТС ИС; ПО ИС; персонал ИС Уточнение взаимодействия компонентов ИС в реализации функций системы

27 Методы проведения проектной оценки надежности Аналитические Аналитические Методы вероятностного моделирования Методы вероятностного моделирования Комбинированные (сочетание аналитических методов и методов моделирования) Комбинированные (сочетание аналитических методов и методов моделирования) Экспертные Экспертные

28 Экспериментальная оценка надежности Экспериментальная оценка надежности ИС учитывает совместное воздействие на уровень надежности системы следующих факторов: КТС ИС; КТС ИС; ПО ИС; ПО ИС; действия персонала ИС; действия персонала ИС; реально воздействующие факторы внешней среды; реально воздействующие факторы внешней среды; режимы и параметры технической эксплуатации; режимы и параметры технической эксплуатации; режимы функционирования системы; режимы функционирования системы; внешние помехи. внешние помехи.

29 Методы экспериментальной оценки надежности Экспериментальную оценку надежности АЭИС допускается проводить: путем организации и проведения специальных испытаний на надежность всех ее компонентов; путем организации и проведения специальных испытаний на надежность всех ее компонентов; путем сбора и обработки статистических данных о надежности ИС и ее компонентов в условиях опытного и промышленного функционирования; путем сбора и обработки статистических данных о надежности ИС и ее компонентов в условиях опытного и промышленного функционирования; расчетно-экспериментальными методами. расчетно-экспериментальными методами.

30 Перечень работ по обеспечению надежности ИС анализ состава и содержания функций разрабатываемой ИС; анализ состава и содержания функций разрабатываемой ИС; определение конкретного содержания понятия «отказ» и критериев отказа по каждому виду отказов для всех функций системы; определение конкретного содержания понятия «отказ» и критериев отказа по каждому виду отказов для всех функций системы; анализ аварийных ситуаций в ИС; анализ аварийных ситуаций в ИС; определение конкретного содержания понятия «аварийная ситуация» для данной ИС и критериев аварийной ситуации по каждой из рассматриваемых ситуаций; определение конкретного содержания понятия «аварийная ситуация» для данной ИС и критериев аварийной ситуации по каждой из рассматриваемых ситуаций; выбор состава показателей надежности по всем функциям, структурным компонентам ИС и аварийным ситуациям и определение требований к уровню их значений; выбор состава показателей надежности по всем функциям, структурным компонентам ИС и аварийным ситуациям и определение требований к уровню их значений; выбор методов оценки надежности ИС и ее компонентов на различных стадиях ее создания и функционирования; выбор методов оценки надежности ИС и ее компонентов на различных стадиях ее создания и функционирования; проведение проектной оценки надежности ИС при разработке технического проекта системы; проведение проектной оценки надежности ИС при разработке технического проекта системы; определение режимов и параметров технической эксплуатации ИС. определение режимов и параметров технической эксплуатации ИС.