Инженерное дело

Надёжность аппаратно-программных комплексов. Учебное пособие

год издания — 2005, кол-во страниц — 479, ISBN — 5-469-00102-4, тираж — 4000, язык — русский, тип обложки — твёрд. 7БЦ матов., масса книги — 550 гр., издательство — Питер

КНИГА СНЯТА С ПРОДАЖИ

Р е ц е н з е н т ы:
Кафедра «Системный анализ и управление» СПбГПУ
Половко А. М., д-р техн. наук, проф., засл. деятель науки и техники РФ

Формат 70x100 1/16

В учебном пособии даётся систематическое изложение аналитических методов оценки надёжности аппаратно-программных комплексов и практических методов обеспечения надёжности. Данная книга является усовершенствованным вариантом учебного пособия Г. Н. Черкесова «Основы теории надёжности АСУ», которое было опубликовано в 1975 году и прошло многолетнюю апробацию в учебном процессе СПбГТУ и других вузов.

Рекомендовано Министерством образования Российской Федерации в качестве учебного пособия по дисциплине «Надёжность, эргономика и качество» для студентов высших учебных заведений, обучающихся по направлению подготовки дипломированных специалистов 654600 «Информатика и вычислительная техника» и направлению подготовки бакалавров и магистров 552800 «Информатика и вычислительная техника».

Предисловие	11
Введение	13
От издательства	16

Глава 1. Основные понятия	17

1.1. Надёжность	17
1.2. Работоспособность. Отказ. Неисправность. Восстановление	18
1.3. Безотказность. Ремонтопригодность. Сохраняемость. Долговечность	20
1.4. Система и элемент	22
1.5. Критерии и показатели надёжности	23
1.5.1. Невосстанавливаемые изделия	25
1.5.2. Восстанавливаемые изделия	28
Список литературы	33
Вопросы для самоконтроля	34

Глава 2. Факторы, влияющие на надёжность аппаратно-программного комплекса	35

2.1. Общие сведения	35
2.2. Климатические факторы	36
2.2.1. Характеристика влияния климатических факторов	36
2.2.2. Защита изделий от климатических воздействий	41
2.3. Ударно-вибрационные факторы	42
2.3.1. Характеристика вибрационных факторов	43
2.3.2. Последствия воздействий механических нагрузок	45
2.3.3. Защита изделий от воздействия механических нагрузок	45
2.4. Профилактическое обслуживание	46
2.4.1. Классификация методов профилактики	46
2.4.2. Виды профилактических работ	48
2.4.3. Характеристики и оптимизация профилактического
обслуживания	49
2.5. Тренировки, отработочные и предпусковые испытания	49
2.6. Контроль качества и входной контроль надёжности	51
2.7. Уровень автоматизации проектирования	52
2.8. Факторы, влияющие на надёжность ПО	53
Список литературы	55
Вопросы для самоконтроля	56

Глава 3. Надёжность элемента	57

3.1. Модели надёжности невосстанавливаемого элемента с учётом
условий эксплуатации	57
3.1.1. Понятие о математической модели надёжности	57
3.1.2. Модели безотказности элемента	58
3.1.3. Учёт условий эксплуатации	64
3.2. Модели надёжности восстанавливаемого элемента	66
3.2.1. Модели безотказности	66
3.2.2. Характеристики потоков отказов	69
3.2.3. Модели восстанавливаемости	73
3.2.4. Модели контроля и диагностирования	75
3.3. Расчёт показателей надёжности	76
3.3.1. Марковская модель	76
3.3.2. Полумарковская модель	78
Список литературы	81
Вопросы для самоконтроля	82

Глава 4. Надёжность последовательных систем	83

4.1. Основные расчётные соотношения для показателей безотказности	83
4.1.1. Модели надёжности	83
4.1.2. Понятие о последовательном соединении элементов	84
4.1.3. Расчётные формулы для показателей безотказности	86
4.2. Нормирование надёжности	88
4.3. Расчёт комплексных показателей надёжности	91
4.3.1. Марковская модель, идеальный контроль	91
4.3.2. Марковская модель, неидеальный контроль	95
4.3.3. Полумарковская модель, идеальный контроль, ненагруженный
режим	96
4.3.4. Полумарковская модель, неидеальный контроль,
ненагруженный режим	96
Список литературы	97
Вопросы для самоконтроля	97

Глава 5. Способы повышения надёжности	98

5.1. Основные этапы и программа обеспечения надёжности	98
5.2. Способы повышения надёжности последовательных систем	101
5.2.1. Уменьшение наработки	102
5.2.2. Уменьшение интенсивности отказов	102
5.2.3. Улучшение восстанавливаемости	103
5.2.4. Резервирование (введение избыточности)	104
5.3. Виды резервирования	105
5.3.1. Структурное резервирование	105
5.3.2. Функциональное резервирование	106
5.3.3. Временное резервирование (резервирование времени)	106
5.3.4. Информационное резервирование	108
5.3.5. Алгоритмическое резервирование	109
5.4. Методы структурного и временного резервирования	109
5.4.1. Методы структурного резервирования	109
5.4.2. Методы временного резервирования	112
5.5. Методы и технология обеспечения надёжности программных
комплексов	114
5.5.1. Основные направления обеспечения надёжности программных
комплексов	114
5.5.2. Правила обеспечения отказоустойчивости	118
5.5.3. Уровни деградации, парируемые неисправности и ошибки	119
5.5.4. Уровни защиты от неисправностей	120
5.5.5. Методы, средства и процедуры парирования ошибок и
неисправностей	121
5.5.6. Методы обеспечения сохранности данных	124
Список литературы	124
Вопросы для самоконтроля	125

Глава 6. Надёжность невосстанавливаемых резервированных систем	126

6.1. Модели и методы анализа надёжности систем с
последовательно-параллельным соединением элементов	126
6.1.1. Исчисление вероятностей в схеме независимых событий	127
6.1.2. Марковская модель	129
6.1.3. Композиция распределений	132
6.2. Расчёт надёжности систем с последовательно-параллельной
структурой	133
6.2.1. Принцип декомпозиции	133
6.2.2. Схемы резервирования систем с
последовательно-параллельной структурой	136
6.2.3. Основное свойство резервирования. Сравнение способов
резервирования	140
6.2.4. Учёт надёжности переключателей резерва	143
6.2.5. Учёт характеристик системы контроля и диагностирования	146
6.3. Расчёт надёжности систем со сложной структурой	160
6.3.1. Метод перебора гипотез	161
6.3.2. Метод эквивалентных схем	163
6.3.3. Логико-вероятностный метод	165
6.4. Расчёт надёжности систем при двух типах отказов	168
Список литературы	170
Вопросы для самоконтроля	171

Глава 7. Надёжность восстанавливаемых резервированных систем	172

7.1. Модели надёжности восстанавливаемых резервированных систем	172
7.2. Методы анализа надёжности восстанавливаемых резервированных
систем	174
7.2.1. Методы исчисления вероятностей. Методы анализа сложных
структур	174
7.2.2. Метод, основанный на использовании обыкновенных
дифференциальных уравнений Колмогорова	175
7.2.3. Метод, основанный на использовании интегральных уравнений	177
7.3. Расчёт надёжности систем с последовательно-параллельной
структурой	180
7.3.1. Марковская модель надёжности	181
7.3.2. Полумарковская модель надёжности	189
7.4. Расчёт надёжности систем со сложной структурой	198
7.4.1. Коэффициент готовности систем	199
7.4.2. Средняя наработка системы до отказа	199
7.4.3. Средняя наработка на отказ	203
7.4.4. Вероятность безотказной работы	205
7.5. Учёт конечного времени подключения резерва	207
7.6. Расчёт надёжности систем с ветвящейся структурой	212
7.6.1. Постановка задачи	212
7.6.2. Расчёт надёжности и выбор структурных параметров
многосвязных систем при полном оповещении о состоянии сети	218
7.6.3. Расчёт надёжности многосвязных систем при неполном
оповещении о состоянии сети	224
7.6.4. Распределение числа работоспособных ветвей при полном
оповещении о состоянии сети	228
7.6.5. Распределение числа работоспособных ветвей при неполном
оповещении о состоянии сети	233
Список литературы	236
Вопросы для самоконтроля	237

Глава 8. Надёжность систем с резервом времени	238

8.1. Особенности систем с резервом времени и показатели их
надёжности	238
8.2. Одноканальные системы с мгновенно пополняемым резервом времени
(класс GG11)	241
8.2.1. Восстанавливаемый элемент	241
8.2.2. Последовательная система	250
8.3. Одноканальные системы с непополняемым резервом времени	251
8.3.1. Восстанавливаемый элементе необесценивающими отказами	251
8.3.2. Последовательная система с необесценивающими отказами	262
8.3.3. Восстанавливаемый элемент с обесценивающими отказами	265
8.3.4. Система с периодическим контролем работоспособности	272
8.4. Многоканальные системы с непополняемым резервом времени	275
8.5. Многофазные системы	283
8.5.1. Расчёт показателей безотказности двухфазной системы	285
8.5.2. Расчёт коэффициента готовности двухфазной системы	292
8.5.3. Расчёт коэффициента готовности многофазной системы при
одинаковой производительности устройств	298
Список литературы	300
Вопросы для самоконтроля	301

Глава 9. Надёжность систем с ограниченным ЗИП	302

9.1. Постановка задачи	302
9.2. Расчёт показателей достаточности комплекта одиночного ЗИП	308
9.2.1. Периодическое пополнение (α = 1)	309
9.2.2. Пополнение с экстренными доставками (α = 2)	309
9.2.3. Пополнение по уровню (α = 3)	311
9.2.4. Непрерывное пополнение (α = 4)	313
9.3. Расчёт надёжности однофункциональных систем с одиночным ЗИП при
периодическом пополнении запасов	314
9.4. Расчёт надёжности многофункциональных систем с одиночным или
групповым ЗИП при периодическом пополнении запасов	320
9.4.1. Приближённые оценки первого типа	321
9.4.2. Приближённые оценки второго типа	321
9.4.3. Точные методы расчёта надёжности	322
9.4.4. Расчётные формулы для типовых структур	324
9.5. Расчёт надёжности многофункциональных систем при непрерывном
пополнении запасов	338
9.6. Оптимизация комплекта ЗИП	346
9.6.1. Оптимизация комплекта ЗИП-О по показателям достаточности	347
9.6.2. Оптимизация комплекта ЗИП-О по показателям надёжности при
заданных способах пополнения запасов	353
9.6.3. Оптимизация комплекта ЗИП-О по показателям надёжности при
варьировании стратегии пополнения запасов	355
Список литературы	357
Вопросы для самоконтроля	358

Глава 10. Оценка надёжности АПК с учётом характеристик программного и информационного обеспечения	359

10.1. Постановка задачи	359
10.2. Общая схема проектной оценки надёжности программного комплекса	361
10.2.1. Расчёт исходного числа дефектов	361
10.2.2. Расчёт остаточного числа дефектов после автономной
отладки	362
10.2.3. Расчёт остаточного числа дефектов после комплексной
отладки	363
10.2.4. Оценка вероятности проявления дефекта при однократном
выполнении ФСО	363
10.2.5. Оценка вероятности проявления дефектов при многократном
выполнении ФСО	364
10.2.6. Оценка характеристик потоков инициирующих событий	365
10.2.7. Оценка показателей надёжности системы с учётом
случайного потока инициирующих событий	365
10.3. Факторные модели	365
10.3.1. Модели распределения числа дефектов в алгоритмах и базах
данных	365
10.3.2. Модели распределения дефектов в базах данных	366
10.3.3. Модели эффективности отладки	367
10.3.4. Модели потоков инициирующих событий	371
10.4. Проектная оценка надёжности программного комплекса при
выполнении ФСО	372
10.4.1. Вероятность проявления дефекта при однократном
выполнении ФСО	372
10.4.2. Вероятность проявления дефекта при многократном
выполнении ФСО	374
10.4.3. Вероятность безотказной работы ПК в режиме МКЦП при
случайном потоке инициирующих событий	375
10.4.4. Учёт процедур парирования ошибок	375
10.5. Пример проектной оценки надёжности программного комплекса	376
10.5.1. Краткое описание аппаратно-программного комплекса	376
10.5.2. Оценка исходного числа дефектов	377
10.5.3. Оценка числа дефектов ФПО по подсистемам до автономной
отладки	379
10.5.4. Оценка остаточного числа дефектов после автономной
отладки	380
10.5.5. Оценка остаточного числа дефектов после комплексной
отладки	382
10.5.6. Оценка вероятности проявления дефекта при однократном и
многократном выполнении ФСО после КО	384
10.5.7. Поток инициирующих событий	388
10.5.8. Вероятность безотказной работы ПК	388
10.6. Оценка надёжности программного комплекса по результатам
отладки и нормальной эксплуатации	390
Список литературы	400
Вопросы для самоконтроля	402

Глава 11. Практические методы статистической оценки надёжности	403

11.1. Роль эксперимента в оценке надёжности	403
11.2. Классификация методов статистических испытаний надёжности	404
11.3. Задачи определительных испытаний	407
11.4. Оценка вероятности отказа по биномиальному плану. Точечная
оценка. Доверительные интервалы	410
11.5. Оценка параметра экспоненциального распределения. Точечная
оценка. Доверительный интервал	416
11.6. Постановка задачи контроля надёжности	424
11.7. Контроль надёжности по однократной выборке	427
11.8. Последовательный контроль надёжности	431
Список литературы	436
Вопросы для самоконтроля	437

Математическое приложение	439

П1. Преобразование Лапласа-Карсона и Лапласа-Стилтьеса	439
П2. Вычисление вычетов	440
ПЗ. Тауберовы теоремы	441
П4. Вывод формул для потоков случайных событий	442
П4.1. Вывод формул для простейшего потока	442
П4.2. Вывод формул нестационарного пуассоновского потока	444
П4.3. Теоремы об асимптотическом поведении функции интенсивности
и ведущей функции рекуррентного потока	446
П4.4. Вывод формул обобщённого пуассоновского потока	447
П5. Модифицированный логико-вероятностный метод. Основные теоремы	449
П6. Методы математической статистики	453
П6.1. Точечное оценивание параметров распределений	453
П6.2. Интервальное оценивание параметров распределений	460
П6.3. Проверка параметрических гипотез	462
П6.4. Критерии согласия	466
П7. Таблицы стандартных распределений	470
Список литературы	473

Алфавитный указатель	474

Книги на ту же тему

Инженерная надёжность и расчёт на долговечность, Хевиленд Р., 1966
Надёжность технических систем с временной избыточностью, Черкесов Г. Н., 1974
Математическая теория надёжности, Барлоу Р., Прошан Ф., 1969
Основы теории надёжности. — 2-е изд., перераб. и доп., Половко А. М., Гуров С. В., 2006
Теория передачи дискретной информации: Учебник для вузов связи, Шварцман В. О., Емельянов Г. А., 1979
Теплообмен в радиоэлектронных аппаратах, Дульнев Г. Н., Семяшкин Э. М., 1968
Элементы теории надёжности для проектирования технических систем, Райкин А. Л., 1967
Надёжность и эффективность радиоэлектронных устройств, Васильев Б. В., Козлов Б. А., Ткаченко Л. Г., 1964
Анализ опасностей промышленных систем человек-машина-среда и основы защиты: учебное пособие, Переездчиков И. В., 2011
Автоматическая проверка оборудования самолётов и ракет, Боднер В. А., ред., 1962
Управление запасами, Рыжиков Ю. И., 1969
Проблема моментов Маркова и экстремальные задачи. (Идеи и проблемы П. Л. Чебышева и А. А. Маркова и их дальнейшее развитие), Крейн М. Г., Нудельман А. А., 1973
Марковские процессы и потенциалы, Хант А. Д., 1962
Достоверность информации в сложных системах, Мельников Ю. Н., 1973
Элементы теории массового обслуживания. Учебное пособие, Скитович В. П., 1976
Инженерные методы теории массового обслуживания. — 2-е изд., перераб. и доп., Таранцев А. А., 2007
Методы теории массового обслуживания, Кёниг Д., Штойян Д., 1981
Что такое теория массового обслуживания. — 2-е изд., Розенберг В. Я., Прохоров А. И., 1965
Технология полупроводникового и электровакуумного машиностроения. Уч. пособие для студентов вузов, Кондратьев А. Б., 1969

http://knigoprovod.ru

/Наука и Техника/Инженерное дело

ОГЛАВЛЕНИЕ

Книги на ту же тему