Основные показатели надежности

 

Надежность – сложное свойство, которое определяется безотказностью, долговечностью, живучестью, ремонтопригодностью, сохраняемостью, достоверностью, в зависимости от назначения и условий применения объекта.

В соответствии с ГОСТ 27.002-89, под надежностью понимают 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 транспортировки. Программное обеспечение с точки зрения оценки надежности существенно отличается от технических средств. Если характеристики технических средств с течением времени эксплуатации меняются, накапливаются изменения, которые могут привести к отказам, то программные средства с течением времени не меняются. Однако, допущенные при разработке, отладки и загрузки программ ошибки могут в процессе эксплуатации привести к отказам или сбоям. Так как и в данном случае, отказы и сбои события случайные, последовательности этих событий описываются с помощью понятий потоков, то и для определения надежности программного обеспечения применяют методы, разработанные для оценки надежности технических средств. В перечне параметров и количественных оценок надежности следует обратить внимание на:

Вероятность безотказной работы P(t),определяет то,что невосстанавливаемый объект вероятно не откажет в течение заданного времени t. Для определения вероятности P(t) в зависимости от учета тех или факторов используют:

· Экспоненциальное распределение плотности вероятности случайной непрерывной величины,

· Гамма-распределение,

· Равномерное распределение,

· распределение Вейбулла

· нормальное распределение.

При определении количественной оценки надежности важен не только факт потери работоспособности (отказ или сбой), но и время через которое это произошло. Так время величина непрерывная, то необходимо пользоваться законами распределения.

Параметром надежности является интенсивность отказов – количество отказов в единицу времени. Находит применение и величина обратная интенсивности отказов – наработка на отказ, математическое ожидание времени между отказами.

Показателями надежности называются количественные характеристики одного или нескольких свойств, составляющих надежность системы. При выборе показателей надежности следует иметь в виду, что эти показатели должны достаточно полно описывать надежностные свойства системы, быть удобными для аналитического расчета и экспериментальной проверки по результатам испытаний, должны иметь разумный физический смысл и, наконец, допускать возможность перехода к показателям эффективности.

 

Для невосстанавливаёмых чаще всего используют показатели безотказности. Отметим, что эти же показатели описывают системы, в принципе подлежащие восстановлению после отказов, но поведение которых целесообразно рассматривать до момента первого отказа. К их числу, например, можно относить системы, чьи отказы чрезвычайно редки и вызывают особо тяжелые последствия.

Примерный вид функции распределения F(t) и функции надежности P(t)

 

Функция и плотность распределения наработки до отказа. Наработка до отказа Т, как и любая иная случайная величина, описывается функцией распределения F(t), определяемой как вероятность Р случайного события, заключающегося в том, что наработка до отказа Т меньше некоторой заданной наработки t:

 

F(t)=P{T<t}. (1.1)

 

Эта вероятность рассматривается как функция t во всем диапазоне возможных значений величины Т.

 

Функция распределения любой случайной величины является неубывающей функцией времени t. Примерный вид функции F(t) дан на рис. 1.3. Так как значения Т не могут быть отрицательны, то F(0) = 0. При t величина F(t) стремится к единице.

Показателем долговечности служит суммарная наработка устройства от начала эксплуатации до перехода в предельное состояние.

Для определения надежности восстанавливаемых устройств и систем помимо рассмотренных находят применение следующие показатели: интенсивность восстановления, вероятность восстановления, плотность распределения времени восстановления комплексный коэффициент готовности и коэффициент использования.

Надежность программного обеспечение может быть определена как свойство программы выполнять заданные функции в заданных условиях работы и на заданной вычислительной системе. Данное определение аналогично определению понятия надежности технических средств. Однако механизмы возникновения отказа аппаратуры и отказа ПО существенно отличаются друг от друга. Отказ аппаратуры обусловлен, как правило, разрушением или старением каких-либо элементов аппаратуры. Отказ (появление ошибки) ПО обусловлен, в большинстве случаев, несоответствием ПО поставленным задачам. Несоответствие может возникнуть по двум причинам: либо разработчиком программы допущено нарушение спецификации–технических требований к программе, либо спецификация неточная или неполная.

Надежность зависит от технологии изготовления, внешних воздействий (высокой температуры, влажности, загрязнения воздуха, ударов и вибраций, термоударов), от ошибок при разработке программ, от неправильных действий обслуживающего персонала и т. д.

К факторам, определяющим надежность ПО, можно отнести факторы, связанные с разработкой ПО (качество программирования, объем программ, логическая сложность, опыт персонала), эксплуатационные факторы (полнота и качество документации, степень адаптации документации, простота изучения и использования, степень выполнения стандартов, защищенность информации, временные ограничения).

Следует обратить внимание на изменение показателей надежности во времени. Имеется интервал времени, когда происходит приработка, выявление браков в материале и технологии, далее наступает стабильный процесс с постоянной интенсивностью отказов, после которого наблюдается рост отказов из-за старения.

На надежность восстанавливающих систем значительное влияние оказывают средства контроля, диагностирования, эффективность профилактических работ и регламентных проверок, степень резервирования систем.