🗊Инновационная образовательная программа - презентация к уроку Окружающий мир

Надежность, качество и эргономика АСОИУ Автор курса лекций: Шегал Анна Айзиковна, канд.техн.наук, доцент кафедры «Технологии и средства связи» УГТУ-УПИ

Лекция 1 Основные понятия и определения курса

Цели изучения Рассмотрение понятия качества изделия. Изучение основных положений системного анализа. Определение основных функций АСОИУ Рассмотрение состояний технического объекта с позиции ГОСТ 27.002-89 Определение надежности технических объектов

Понятие качества Согласно ГОСТ Р ИСО 9000-2000 качество – это степень соответствия присущих характеристик продукции, процесса или системы установленным требованиям. Номенклатура основных групп показателей качества технической продукции: показатели назначения – характеризуют свойства продукции, определяющие основные функции, для выполнения которых она предназначена; показатели надежности – характеризуют свойства безотказности, долговечности, ремонтопригодности и сохраняемости ; экономические показатели – характеризуют затраты на разработку, изготовление и эксплуатацию продукции; эргономические показатели – характеризуют систему « человек - машина»;

Показатели качества показатели технологичности – характеризуют свойства продукции, обуславливающие оптимальное распределение материальных затрат, средств труда и времени при технологической подготовке производства, изготовлении и эксплуатации; показатели стандартизации и унификации – характеризуют насыщенность продукции стандартными, унифицированными решениями; патентно-правовые показатели - характеризуют степень обновления технических решений, используемых в продукции, их патентную защиту и возможность беспрепятственной реализации как внутри страны, так и за рубежом; показатели экологичности – характеризуют уровень вредных воздействий на окружающую среду, возникающих при эксплуатации или потреблении продукции; показатели безопасности – характеризуют особенности продукции, обуславливающие безопасность обслуживающего персонала или лиц ее использующих.

Основные понятия системного анализа Объект - это предмет целевого назначения, который рассматривается в течение всего жизненного цикла. Объектами могут быть системы и элементы. Система - совокупность совместно действующих объектов, предназначенных для выполнения определенной практической задачи. Элемент - это часть системы, не имеющая специального эксплуатационного назначения, а выполняющая в ней определенную функцию. Например, АСУ – это система, а ее элементами являются аппаратные средства (ЭВМ и разнообразное периферийное оборудование), программное обеспечение (ПО), человек- оператор. Понятия элемент и система – относительны

Классификация объектов с позиций надежности По способу применения - однократного и многократного действия; по способу обслуживания - восстанавливаемые и невосстанавливаемые; по способу изменения работоспособности (определение работоспособного состояния будет дано ниже) – простые и сложные. Простая система имеет всего два состояния: работоспособное и неработоспособное. Сложная система имеет несколько состояний, в каждом из которых работоспособность характеризуется различной эффективностью. Эффективность - свойство системы давать некоторый полезный результат ( целевое назначение).

Характеристики ИС как сложной системы  Большое число разнородных, в том числе нетехнических компонентов: состояния программ, организация потоков информации, влияние человека- оператора, стратегия обслуживания; технические средства различной физической природы: механические, оптические, электрические, электронные;   многообразие функциональных задач, решаемых системой;   сложная сеть передачи информации;  иерархическая структура управления;   реальный масштаб времени работы ЭВМ; периодическое решение относительно небольшого класса задач; наличие различных видов избыточности.

Основные функции АСОИУ Все функции, выполняемые АСОИУ, в общем случае можно разделить на управляющие, информационные и вспомогательные. Целями реализации управляющих функций является выработка и осуществление управляющих воздействий на объект. Целями реализации информационных функций является сбор, обработка и представление информации о состоянии объекта. Вспомогательные функции обеспечивают решение внутрисистемных задач, например, контроль состояния ИС. -               -              , -               -               -              

Типы технических состояний системы (элемента) Согласно действующему стандарту 27.002-89 « Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения» любое состояние объекта относится к одному из ниже перечисленных: исправное, неисправное, работоспособное, неработоспособное, предельное. 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.

Определение состояний и надежности объекта 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.

Показатели надежности технических объектов 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.

Понятие надежности и отказа компонентов ИС Элементами ИС помимо аппаратуры являются программное обеспечение и человек - оператор Надежность программного обеспечения определяется качеством алгоритмов и программ. Надежность подсистемы человек-оператор зависит от качества обслуживания системы оператором. Отказ – событие, характеризующееся нарушением работоспособного состояния объекта. Рассматривая отказы ИС, будем выделять отказы аппаратуры, отказы ПО, отказы подсистемы человек-оператор.

Классификация аппаратурных отказов

Основные определения в области качества программного обеспечения (ПО) ИС Согласно ГОСТ ISO 9126: 1991 модель характеристик качества ПО состоит из 6 групп базовых показателей, каждая из которых детализирована несколькими нормативными субхарактеристиками: Функциональная пригодность детализируется:     пригодностью для применения;     корректностью (правильностью, точностью);    способностью к взаимодействию;    защищенностью. Надежность характеризуется:        уровнем завершенности (отсутствием ошибок);        устойчивостью к дефектам;       восстанавливаемостью;       доступностью-готовностью. Эффективность рекомендуется отражать:       временной эффективностью;       используемостью ресурсов.

Показатели качества ПО Применимость ( практичность) предлагается описывать: понятностью; простотой использования; изучаемостью; привлекательностью. Сопровождаемость представляется: удобством для анализа; изменяемостью; стабильностью; тестируемостью Переносимость( мобильность) предлагается отображать: адаптируемостью; простотой установки – инсталляции; сосуществованием – соответствием; замещаемостью.

Отличия ПО от аппаратных средств с позиций надежности Не для всех типов программ применимы положения ТН. Их можно использовать только для ПО, работающего в реальном времени и непосредственно взаимодействующего с внешней средой. Основным фактором, определяющим надежность ПО, являются дефекты и ошибки проектирования и разработки, а не физическое разрушение программных компонент под влиянием внешней среды. Специфика понятия отказа ПО – это утрата работоспособности по причине несовершенства программного обеспечения. Но идеального программного обеспечения не существует. Знания о возможных отказах ПО априорно отсутствуют. При исправлении ошибок в программах надежность ПО может быть снижена.

Отличительные особенности ПО как объекта надежности Для повышения надежности комплексов ПО особое значение имеют средства временной, информационной и программной избыточности, которые уменьшают время восстановления ПО и преобразуют отказы в кратковременные сбои. Понятие отказа и сбоя ПО разделяются по длительности периода восстановления относительно некоторого допустимого времени простоя при функционировании информационных систем. Непредсказуемость места, времени и вероятности проявления сбоев и ошибок ПО, а также их редкое обнаружение при реальной эксплуатации надежного ПО. Поэтому традиционные методы априорного расчета показателей надежности технических систем для программ отсутствуют.

Показатели надежности ПО Стандарт ISO 9126 рекомендует анализировать и учитывать надежность комплексов программ четырьмя характеристиками: уровнем завершенности, устойчивостью к дефектам, восстанавливаемостью, доступностью - готовностью. Завершенность - свойство программного обеспечения не попадать в состояние отказа вследствие скрытых ошибок и дефектов в программах и данных. Завершенность ПО определяется качеством тестового покрытия как отдельных компонентов ПО, так и системы ПО в целом. Устойчивость – свойство ПО автоматически поддерживать заданный уровень качества при проявлениях дефектов или ошибок функционирования или нарушениях установленного интерфейса. Для повышения устойчивости в ПО должна вводиться временная, информационная и программная избыточность, которая обеспечивает оперативное обнаружение ошибок и автоматическое восстановление нормального функционирования ПО.

Показатели надежности ПО Восстанавливаемость - свойство ПО в случае отказа возобновлять требуемый уровень качества функционирования, а также поврежденные программы и данные. Восстанавливаемость характеризуется полнотой и длительностью восстановления после сбоев и отказов. Доступность или готовность - свойство ПО выполнить требуемую функцию в данный момент времени при заданных условиях использования. Доступность определяется комбинацией вышеперечисленных свойств: завершенностью, устойчивостью к ошибкам и восстанавливаемостью.

Субъективные характеристики человека, влияющие на надежность ИС Долговременная выносливость – сохранение человеком работоспособности на заданном уровне в течение требуемого времени; устойчивость к воздействию факторов среды (температуры, давлению, влажности, уровню шума и т. д.); работоспособность в экстремальных условиях работы, то есть способность принимать правильные решения при дефиците времени, в аварийных ситуациях; помехоустойчивость – работоспособность оператора в условиях шумов, посторонней речи, движения предметов в поле зрения; спонтанная отвлекаемость – способность оставаться внимательным, например, при длительном пассивном наблюдении; переключаемость – способность быстрого вхождения в новую деятельность.

Показатели надежности человека оператора Надежность человека–оператора характеризуется следующими показателями: безошибочностью, готовностью, восстанавливаемостью и своевременностью. Безошибочность – способность работать без ошибок. Готовность – способность быстро включаться в работу. Восстанавливаемость – способность исправления ошибок, допущенных системой и собственно оператором. Своевременность – способность выполнять задачу за определенное время.

Информационное обеспечение лекции Литература по теме: Александровская Л.Н. Современные методы безотказности сложных технических систем: учебник. / Л.Н Александровская, А.П. Афанасьев, А.А. Лисов. - М.: «Логос», 2003. Острейковский В.А. Теория надежности: учебник для вузов. /В.А. Острейковский.- М.: Высшая школа, 2003