Расчет надежности сложных инфокоммуникационных систем

Как видно из всего вышеизложенного, методика расчета невосста­навливаемых систем и методика расчета систем с восстановлением значи­тельно отличаются друг от друга. Однако грань между восстанавливае­мыми системами не является резкой. Одна и та же система в зависимости от режима эксплуатации может рассматриваться и как восстанавливаемая, и как невосстанавливаемая. Если, допустим, система слежения за погодой, содержащая в своем составе различные датчики и канал для передачи ин­формации, расположена в отдаленном труднодоступном участке, то ее чаще всего придется рассматривать как невосстанавливаемую систему, в то время как та же система, расположенная около возможных центров об­служивания, будет считаться системой восстанавливаемой.

То же происходит и с методиками расчета. Обычно надежностные характеристики для невосстанавливаемых систем определяются по струк­турно-логической схеме надежности либо структурно-логической функции надежности (подразд. 2.2.3). Однако в ряде случаев для больших и слож­ных сис­тем с функциональным резервированием эти схемы и, соответст­венно, функции будут также объемными и сложными.

Рис. 2.31. Подсистема передачи информации

Рассмотрим подсистему передачи информации, представленную на рис. 2.31. Информация хранится на сервере, который для надежности за­дублирован. Подключение рабочих станций к серверам осуществляется через коммутаторы. Каждая из рабочих станций подключается к серверам через пару коммутаторов (на случай отказа коммутатора), но разные рабо­чие станции подключаются через разные пары. Структурно-логическую схему надежности в данном случае построить сложно. Проще создать мар­ковскую цепь, аналогично тому, как это в подразд. 2.3.2 сделано для вос­станав­ливаемых объектов. В нее будут входить одно состояние, в котором все блоки исправны, восемь состояний, в которых неисправен один кон­крет­ный блок, двадцать восемь (число сочетаний из 8 по 2) состояний, в кото­рых неисправны два блока, и т.д. до последнего состояния, в котором не­исправны все блоки. Для каждого состояния достаточно легко опреде­лить, работоспособна система в данном состоянии или нет, и провести расчет показателей надежности по построенной марковской цепи.

Таким образом, можно сделать вывод, что для сложных невосстанав­ливаемых технических систем расчет по марковской цепи осуществлять удобнее, чем по структурно-логическим схемам и структурно-логическим функциям надежности.

Понятие сложности расчета показателей надежности системы свя­зано с рядом факторов (перечислим лишь некоторые):

- алгоритмической сложностью системы;

- сложностью определения понятия отказа;

- учетом корреляции отказов различных блоков системы, влияю­щих на отказ системы в целом;

- размерностью системы;

- многообразием состояний системы, учитывающих ненадежность систем контроля, достоверность систем контроля;

- неравнозначностью последствий отказов.

Однако сложность технических систем сказывается и на методике расчета, использующей марковскую цепь. В частности, возникают про­блемы, связанные с резким увеличением размерности графа переходов.

Вследствие наличия одного или нескольких факторов, увеличиваю­щих сложность расчета показателей надежности, число состояний графа переходов может оказаться слишком большим для реальных расчетов на­дежности системы. Поэтому приходится производить усечение графа. Ос­новная идея заключается в том, что разумно отбрасывать состояния, в ко­торых система пребывает с малой вероятностью. Как видно из примеров 2.9–2.12, для системы с последовательным соединением вероятность пре­бывания в состоянии с отказами двух блоков на несколько порядков меньше вероятности пребывания в состоянии с одним отказавшим блоком. Для систем с параллельным соединением общая тенденция сохраняется, но есть свои отличия, связанные с организацией ремонта. Излагаемый подход иллюстрируется на примере двух реальных технических систем.

В данном параграфе рассматриваются основные этапы расчета на­дежности сложных технических систем:

1. Анализ структуры системы и определение ее функций.

2. Определение надежностных характеристик блоков системы.

3а. Составление структурно-логической схемы надежности и/или графа состояний.

3б. Расчет интенсивностей перехода по состояниям.

4. Расчет коэффициента готовности и других требуемых показателей надежности системы.

Пример 2.13. Расчет надежности системы технологической связи (СТС), реализующей технологию STM-1 (синхронная цифровая передача данных, обеспечивающая скорость передачи 155 Мбит/с).