Общая характеристика факторов, влияющих на надежность ИС
Основные факторы, влияющие на надежность ИС и ее элементы можно разделить на две группы: аппаратурные, от которых зависит состояние аппаратуры системы и ее элементов, и неаппаратурные, которые не зависят от состояния аппаратуры, но влияют на функциональную надежность ИС [2.1].
Аппаратурные факторы делятся на схемно-конструктивные и производственные.
К схемно-конструктивным факторам относят:
· выбор структурной и функциональной схемы, способов резервирования, контроля и диагностики (при помощи дополнительной аппаратуры контроля);
· выбор комплектующих элементов и материалов, а также рабочих условий, в которых должны работать комплектующие элементы;
· назначение требований к допускам на технические характеристики элементов;
· защиту от внешних и внутренних неблагоприятных воздействий.
К производственным факторам относятся факторы,возникающие в процессе подготовки производства, изготовления и производственного контроля. С переходом на полупроводниковые материалы и интегральные схемы роль технологии в обеспечении надежности комплектующих элементов возрастает и в ряде случаев становится решающей. К неаппаратурным факторам относятся:
· качество алгоритмов и программ, обеспечивающих как выполнение основных функций ИС, так и функций контроля (см. раздел 6);
· квалификация обслуживающего персонала, производящего ремонты и профилактическое обслуживание аппаратуры;
· квалификация человека-оператора ИС (см. раздел 8);
· внешние условия работы аппаратуры, в том числе влажность, температура, электромагнитные помехи ( см. п. 2.2).
Анализ надежности ИС с учетом многих из перечисленных выше факторов, подробно рассмотрен в следующих разделах конспекта лекций. Например, большое внимание уделено аппаратурному резервированию (см. п. 4.2). Резервирование– это способ повышения надежности изделия путем включения избыточных элементов, либо других резервных средств, обеспечивающих выполнение системой требуемых функций.
В ИС помимо аппаратурного резервирования применяют функциональное, временное, программное, информационное.
Функциональное резервирование – это такое резервирование, при котором заданная функция может выполняться различными способами и техническими средствами. Например, функция передачи информации в ИС может выполняться с использованием радиоканалов, телеграфа, телефона, волоконно-оптических каналов и т.д. При использовании функционального резервирования эффективность работы объекта в основном и резервных режимах работы, как правило, существенно отличаются, поэтому количественные показатели надежности рассчитываются для каждого типа функционального резерва.
Временное резервирование - такое планирование режима работы объекта, при котором создается резерв рабочего времени для выполнения заданных функций. Допустим, для передачи информации заданного объема требуется время t. При планировании работы на эту операцию отводится время (t+tр), где tр - резервное время. Резервное время может быть использовано либо для повторения передачи информации, либо для устранения неисправности аппаратуры. Введение резерва времени tр позволяет повысить достоверность передачи информации и снижает количество отказов, учитываемых при оценке надежности.
Информационное резервирование – введение избыточных символов при передаче, обработке и отображении информации. Например, к категории информационной избыточности относятся различные средства кодирования информации с использованием дополнительных разрядов, например, коды Хемминга, циклические коды, способствующие обнаружению и устранению ошибок в передаче информации.
Программное резервирование – избыточность на уровне программ (см. п. 6.3).
Временное, программное и информационное резервирование способствуют не только повышению функциональной надежности ИС в целом, но и оперативному обеспечению надежности программных средств ИС ( см. п. 6.1)
Влияние человека-оператора на надежность ИС и способы повышения надежности информационных систем путем рационального проектирования аппаратуры и программного обеспечения с целью удобства работы человека-оператора изложены в разделе 8.
Одним из основных факторов, определяющих надежность ИС, является контроль состояния системы и ее диагностика (см. раздел 5). В сочетании с методами по включению резерва, ремонта отказавшей аппаратуры и корректировке ошибок ПО контроль является одним из самых эффективных средств повышения надежности ИС.
Экспериментальному изучению факторов, влияющих на надежность технических систем, посвящен цикл лабораторных работ, которые проводятся согласно учебному плану дисциплины.
В лабораторной работе «Оптимизация электрических допусков аналоговых систем» исследуется влияние разброса параметров комплектующих элементов электронных схем на выходные параметры устройств, и изучаются методы разработки оптимальных по стоимости и надежности устройств.
В лабораторной работе «Экранирование элементов технических систем» изучается экранирование как один из основных способов защиты аппаратуры от неблагоприятного влияния электромагнитных воздействий.