Краткая история возникновения и развития теории надежности.

Социально-экономическое значение проблемы надежности информационных систем в современном обществе

Одной из центральных проблем при проектировании, производстве и эксплуатации устройств и систем является проблема обеспечения надежности. Согласно ГОСТ 27.002 «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, хранения и транспортирования»

Объектом изучения на нашем курсе является - информационная система. Информационная система - это совокупность технических средств, алгоритмов управления, информационного и программного обеспечения, предназначенная для информационного обслуживания пользователей и технических объектов. В состав технических средств входит оборудование (аппаратура) для ввода, хранения, преобразования и вывода данных. Программное обеспечение - совокупность программ, реализующих возложенную на систему функцию. «Продуктом» является информация. ИС имеет 4 составляющие: технические средства, программное обеспечение, информация и человек-оператор.

Информационные системы, подобно нервной системе живого организма, пронизывают всю современную компанию, обеспечивая эффективность ее функционирования и непрерывность ведения бизнеса. Сбои в ИС как заболевание нервной системы в живом организме способны привести к нарушению функционирования и даже гибели. Говорить о значимости надежности в современном обществе, наверное, не имеет смысла. Ненадежность сказывается на стоимости, на временных затратах, а так же психологически в виде неудобств конечного пользователя, и в определенных случаях грозит безопасности отдельных людей или даже всей страны. Так небольшой пример: 1 час отказа AirlineReservation 90 тыс. $, Credit Card Autorization 2.6 млн.. $.

Немецкая страховая компания GERLIG (2005 г.), исследовала вопрос о том, сколько времени есть у компании для восстановления информации после остановки информационной системы. У страховой компании есть на это 5,5 дней, у производственного предприятия – 5, у банка – 2, у предприятия непрерывного цикла – около суток.

Если в течение указанного выше срока любая из перечисленных структур не восстановит свою информационную систему, то со 100%-ной вероятностью можно утверждать, что в течение года она прекратит свою деятельность.

В 74% случаев причиной прекращения деятельности предприятий в Германии стала именно утеря информации.

Надежность ИС напрямую влияет на эффективность функционирования производства, доходы коммерческих предприятий, при этом от жизнедеятельности ряда критических приложений зависит само существование инфраструктуры современного общества (атомные станции, государственные органы, военные информационно-коммутационные центры, пункты обработки информации и связи правоохранительных структур).

2. Предмет изучения, цели и задачи, содержание дисциплины.

Предметом науки о надежности является изучение закономерностей изменения показателей качества объектов во времени и разработка методов, позволяющих с минимальной затратой времени и ресурсов обеспечить необходимую продолжительность и эффективность их работы.

Первичным по отношению к понятию "надежность" является понятие "качество". Качество объекта - совокупность свойств и признаков, определяющих его пригодность удовлетворять определенные потребности в соответствии с его назначением, и выражающая его специфику и отличие от других объектов.

Но поскольку этап применения (эксплуатации) технического объекта охватывает определенный, как правило, длительный, период времени, под влиянием различных факторов может произойти изменение уровня свойств, определяющих качество объекта и эффективность его функционирования. Безусловно, не все отказы аппаратуры являются неизбежными, каждый из них имеет свою причину или группу причин. Если причины известны, на них можно воздействовать с целью предупреждения отказа. Однако сведения о процессах, происходящих в аппаратуре, не всегда оказываются достаточными. Так дефекты ПО могут проявляться случайным образом в случайные моменты времени и иметь последствия, аналогичные последствиям, вызванным отказом техники, а именно: потерю отдельных функций или задержку из выполнения, искажение информации или управляющих воздействий. Более того, при сложном взаимодействии технических и программных средств часто трудно идентифицировать первоисточник нарушения правильного функционирования системы.

Другой особенностью ИС непрерывный рост сложности аппаратуры, что приводит к ее быстрому моральному старению. Поэтому зачастую инженеры вместо совершенствования уже созданных систем разрабатывают новые. Поэтому не всегда удается при построении ИС учесть и систематизировать сведения о процессах происходящих в аппаратуре, а лишь выдвигать какие-то предположения. Поэтому наиболее распространенными способами получения оценок надежности является моделирование и вероятностные оценки.

Учитывая большие экономические потери от ненадежности информационных систем, важно обеспечить необходимую надежность. Очевидно, что повышение надежности возможно за счет введения дополнительных элементов, что в свою очередь сказывается на конечной стоимости объекта и его эксплуатационных расходах. Поэтому необходима не только оценка надежности системы, но и оценка затрат на повышение надежности соотнесенная к возможным потерям, вызванных отказом системы. Поэтому важно не только обеспечить высокую надежность ПО, но и учесть ее при оценке надежности ИС в целом.

Таким образом, основными задачами дисциплины являются:

- выявление причин возникновения отказов;

- моделирование и оценка основных свойств и характеристик надежности;

- определение направлений повышения надежности;

- оптимизация надежности с учетом отношения затраты на повышение надежности к возможным потерям от нарушения функционирования.

Следует отметить, что надежность, как наука изучает только абсолютное изменение качества объекта во времени (внешние факторы, старение), не учитывая относительное изменение (моральный износ).

Целью изучения данной дисциплины является получение навыков расчета надежности и овладение способами повышения надежности.

Таким образом, лекционный курс состоит из основных разделов:

- Основы теории надежности, базирующейся на системе определенных идей, математических моделей и методов, направленных на решение проблем предсказания, оценки и оптимизации различных показателей надежности;

- методах повышения надежности.

Краткая история возникновения и развития теории надежности.

Наука о надежности начала развиваться после второй мировой войны. Общеизвестно, что II мировая и последующие военные конфликты ускорили развитие техники, остро поставив проблему обеспечения безотказности и ремонтопригодности технических средств.

По известным источникам в 1949 г. около 70% всей морской радиоэлектронной аппаратуры США находилось в состоянии ремонта. В конце второй мировой войны около 60% самолетного оборудования, переброшенного на Дальний Восток, оказалось неисправным, при этом около 50% запасных комплектов и элементов вышли из строя в результате хранения. В тот период радиосвязное оборудование находилось в неработоспособном состоянии 1/7 часть всего времени эксплуатации, радиолокационное — 5/6, гидроакустическое — около 1/2 времени.

Прошло чуть более четверти века, и мир заговорил о научно-технической революции. Начали создаваться сверхсложные системы в информатике, энергетике, транспорте и в других отраслях народного хозяйства. Причем это были не просто системы, которые характеризовались большим числом входящих в их состав элементов, сложными структурой и алгоритмами функционирования. Это были системы, пронизывающие всю инфраструктуру современного общества на государственном уровне, а это приводило не только к чисто структурному и функциональному их усложнению, но и резкому повышению требований к надежности, живучести и безопасности функционирования. Этот период развития техники характеризуется уже не только лозунгами о важности проблемы надежности, но и бурным развитием методов обеспечения высокой надежности систем на всех этапах: при проектировании, производстве, испытаниях и эксплуатации. Действительно, проектирование и реализация сложных технических систем, на создание которых в течение многих лет затрачивались огромные людские и материальные ресурсы, уже невозможно было осуществлять “на глазок”. Требовался строгий математический расчет всех технических параметров, включая различные показатели надежности, нужны были обоснованные технико-экономические решения.

Что привело специалистов всех уровне к необходимости создания строгой математической теории, обоснования расчетов всех технических параметров по отношению к эффективности функционирования данного устройства в заданных условиях. При этом, учитывая огромную ответственность задач, решаемых техническими сверхсистемами на уровне национальной экономики, национальной безопасности, порою непредвидимые экономические и морально-политические последствия от возможных ошибок и отказов в этих системах, необходимо было не только обеспечить технические возможности этих систем вообще, но и, что самое главное, сохранить и поддержать работоспособность этих систем в течение очень длительного времени эксплуатации.

Исторически наука о надежности развивалась по двум основным направлениям:

- Математическое направлениевозникло в радиоэлектронике, связано с развитием математических методов оценки надежности, особенно применительно к сложным системам, с разработкой методов статистической обработки информации о надежности, разработкой структур систем, обеспечивающих высокий уровень надежности. Теоретической базой этого направления являются: теория вероятностей, математическая статистика, теория случайных процессов, теория массового обслуживания, математическое моделирование и другие разделы математики.

- Физическое направлениевозникло в машиностроении, связано с изучением физики отказов, с разработкой методов расчета на прочность, износостойкость, теплостойкость и др. Теоретической базой этого направления являются естественные науки, изучающие различные аспекты разрушения, старения и изменения свойств материалов: теории упругости, пластичности и ползучести, теория усталостной прочности, механика разрушения, трибология, физико-химическая механика материалов и др.

В виду того, что предметом нашего изучения является ИС – сложная система, состоящая из множества технических объектов, работающих на различных технических принципах, с происходящими вне и внутри нее разнообразными процессами. Что предполагает случайный характер возникающих в системе событий и процессов. Кроме того, научно технический прогресс в области ВТ идет очень высокими темпами, и многие технические средства стареют морально быстрее, чем наступает их износ. Поэтому мы будем опираться на вероятностные и статистические методы изучения надежности.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: