Теория надежности систем

Федеральное агентство связи

ГОУ ВПО «Сибирский государственный университет

телекоммуникаций и информатики»

Уральский технический институт связи и информатики (филиал)

ТЕОРИЯ НАДЕЖНОСТИ СИСТЕМ

Методические указания по выполнению самостоятельных работ

для студентов очной формы обучения на базе среднего

(полного) общего образования направления

230100 «Информатика и вычислительная техника»

Екатеринбург

2009

ББК 32.973.26-018.1

УДК 004

Рецензент: к. п.н., доцент кафедры высшей математики УрГЭУ

Теория надежности систем: Методические указания по выполнению самостоятельных работ / — Екатеринбург: УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ» 2009 — 12с.

Методические указания для выполнения самостоятельных работ по дисциплине «Теория надежности систем» предназначены для студентов очной формы обучения на базе среднего (полного) общего образования для специальностей 230100.62 «Информатика и вычислительная техника (бакалавр техники и технологии)», 230105.65 «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем».

Рекомендовано НМС УрТИСИ ГОУ ВПО СибГУТИ в качестве методических указаний по выполнению самостоятельных работ студентами очной формы обучения на базе среднего (полного) общего образования специальностей 230100.62 «Информатика и вычислительная техника (бакалавр техники и технологии)», 230105.65 «Программное обеспечение вычислительной техники и автоматизированных систем».

ББК 32.973.26-018.1

УДК 004

Кафедра информационных систем и технологий

Ó УрТИСИ ГОУ ВПО «СибГУТИ», 2009

СОДЕРЖАНИЕ

Введение 4

Самостоятельная работа 1 5

Самостоятельная работа 2 6

Самостоятельная работа 3 7

Самостоятельная работа 4 8

Самостоятельная работа 5 9

Самостоятельная работа 6 10

Самостоятельная работа 7 12

Введение

Целью выполнения самостоятельных работ является получение практических навыков определения количественных характеристик надежности изделий, определение надежности основной системы, определение надежности систем с различными видами резервирования, определение надежности системы с учетом восстановления.

Требования к оформлению отчетов по самостоятельным работам

Отчет по самостоятельных работ должен содержать название работы, текст задания, произведенные расчеты, пояснения к расчетам, схемы и графики, выводы из выполненной работы, ответы на контрольные вопросы.

Перечень самостоятельных работ

Наименование тем	Кол-во часов
Тема 1 Основные понятия и определения теории надежности	10
Тема 2 Основные показатели надежности невосстанавливаемых технических средств	16
Тема 3 Элементы теории восстановления	12
Тема 4 Структурные схемы надежности	16
Тема 5 Надежность программного обеспечения.	16
Тема 6 Методы повышения надежности. Резервирование	20
Тема 7 Экспериментальная оценка надежности	12
Всего по дисциплине:	102

Самостоятельная работа 1

Основные понятия и определения теории надежности

1.  Цель работы

1.1.  Сформировать понятие надежности объекта.

1.2.  Расширить представление о факторах, влияющих на снижение надежности объектов.

1.3.  Расширить представление о факторах, определяющих надежность информационных систем.

2.  Литература

2.1.  Черкесов аппаратно-программных комплексов. Учебное пособие. СПб. Питер,2005.

2.2.  Колобов  технических систем. http://www. ispu. ru/library/lessons/ Kolobov / index. htm

3.  Задание

3.1.  Составить конспект на тему: влияние человека-оператора на функционирование информационных систем.

4.  Контрольные вопросы

4.1.  Что такое надежность объекта?

4.2.  Какое состояние объекта называется работоспособным?

4.3.  Что такое «отказ»?

4.4.  Перечислите факторы, влияющие на надежность информационных систем.

4.5.  Какое влияние оказывает человек на надежность информационных систем?

Самостоятельная работа 2

Основные показатели надежности невосстанавливаемых

технических средств

1.  Цель работы

1.1.  Закрепить понятия безотказности, долговечности, сохраняемости и ремонтопригодности объекта.

1.2.  Повторить определения и формулы для вычисления вероятности безотказной работы, вероятности отказов, интенсивности отказов, плотности вероятности отказов, среднего времени безотказной работы.

2.  Литература

2.1.  Черкесов аппаратно-программных комплексов. Учебное пособие. СПб. Питер,2005.

2.2.  Колобов  технических систем. http://www. ispu. ru/library/lessons/ Kolobov / index. htm

3.  Задание

3.1.  Подготовиться, пользуясь конспектами лекций и литературой, к лабораторным работам на тему статистическая обработка результатов испытаний на надежность технических устройств.

3.2.  Сделать отчеты по лабораторным работам.

4.  Контрольные вопросы

4.1.  Какие показатели относятся к составляющим надежности?

4.2.  Что такое вероятность безотказной работы?

4.3.  Что такое вероятность отказов?

4.4.  Что такое интенсивность отказов?

4.5.  Как плотность вероятности отказов связана с вероятностью отказов?

4.6.  Какие характерные участки имеет кривая интенсивности отказов невосстанавливаемых технических устройств?

4.7.  Как определяется среднее время безотказной работы?

4.8.  Что такое календарный срок службы?

4.9.  Чем отличается ресурс от календарного срока службы?

Самостоятельная работа 3

Элементы теории восстановления

1.  Цель работы

1.1.  Закрепить основные понятия и определения теории восстановления.

1.2.  Сформировать понятие комплексных показателей надежности.

1.3.  Проанализировать связь показателей надежности восстанавливаемых технических устройств.

2.  Литература

2.1.  Черкесов аппаратно-программных комплексов. Учебное пособие. СПб. Питер,2005.

2.2.  Колобов  технических систем. http://www. ispu. ru/library/lessons/ Kolobov / index. htm

3.  Задание

3.1.  Подготовиться, пользуясь конспектами лекций и литературой, к решению задач на определение показателей надежности восстанавливаемых технических устройств.

4.  Контрольные вопросы

4.1.  Какие технические устройства называются восстанавливаемыми?

4.2.  Перечислить основные характеристики надежности восстанавливаемых технических устройств.

4.3.  Что такое коэффициент отказов?

4.4.  Перечислить виды коэффициентов отказов.

4.5.  Что такое коэффициент готовности?

4.6.  Каковы аналитические зависимости между показателями надежности восстанавливаемых технических устройств?

4.7.  Перечислить основные показатели надежности восстанавливаемых информационных систем.

Самостоятельная работа 4

Структурные схемы надежности

1.  Цель работы

1.1.  Освоить способы расчета надежности систем с последовательным, параллельным, смешанным и сложным произвольным соединением элементов..

2.  Литература

2.1.  Черкесов аппаратно-программных комплексов. Учебное пособие. СПб. Питер,2005.

2.2.  Колобов  технических систем. http://www. ispu. ru/library/lessons/ Kolobov / index. htm

3.  Задание

3.1.  Подготовиться, пользуясь конспектами лекций и литературой, к лабораторным работам по расчету надежности систем.

3.2.  Сделать отчеты по лабораторным работам.

4.  Контрольные вопросы

4.1.  Что такое структурная схема надежности и чем она отличается от принципиальной схемы информационной системы?

4.2.  Что такое структурная схема надежности с последовательным соединением элементов?

4.3.  Как рассчитывается надежность при структурной схеме с последовательным соединением элементов?

4.4.  Что такое структурная схема надежности с параллельным соединением элементов?

4.5.  Как рассчитывается надежность при структурной схеме с параллельным соединением элементов?

4.6.  Что такое сложная произвольная структурная схема надежности?

4.7.  Как рассчитывается надежность при сложной произвольной схеме надежности?

Самостоятельная работа 5

Надежность программного обеспечения

1.  Цель работы

1.1.  Закрепить понятие надежности программного обеспечения, научиться классифицировать причины отказов программного обеспечения.

1.2.  Получить представление о моделях надежности программного обеспечения.

2.  Литература

2.1.  Черкесов аппаратно-программных комплексов. Учебное пособие. СПб. Питер,2005.

2.2.  Липаев обеспечения надежности качества крупномасштабных программных средств. - М.:СИНТЕГ, 2003.

2.3.  Липаев безопасность программных средств. - М.:СИНТЕГ, 2004.

3.  Задание

3.1.  Составить конспект для модели с дискретно-понижающей частотой появления ошибок программного обеспечения.

3.2.  Составить конспект для модели с дискретным увеличением времени наработки на отказ программного обеспечения.

4.  Контрольные вопросы

4.1.  Что понимается под надежностью программного обеспечения?

4.2.  Поясните термины «безотказность программного обеспечения» и «отказ программного обеспечения».

4.3.  Перечислите основные причины отказов программного обеспечения.

4.4.  Перечислите основные модели надежности программного обеспечения.

Самостоятельная работа 6

Методы повышения надежности. Резервирование

1.  Цель работы

1.1.  Расширить представление о надежности систем с нагруженным резервированием.

1.2.  Расширить представление о надежности систем с ненагруженным резервированием.

1.3.  Получить представление о надежности систем с облегченным и скользящим резервированием.

2.  Литература

2.1.  Черкесов аппаратно-программных комплексов. Учебное пособие. СПб. Питер,2005.

2.2.  Колобов  технических систем. http://www. ispu. ru/library/lessons/ Kolobov / index. htm

3.  Задание

3.1.  Составить конспект по теме надежность систем с облегченным и скользящим резервированием.

3.2.  Подготовиться, пользуясь конспектами лекций и литературой, к лабораторным работам по расчету надежности систем с нагруженным, ненагруженным, скользящим и облегченным резервированием.

3.3.  Сделать отчеты по лабораторным работам.

4.  Контрольные вопросы

4.1.  Чем отличаются системы с нагруженным резервированием с целой и дробной кратностью?

4.2.  Какие задачи оптимизации решаются для систем с нагруженным резервированием?

4.3.  При каких условиях эффективно применение нагруженного резервирования?

4.4.  Каковы допущения, принятые при расчете надежности системы с ненагруженным резервированием?

4.5.  К какому закону распределения стремится наработка до отказа системы с ненагруженным резервированием при больших значениях кратности резервирования?

4.6.  При каких условиях ненагруженное резервирование значительно эффективнее нагруженного?

4.7.  Приведите расчетные формулы показателей безотказности для системы с ненагруженным резервированием в случае нормального распределения наработки элементов.

4.8.  Что такое облегченный резерв и видом какого резервирования он является?

4.9.  Сформулируйте условие работоспособности системы с облегченным резервом.

4.10.  Изложите последовательность вывода выражения для вероятности безотказной работы системы с облегченным резервом.

4.11.  Что такое скользящий резерв и видом какого резервирования он является?

4.12.  Сформулируйте условие работоспособности системы со скользящим резервом.

4.13.  Изложите последовательность вывода выражения для вероятности безотказной работы системы со скользящим резервом.

Самостоятельная работа 7

Экспериментальная оценка надежности

1.  Цель работы

1.1.  Расширить представление о методах проведения испытаний на надежность.

1.2.  Получить представление о проведении ускоренных испытаний на надежность.

1.3.  Получить представление о методе статистического моделирования надежности (методе Монте-Карло).

2.  Литература

2.1.  Черкесов аппаратно-программных комплексов. Учебное пособие. СПб. Питер,2005.

3.  Задание

3.1.  Составить конспект на тему проведение ускоренных испытаний на надежность.

3.2.  Составить конспект на тему статистическое моделирование надежности.

4.  Контрольные вопросы

4.1.  Какие временные характеристики используются при статистических исследованиях надежности?

4.2.  Что собой представляет планирование испытаний на надежность?

4.3.  В чем состоит методика определения размера выборки при испытании на надежность?

4.4.  Каковы особенности ускоренного испытания на надежность?

4.5.  Раскройте сущность метода Монте-Карло.

4.6.  Что такое кумулятивная вероятность?

4.7.  Как применяется закон распределения кумулятивных вероятностей?

4.8.  Как определяется величина отклонения среднего значения испытуемого параметра от его математического ожидания?