Методические указания к практическим занятиям для студентов специальности 230201 Информационные системы и технологии (стр. 1 из 18)
СТАРООСКОЛЬСКИЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ
(ФИЛИАЛ)
МОСКОВСКОГО ГОСУДАРСТВЕННОГО ИНСТИТУТА
СТАЛИ И СПЛАВОВ
(ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО УНИВЕРСИТЕТА)
Кафедра АиПЭ
Основина О.Н.
НАДЕЖНОСТЬ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
методические указания к практическим занятиям
для студентов специальности
230201 – Информационные системы и технологии
(очная, очно-заочная формы обучения)
Старый Оскол
2006
УДК 681.5
ББК 30.14
Рецензент:
Заместитель зав.кафедрой АиПЭ по науке Боева Л.М.
Основина О.Н. Надежность информационных систем. Методические указания к практическим занятиям. – С.: СТИ МИСиС, 2006. - 68 с.
Методические указания к практическим занятиям по курсу «Надежность информационных систем» для студентов специальности 230201 – Информационные системы и технологии, очная, очно-заочная, формы обучения.
Ó Основина О.Н.
Ó СТИ МИСиС
Содержание
1. Количественная оценка показателей надежности невосстанавливаемых систем 6
1.2 Основные теоретические положения по теме занятия 6
1.3 Примеры решения аудиторных задач 10
1.4 Задачи для самостоятельного решения 11
1.5 Контрольные вопросы и задания 11
2. Методы расчета надежности невосстанавливаемых систем 12
2.2 Основные теоретические положения по теме занятия 12
2.3 Примеры решения аудиторных задач 18
2.4 Задачи для самостоятельного решения 19
2.5 Контрольные вопросы и задания 20
3. Расчет надежности сложноструктурных систем логико-вероятностным методом 20
3.2 Основные теоретические положения по теме занятия 21
3.2.1. Методика расчета ПН невосстанавливаемых систем 24
3.2.2 Преобразование структуры типа «треугольник» в структуру типа «звезда» 25
3.2.4. Методика расчета ПН восстанавливаемых систем 27
3.3 Примеры решения аудиторных задач 30
3.4 Задачи для самостоятельного решения 34
3.5 Контрольные вопросы и задания 35
4. Марковские процессы с дискретными состониями
Марковские цепи 354.2 Основные теоретические положения по теме занятия 36
4.3 Примеры решения аудиторных задач 42
4.4 Задачи для самостоятельного решения 44
4.5 Контрольные вопросы и задания 45
5. Марковские процессы с дискретным состоянием и непрерывным временем 46
5.2 Основные теоретические положения по теме занятия 46
5.3 Примеры решения аудиторных задач 48
5.4 Задачи для самостоятельного решения 50
5.5 Контрольные вопросы и задания 51
6. Изучение методики организации и обработки результатов определительных испытаний на надежность 51
6.2 Основные теоретические положения по теме занятия 52
6.3 Примеры решения аудиторных задач 58
6.4 Задачи для самостоятельного решения 59
6.5 Контрольные вопросы и задания 59
7. Методика организации и обработки результатов контрольных испытаний на надежность 60
7.2 Основные теоретические положения по теме занятия 60
7.3 Примеры аудиторных задач 64
7.4 Контрольные вопросы и задания 65
Актуальность проблемы надежности современных информационных систем очень велика и продолжает возрастать во времени, требуя новых, системных подходов к ее решению. При создании таких больших систем, как например АСУ, ИС и АСОиУ на основе локальных вычислительных сетей (ЛВС), требуется оценка надежности всех без исключения разнородных компонентов: функций, техники, программ, персонала. Специфика этих компонентов велика, но тем не менее конкретные методы расчета их надежности основываются на общих концепциях и приемах, которые рассматриваются в дисциплине "Надежность информационных систем", и без овладения которыми инженер не сможет эффективно решать задачи проектирования и эксплуатации ИС. В свою очередь успешное овладение методами анализа, расчета и обеспечения надежности сложных систем прямо зависит от приобретенных практических навыков. Специалисты в области теории надежности считают, что изучение этой теории без надлежащей практической подготовки бесцельно.
Ограниченный объем практических занятий обусловил выбор тех тем, которые должны были охватить основные стадии процесса анализа, оценки и обеспечения надежности сложных систем.
Для активизации работы студентов предусматривается проведение практических занятий с выдачей индивидуальных заданий. Контроль и самопроверка результатов решения задач обеспечиваются получением числовых ответов.
Последовательность тем практических занятий определяется рабочей программой курса.
1. Количественная оценка показателей надежности невосстанавливаемых систем
Закрепление знаний основных законов распределения вероятностей, применяемых в теории надежности, базовых надежностных моделей, типовых задач, решаемых на ранних стадиях проектирования систем, основных групп показателей надежности (ПН) простых и сложных систем и привития практических навыков количественной оценки этих показателей.
В результате проведения занятия студенты должны знать:
основные законы распределения дискретных и непрерывных случайных величин и базовые надежностные модели на их основе;
группы ПН, виды показателей, входящих в каждую группу, и приемы их количественной оценки;
Студенты должны уметь:
выбирать сочетания ПН различных групп для всесторонней оценки надежности систем;
рассчитывать одни ПН через известные другие;
оценивать надежность систем через ПН их элементов.
1.2 Основные теоретические положения по теме занятия
Основные законы распределения наработки до отказа
Экспоненциальное распределение. Непрерывная случайная величина — наработка системы до отказа может описываться различными законами распределения в зависимости от свойств системы и ее элементов, условий работы, характера отказов и др. Наибольшее распространение получило экспоненциальное (показательное) распределение, при котором функция распределения наработки до отказа:
F(t) = l-е
, (1.1)где
— параметр этого распределения.Плотность распределения:
, (1.2)Функция надежности:
P(t)= e
. (1.3)Вероятность отказа системы до момента t1 и вероятность безотказной работы до момента t2 соответственно будут:
; 
;Средняя наработка до отказа:
, (1.4)т.е. равна величине, обратной параметру
экспоненциального распределения.Дисперсия наработки до отказа:
(1.5)Интенсивность отказов:
(1.6)является постоянной величиной, не зависящей от времени и численно равной параметру распределения.
Отметим одно характерное свойство, присущее только экспоненциальному распределению: вероятность Р(t1, t2) безотказной работы системы на интервале (t1, t2) (при условии, что в момент t1 система работоспособна) зависит только от длины интервала t2—t1 и не зависит от времени t1 предшествующей работы системы, т. е. от ее “возраста”:
(1.7)Так как для экспоненциального закона характерно постоянство интенсивности отказов
=const, то область применения этого закона — системы и элементы, где можно не учитывать ни период приработки, ни участок старения и износа (например, многие средства вычислительной техники и регулирования). Можно показать, что экспоненциальное распределение хорошо описывает время безотказной работы сложных систем, состоящих из большого числа разнородных компонентов. Наконец, одна из основных причин широкого использования экспоненциального закона заключается в том, что вследствие неизменности величины расчеты надежности при применении этого распределения наиболее просты.