CC BY
5МБЛШ ОБ СОММиШСЛТЮМ Б((ШРМБ]ЧТ Iss. 1 (145). 2019
Д. В. Киселев
Адъюнкт, Военная академия связи им. Маршала Советского Союза С. М. Буденного
О ПОДХОДЕ К ОЦЕНКЕ РАБОТОСПОСОБНОГО СОСТОЯНИЯ ПРОГРАММНО-АППАРАТНЫХ КОМПЛЕКСОВ СВЯЗИ
АНОТАЦИЯ. Большинство современных образцов техники связи представляют собой программно-ап-иаратные комплексы. В данной статье рассматривается их надежность с позиций присущих им функциональных отказов. Рассматривается подход к оценке работоспособности на основе разделения составных средств комплекса на функциональные подсистемы. Выдвигается предположение о возможности его применения.
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: Программно-аппаратный комплекс связи, надежность программно-аппаратных комплексов, работоспособное состояние, критерий работоспособности, функциональный отказ.
В силу научно-технического прогресса наблюдается устойчивая тенденция к значительному усложнению техники, что, во-первых, позволяет решать вновь возникающие задачи в соответствии с целевым предназначением и, во-вторых, делает ее многофункциональной. В то же время степень ответственности за выполнение и тем более невыполнение объектом требуемых функций соизмеримо возрастает. В связи с этим вопросы надежности любых технических объектов и в частности программно-аппаратных комплексов связи (ПАКС) не теряют своей актуальности.
Когда речь идет о надежности, в центре внимания всегда находятся такие понятия, как работоспособное состояние и отказ. В соответствии с целевым назначением изделия и с точки зрения эксплуатирующей стороны наиболее важным является нахождение ПАКС в работоспособном состоянии. Согласно стандарту [1] под работоспособным состоянием понимается состояние, в котором объект способен выполнять требуемые функции. При этом объект может быть способен выполнять одни функции и одновременно не способен выполнять другие — в этом случае считается, что он находится в частично работоспособном состоянии. Требуемые функции и критерии их выполне-
ния должны быть установлены в нормативной, конструкторской, проектной, контрактной или иной документации на объект.
На практике нередко встречаются случаи, когда заявленные требования по надежности (безотказности, ремонтопригодности, готовности) ПАКС на этапе эксплуатации не подтверждаются [2]. Особенно часто это случается в начальный период этого этапа после ввода в эксплуатацию вновь разработанного или модернизированного образца, когда проявляются необнаруженные на этапе отладки ошибки программного обеспечения (ПО). Одна из причин, объясняющих данных факт, состоит в том, что модель надежности ПАКС строится на математическом аппарате классической (структурной) надежности [3], которая достигла внушительных результатов в области исследования процессов отказов и восстановлений технических (аппаратных) средств. При всей обширности решаемых проблем методология структурной надежности не ориентирована на исследование функциональных отказов.
Функциональный отказ — это событие невыполнения функциональной задачи вследствие нарушения информационного процесса, который может возникнуть вследствие
ТЕХНИКАСРЕДСТВ СВЯЗИ, № 1 (145), 2019
ошибок в программных средствах, ошибок во входной информации, ошибок человека-оператора, сбойных ошибок цифровой аппаратуры и пр. [4].
Как же устанавливать критерии выполнения требуемых функций, о которых говорится в определении термина «надежность» в действующем стандарте [1], который пришел на смену парадигме, установленной прежней редакцией [5]. И как потом оценивать надежность ПАКС? С одной стороны, как средства связи, они предназначены для передачи, приема, сбора, обработки, хранения информации (сообщений) в системе связи, являющейся подсистемой системы управления. С другой стороны, они содержат в себе наряду с аппаратными средствами программное и информационное обеспечение, которые реализуют выполнение значительной части функций, а показатели их надежности влияют на надежность комплекса в целом. Имеет смысл искать ответ на данный вопрос, используя методы функциональной надежности как составной части общей теории надежности [6].
Один из подходов, который закреплен в стандарте [7], распространяющемся на автоматизированные системы управления (АСУ), состоит в следующем. Для многофункциональной АСУ рассчитывается надежность относительно каждой функции. С этой целью устанавливается перечень функций и видов их отказов, а также критериев этих отказов. Уровень надежности системы оценивается в зависимости от надежности и других свойств технических (аппаратных) средств, программного обеспечения и персонала, участвующего в функционировании системы. Для расчета надежности АСУ из ее состава выделяются функциональные подсистемы (ФП), каждая из которых решает одну конкретную задачу и содержит необходимые для этого технические, программные средства и определенный персонал. Анализ надежности всей системы проводят для каждой ФП с учетом надежности ее составных средств. В качестве показателей надежности используют показатели надежности реализации функций. Так, в качестве единичного показателя безотказности системы относительно непрерывно-выполняемой функции (^-функции) вводится вероятность безотказной работы г-й ФП в течение заданного времени, а также показатели средней наработки до отказа, наработки на отказ, интенсивности отказов и параметра
потока отказов. В качестве комплексных показателей надежности используют коэффициенты готовности, технического использования и сохранения эффективности каждой г-й ФП. Например, на рис. 1 в каждой функциональной подсистеме обозначены объекты, участвующие в выполнении функции этой подсистемы. В выполнении функции ФП 1 участвуют объекты 1, 2, 3, 5 системы. Стрелки — это связи между объектами. Так, в ФП 1 входной информацией для объекта 3 являются выходные результаты работы объектов 2и5.
Рассмотренный подход есть не что иное как попытка с позиций структурной надежности объединить надежность технических средств и надежность выполнения информационных процессов в АСУ. Данному подходу присущи недостатки [6], которые затрудняют его применение в таком виде для оценки надежности ПАКС. Причины этого заключаются в следующем. Разделение многофункциональных ПАКС на ряд ФП не подкрепляется обоснованными критериями разделения, кроме одного — каждая ФП должна обеспечивать решение одной предусмотренной функциональной задачи. Однако элементы ФП могут практически одновременно участвовать в решении нескольких функциональных задач, т. е. взаимодействовать с другими ФП. Это означает взаимную коррелированность ФП, а, следовательно, и коррелированность их показателей надежности. Реальные уровни надежности ФП могут быть отличны от расчетных значений.
Рис. 1. Пример распределения составных средств системы на функциональные подсистемы
МБЛШ ОБ СОММиШСЛТЮМ ^(^Т1:Г1:Р>М1Е]>чП:. Iss. 1 (145). 2019
Тем не менее данный подход может быть взят за основу и адаптирован для ПАКС, частично работоспособное состояние для которых актуально. Так, оценка надежности выполнения отдельных функций может позволить прийти к выводу о целесообразности продолжения при-
менения по назначению при функциональном отказе по одной функции (группе функций) при работоспособности других, что поможет избежать негативных последствий вынужденного простоя, пока изделие находилось бы на ремонте.
ЛИТЕРАТУРА
1. ГОСТ 27.002-2015. Надежность в технике. Термины и определения.
2. Киселев Д. В., Седличенко В. Г., Семенов С. С.
Актуальные вопросы надежности программно-аппаратных средств и комплексов связи / Проблемы технического обеспечения войск в современных условиях. Труды научно-практической конференции. Военная академия связи, 2016. С. 222—224
3. Шубинский И. Б. Структурная надежность информационных систем. Методы анализа. — М.: Журнал «Надежность», 2012.— 216 с.
4. Шубинский И. Б., Шебе X. О понятии функциональной надежности // Надежность. 2012. № 4. С. 74-84.
5. ГОСТ 27.002-89. Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. — М.: Изд-во стандартов, 1989.— 36 с.
6. Шубинский И. Б. Функциональная надежность информационных систем. Методы анализа. — М.: Журнал «Надежность», 2012.— 296 с.
7. ГОСТ 24.701-86. Единая система стандартов автоматизированных систем управления. Надежность автоматизированных систем управления. Основные положения.
