Как видно из всего вышеизложенного, методика расчета невосстанавливаемых систем и методика расчета систем с восстановлением значительно отличаются друг от друга. Однако грань между восстанавливаемыми системами не является резкой. Одна и та же система в зависимости от режима эксплуатации может рассматриваться и как восстанавливаемая, и как невосстанавливаемая. Если, допустим, система слежения за погодой, содержащая в своем составе различные датчики и канал для передачи информации, расположена в отдаленном труднодоступном участке, то ее чаще всего придется рассматривать как невосстанавливаемую систему, в то время как та же система, расположенная около возможных центров обслуживания, будет считаться системой восстанавливаемой.
То же происходит и с методиками расчета. Обычно надежностные характеристики для невосстанавливаемых систем определяются по структурно-логической схеме надежности либо структурно-логической функции надежности (подразд. 2.2.3). Однако в ряде случаев для больших и сложных систем с функциональным резервированием эти схемы и, соответственно, функции будут также объемными и сложными.
Рис. 2.31. Подсистема передачи информации
Рассмотрим подсистему передачи информации, представленную на рис. 2.31. Информация хранится на сервере, который для надежности задублирован. Подключение рабочих станций к серверам осуществляется через коммутаторы. Каждая из рабочих станций подключается к серверам через пару коммутаторов (на случай отказа коммутатора), но разные рабочие станции подключаются через разные пары. Структурно-логическую схему надежности в данном случае построить сложно. Проще создать марковскую цепь, аналогично тому, как это в подразд. 2.3.2 сделано для восстанавливаемых объектов. В нее будут входить одно состояние, в котором все блоки исправны, восемь состояний, в которых неисправен один конкретный блок, двадцать восемь (число сочетаний из 8 по 2) состояний, в которых неисправны два блока, и т.д. до последнего состояния, в котором неисправны все блоки. Для каждого состояния достаточно легко определить, работоспособна система в данном состоянии или нет, и провести расчет показателей надежности по построенной марковской цепи.
Таким образом, можно сделать вывод, что для сложных невосстанавливаемых технических систем расчет по марковской цепи осуществлять удобнее, чем по структурно-логическим схемам и структурно-логическим функциям надежности.
Понятие сложности расчета показателей надежности системы связано с рядом факторов (перечислим лишь некоторые):
- алгоритмической сложностью системы;
- сложностью определения понятия отказа;
- учетом корреляции отказов различных блоков системы, влияющих на отказ системы в целом;
- размерностью системы;
- многообразием состояний системы, учитывающих ненадежность систем контроля, достоверность систем контроля;
- неравнозначностью последствий отказов.
Однако сложность технических систем сказывается и на методике расчета, использующей марковскую цепь. В частности, возникают проблемы, связанные с резким увеличением размерности графа переходов.
Вследствие наличия одного или нескольких факторов, увеличивающих сложность расчета показателей надежности, число состояний графа переходов может оказаться слишком большим для реальных расчетов надежности системы. Поэтому приходится производить усечение графа. Основная идея заключается в том, что разумно отбрасывать состояния, в которых система пребывает с малой вероятностью. Как видно из примеров 2.9–2.12, для системы с последовательным соединением вероятность пребывания в состоянии с отказами двух блоков на несколько порядков меньше вероятности пребывания в состоянии с одним отказавшим блоком. Для систем с параллельным соединением общая тенденция сохраняется, но есть свои отличия, связанные с организацией ремонта. Излагаемый подход иллюстрируется на примере двух реальных технических систем.
В данном параграфе рассматриваются основные этапы расчета надежности сложных технических систем:
1. Анализ структуры системы и определение ее функций.
2. Определение надежностных характеристик блоков системы.
3а. Составление структурно-логической схемы надежности и/или графа состояний.
3б. Расчет интенсивностей перехода по состояниям.
4. Расчет коэффициента готовности и других требуемых показателей надежности системы.
Пример 2.13. Расчет надежности системы технологической связи (СТС), реализующей технологию STM-1 (синхронная цифровая передача данных, обеспечивающая скорость передачи 155 Мбит/с).
