Модели и алгоритмы оценки надежности автоматизированных систем управления пожаровзрывобезопасностью промышленных предприятий

• Автор: Любавский, Алексей Юрьевич
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2015
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 129 с. : ил.

Содержание
Введение

Глава 1. Анализ проблемы обеспечения надёжности функционирования АСУ

1.1 Проблемы надежности автоматизированных систем управления Ю

1.1.1. Основные понятия АСУ

1.1.2. Классификация отказов объектов АСУ

1.2. Обзор общих методов оценки надёжности АСУ

1.2.1. Экспоненциальное распределение

1.2.2. Распределение Пуассона

1.2.3. Усеченное нормальное распределение

1.2.4. Гамма распределение
1.2.5. Распределение Вейбулла
1.2.6. Логарифмически нормальное распределение
1.2.7. Логико-вероятностный метод расчета надежности АСУ ТП
1.3. Метод оценки надежности программного обеспечения АСУ
1.3.1. Время эксплуатации ПО
1.3.2. Оценка безотказности ПО по наработке
1.3.3. Оценка надежности ПО методом построения графов
1.3.4. Оценка надежности ПО, исходя из метода последовательных 44 испытаний Бернулли
Выводы по первой главе
Глава 2. Оценка надежности функционирования вычислительных систем в АСУ ПВБ
2.1. Факторы, влияющие на надежность функционирования СВТ
2.2. Оценка надежности СВТ с применением распределения Вейбул- 52 ла
2.2.1. Оценка наработки на отказ методом распределения Вейбулла
2.2.2. Практическое применение распределения Вейбулла для решения задачи обеспечения надежности СВТ
2.2.3. Расчет наработки на отказ с использованием компьютерного моделирования
2.2.4. Корректировка расчетов при функционирования устройств в реальных условиях
2.3. Оценка надежности СВТ АСУ ПВБ в текущем отрезке времени
2.3.1. Модель оценки и повышения надежности вычислительной системы АСУ ПВБ
2.3.2. Алгоритмы прогнозирования отказов СВТ АСУ ПВБ по аддитивно-мультипликативной модели
2.3.3 Прогнозирование по мультипликативной модели
2.3. Модель оценки и повышения надежности СВТ АСУ ПВБ

2.4. Метод и алгоритмы оценки надежности СВТ АСУ ПВБ
Выводы по второй главе
Глава 3.Научно-технические основы создания автоматизированной системы управления взрывопожарозащитой АСУ ПВБ
3.1. Проблемы качества, надежности и безопасности СВТ
3.2. Вероятностно-физическая модель надежности изделий
3.2.1. Анализ результатов исследований электроприборов и радиоэлектронной аппаратуры
3.3. Практическая реализация вероятностно-физической модели для
диагностики состояния СВТ АСУ ПВБ
3.3.1. Техническая реализация модуля диагностики СВТ АСУ ПВБ
3.3.2. Принципы работы ТЭЗ для АСУ ПВБ
Выводы по третьей главе
Глава 4 Автоматизированная система диагностики и прогнозирования отказов СВТ АСУ
4.1. Особенности функционирования модели оценки надежности и
прогнозирования отказов СВТ верхнего уровня АСУ ПВБ
4.2. Реализация обработки результатов, полученных в вероятностно
физической модели оценки надежности СВТ АСУ ПВБ
4.3. Реализация базы данных хранения и обработки информации
4.4. Обоснование полученной модели
Выводы по четвертой главе
Заключение
Список литературы
Приложение 1
Приложение 2

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность и степень научной проработки темы исследования.
В настоящее время происходит изменение приоритетов в сфере обеспечения безопасности. Ведущим направлением, наряду с защитой жизни и имущества, является обеспечение стабильной устойчивости функционирования объектов на основе защиты материальных и нематериальных активов, рационализации инвестиций, управления рисками и пр. Практика показала, что решение данных вопросов невозможно без устойчивого развития автоматизированных систем безопасности как необходимого инсгрументария, в том числе использования профильных информационных систем и технологий.
Особым классом выступают отрасли промышленности, где широко используются автоматизированные системы управления (АСУ). Наиболее опасными считаются пожаровзрывоопасные (ПВО) объекты. Эти системы позволяют производить контроль, анализ и сбор информации, оперативно принимать и выдавать варианты необходимых решений. Тем не менее, АСУ, обеспечивающие пожаровзрывобезопасность (ПВБ), обязаны отвечать повышенным требованиям надежности. Проблема обусловлена тем, что существующие в АСУ средства вычислительной техники (СВТ), имеют технический ресурс и гарантийный срок работы СВТ установленный изготовителем на стадии постановки СВТ на производство расчетным путем, а наработка на отказ подтверждается специальными испытаниями определенной выборки СВТ на надежность (наработку на отказ и/или долговечность).
Однако используемые методы, испытательные приборы и стенды, в т.ч. ускоренные и форсированные, не могут обеспечить всего многообразия фактических эксплуатационных условий, в которые «попадают» СВТ на объектах автоматизации, в связи с чем, все имеющиеся «паспортные данные» являются приближенными. Поэтому на объектах и в технологических процессах повышенной опасности применяется резервирование (дублирование, троирование и т.д.) и профилактические «остановы» для ремонта или замены

1.3.1.Время эксплуатации ПО
Время эксплуатации программы представляет собой последовательность чередующихся периодов наработки 7Т;)от момента восстановления до
■л (О
отказа программы и времени восстановления Гь от момента отказа до момента восстановления, т.е. внесения в программу исправлений.
Аналогичная модель рассматривается при оценке надежности восстанавливаемых изделий, причем все случайные величины Досчитаются одинаково распределенными (аналогично и Тй®). При этом используются математические модели теории восстановления.
Непосредственное применение этих моделей для оценки надежности программ нецелесообразно из-за ряда особенностей случайного процесса их эксплуатации.
Во-первых, периоды наработки между отказами Г(;)имеют тенденцию к увеличению с течением времени эксплуатации. Это связано с тем, что по мере выявления и устранения ошибок их общее количество в программе уменьшается, поэтому отказы программ становятся все более редкими.
Процесс совершенствования управляющих программ можно рассматривать как процесс выявления и устранения скрытых дефектов.
Существует также тенденция к уменьшению времени восстановления, так как у программистов все время накапливается соответствующий опыт. Вместе с тем можно предположить взаимную независимость случайных векторов Т и 7'„.
Во-вторых, большие управляющие программы обычно являются уникальными. Если для технических изделий оценки показателей надежности обычно вычисляются по статистическим данным об отказах и восстановлениях многих однотипных изделий, то при оценке надежности программ возможно лишь индивидуальное прогнозирование. Большие программы начальный период эксплуатации обычно работают в одном экземпляре и лишь после выявления и устранения подавляющего большинства ошибок, т.е. при до-