Агрегирование моделей анализа надежности и безопасности технических систем сложной структуры

• Автор: Викторова, Валентина Сергеевна
• Шифр специальности: 05.13.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 223 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 Анализ моделей, методов и программного обеспечения моделирования надежности и безопасности систем

1.1 Особенности надежностного поведения технических систем сложной структуры.

1.2 Модели и количественные методы расчета показателей надежности

1.3 Особенности моделей отказов и восстановления, резервирования.

1.4 Вычисляемые показатели.

1.5 Реализуемые качественные и предварительные количественные методы анализа

1.6 Обеспеченность исходными данными.

1.7 Нормативная база.

1.8 Способы задания моделей

1.9 Сопрягаемость с внешним ПО.
1. Точность расчетов
1. Подходы к построению специализированных программ анализа надежности
Выводы.
ГЛАВА 2 Методология агрегирования статических и динамических моделей анализа надежности и ее использование при анализе отказоустойчивых вычислительных систем
2.1 Этапы анализа надежности.
2.2 Агрегирование моделей анализа надежности систем
2.3 Автоматизированный анализ деревьев отказов.
2.3.1 Качественный анализ деревьев отказов.
2.3.2 Количественный анализ деревьев отказов.
2.3.3 Асимптотический количественный анализ деревьев отказов.
I 2.3.4 Оценка значимости базовых событий
2.3.5 Анализ отказов по общей причине
2.4 Обзор динамических и статических вершин и гейтов деревьев отказов
2.5 Диаграммы двоичных решений.
2.6 Агрегирование логиковероятностных и марковских моделей при исследовании
надежности управляющей отказоустойчивой вычислительной системы.
2.6.1 Описание функционирования и структурный надежностный анализ ОВС
2.6.2 Построение агрегированной модели надежности ОВС
2.6.3 Модели надежности элементов с учетом сбоев.
2.6.4 Анализ надежности устройств связи, работающих в режиме обмена
1 2.6.5 Анализ надежности устройств связи, работающих в режиме согласования
1 2.6.6 Анализ надежности УС, работающих в двух режимах
1 2.6.7 Анализ надежности вычислительной машины
2.6.8 , Результаты анализа ОВС.
Выводы.
ГЛАВА 3 Моделирование надежности и производительности технологических участков с промежуточными накопителями
3.1 Классификация многофазных систем с накопителями
3.2 Основные положения и некоторые методические аспекты математической модели
двухфазных систем с накопителями
3.3 Модель надежности однопоточной двухфазной системы.
3.3.1 Модель надежности для случая равной производительности обрабатывающих устройств.
3.3.2 Модель надежности для случая неравной производительности обрабатывающих устройств я
3.3.3 Модель надежности для случая неравной производительности
обрабатывающих устройств i .
3.4 Расчет надежности и производительности многофазных систем.
3.5 Программное обеспечение анализа надежности и производительности многофазных
систем с накопителями.
3.6 Оценка проектных решений портовотранспортного технологического комплекса
ГЛАВА 4 А1регирования марковских моделей при анализе надежности
отказоустойчивых вычислительных систем
4.1 Специализированные модели и программное обеспечение для исследования
надежности отказоустойчивых вычислительных систем.
4.1.1 Унифицированная марковская модель анализа надежности ОВС.
4.1.2 Исследование приемов укрупнения состояний в моделях надежности ОВС
4.2 Анализ надежности вычислительного управляющего комплекса методом
агрегирования моделей.
4.2.1 Описание Трехмашинной ОВС
4.2.2 , Модель Надежности ОВС
4.2.3 Модель Обработки Неисправностей
4.2.4 Модель деградации технической структуры ОВС
ГЛАВА 5 Автоматизация анализа контролепригодности
5.1 Встроенный контроль как средство обеспечения отказобезопасности.
5.2 Показатели и модель оценки.характеристик контроля
5.3 Методика анализа контролепригодности на стадии проектирования.
5.4 Анализ видов, последствий и критичности отказов.
5.5 Организация сбора исходных данных для анализа контролепригодности.
5.6 Программное обеспечение анализа контролепригодности.
Заключение
Литература


Программные комплексы АРБИТР ПК СЗМА, МАМОНА, i, реализуют логиковероятностные и некоторые асимптотические методы. В качестве первичного логического описания в них применяются деревья отказов, деревья событий , i, схемы функциональной целостности ПК СЗМА, графы связи МАМОНА. ПК УНИВЕРСАЛ использует полумарковскис модели и методы. АСОНИКАК формулы для вычисления показателей надежности. В x, I, i внедрены все основные методы надежностного анализа логиковероятностные деревья отказов, деревья событий блоксхемы надежности, марковские, статистическое моделирование. Реализация нескольких методов в одном программном средстве существенно расширяет класс исследуемых систем и позволяет выбирать наиболее подходящий метод анализа надежности. Проиллюстрируем это на классическом тестовом примере Задача , И. А.Рябинина 1,2,3. ВРЩ , , ,, , . Система предназначена для обеспечения бесперебойного питание одновременно трех групп потребителей П1, П2, 3. Мощности каждого генератора достаточно для обеспечения работы всех потребителей. Функциональная схема рассматриваемойсистемы электроснабжения представлена на рис. Леремычха
л
Л
Л Л Л ВРЩ
ГТ
Рис. Если использовать для решения этой задачи ПО x, то наиболее подходящим способом задания модели будут блоксхемы надежности модуль x . На рис 1. Еще более компактным и удобным представлением СЭС являются схемы функциональной целостности, предложенные Можаевым и положенные в основу ПК СЗМА. На рис 1. СФЦ рассматриваемой СЭС. Не трудно видеть, что граф этой СФЦ подобен исходной функциональной схеме СЭС рис. В программах , , i, I, i поставленная задача может быть решена только с помощью аппарата деревьев отказов. Это связано с тем, что I и i реализовали несовершенные алгоритмы прохода блоксхем, зацикливающиеся при проходе схем с перекрестными связями. Блоксхемы надежности в ограничены только последовательно параллельными структурами. Дерево отказов для задачи, построенное в i и взятое из 3, представлено на рис. Рис 1. Рис 1. Рис 1. Программным комплексам, основанным только на логиковсроятностных методах, присущи вес ограничения этих методов. Поэтому МАМОНА, i пригодны лишь для анализа систем с независимо отказывающими элементами, неограниченным восстановлением, нагруженным статическим резервированием. В ПК СЗМА логиковероятностные методы получили свое дальнейшее развитие, связагшое с учетом несовместности и последовательности отказов. Необходимо также отметить возможность формализации функционирования систем немонотонными моделями алгебры логики, особенно удобно реализованную с помощью схем функциональной целостности. Это позволяет в ПК СЗМА строить более адекватные модели безопасности и эффективности систем 4. Использование аппарата полумарковских случайных процессов позволяет учитывать в ПК УНИВЕРСАЛ практически любые особенности исследуемых систем. Известной проблемой здесь является проблема большой размерности, возникающая при анализе надежности реальных систем и реализация численных методов получения значений показателей надежности. Внедренные в ПК графовые методы моментов 5 позволяют, в определенной степени, решать вычислительные проблемы. Комбинация логиковероятностных методов и статисгаческого моделирования, реализованная в x, I, i, , позволяет в блоксхемах и деревьях отказов учитывать некоторые виды зависимостей последовательность, несовместность, временные условия, стратегии восстановления, произвольную нагружснность резерва, скользящее резервирование, резервирование замещением с учетом переключателей и контроля. В x, I, i возможно построение любых моделей, порожденных пользователем на марковских процессах, и, при необходимости, внедрение их в блоксхемы или деревья. В программах МАМОНА, i, ПК СЗМА вычисляются дифференциальные показатели, определяемые в момент времени коэффициент готовности, параметр потока отказов, средняя эффективность в момент времени . В ПК СЗМА и частично в i вычисляются также асимптотические оценки для таких основных показателей, как средняя наработка между отказами, среднее время простоя, вероятность безотказной работы отказа на интервале времени.