Межгосударственный стандарт ГОСТ 24.701-86 "Единая система стандартов автоматизированных систем управления. Надежность автоматизированных систем управления. Основные положения" (утв. постановлением Государственного комитета СССР по стандартам от 31 марта 1986 г. N 850)

Unified system of standards of computer control systems. Dependability of computer control systems. General positions

Дата введения - 1 июля 1987 г.

Взамен ГОСТ 24.701-83

Настоящий стандарт распространяется на вновь разрабатываемые или модернизируемые автоматизированные системы управления (АСУ) всех видов и уровней управления, кроме общегосударственного.

Стандарт устанавливает основные положения по надежности АСУ, номенклатуру основных показателей надежности АСУ, порядок установления требований к надежности АСУ, общий порядок оценки надежности АСУ, состав и порядок проведения работ по обеспечению надежности АСУ.

В приложении 1 приведены термины, применяемые в стандарте, и пояснения к ним.

1. Общие положения

1.1. Обеспечение необходимого уровня надежности требует проведения специального комплекса работ, выполняемых на разных стадиях создания и эксплуатации АСУ.

1.2. При решении вопросов, связанных с обеспечением требуемого уровня надежности АСУ, необходимо учитывать следующие особенности АСУ:

- каждая АСУ является многофункциональной системой, функции которой имеют существенно различную значимость и, соответственно, характеризуются разным уровнем требований к надежности их выполнения;

- во многих АСУ возможно возникновение некоторых исключительных (аварийных, критических) ситуаций, представляющих сочетание отказов или ошибок функционирования системы и способных привести к значительным нарушениям функционирования объекта управления (авариям);

- в функционировании АСУ участвуют различные виды ее обеспечения и персонал АСУ, которые могут в той или иной степени влиять на уровень надежности АСУ;

- в состав каждой АСУ входит большое количество разнородных элементов: технических, программных, эргатических и др., при этом в выполнении одной функции АСУ обычно участвуют несколько различных элементов, а один и тот же элемент может участвовать в выполнении нескольких функций системы.

1.3. При решении вопросов надежности АСУ количественное описание, анализ, оценка и обеспечение надежности проводят по каждой функции АСУ в отдельности. В необходимых случаях используют также анализ возможности возникновения в системе аварийных ситуаций, ведущих к значительным техническим, экономическим или социальным потерям вследствие аварии объекта управления (или автоматизированного комплекса в целом).

1.3.1. Функции АСУ подразделяют на простые и составные. Для некоторых АСУ возможно построение составной функции наиболее общего вида, отображающей функционирование АСУ в целом.

1.3.2. Перечень функций и видов их отказов, по которым задаются требования к надежности конкретной АСУ, а также критерии этих отказов устанавливает заказчик АСУ по согласованию с разработчиком АСУ и вносит в техническое задание на АСУ (ТЗ на АСУ).

Для установления критериев отказов составляют перечень признаков или параметров, по которым может быть обнаружен факт возникновения каждого отказа, а при необходимости - количественные (критериальные) значения этих параметров.

1.3.3. Если для некоторой функции АСУ определено несколько видов отказов, существенно различающихся по причинам возникновения или по вызываемым ими последствиям, то безотказность и ремонтопригодность по этой функции задают отдельно по каждому виду отказов. При этом критерии отказов устанавливают по каждому виду отказов.

1.3.4. Перечень рассматриваемых аварийных ситуаций, по которым задают требования к надежности, составляет заказчик АСУ по согласованию с разработчиком АСУ и вносит в техническое задание на АСУ с указанием, при каких условиях эксплуатации АСУ рассматривают возникновение каждой из приведенных аварийных ситуаций.

Примечание. Аварийные ситуации в системе могут возникать в условиях нормального ее функционирования и вследствие воздействия на систему внешнего экстремального фактора (отключения питания, крупных метеорологических аномалий и пр.).

1.4. Уровень надежности АСУ зависит от надежности и других свойств ее технического обеспечения (комплекса технических средств), программного обеспечения и персонала, участвующего в функционировании АСУ.

1.5. Уровень надежности АСУ зависит от следующих основных факторов:

- состава и уровня надежности используемых технических средств, их взаимосвязи в надежностной структуре комплекса технических средств АСУ (КТС АСУ);

- состава и уровня надежности используемых программных средств, их содержания (возможностей) и взаимосвязи в структуре программного обеспечения АСУ (ПО АСУ);

- уровня квалификации персонала, организации работы и уровня надежности действий персонала АСУ;

- рациональности распределения задач, решаемых системой, между КТС АСУ, ПО АСУ и персоналом АСУ;

- режимов, параметров и организационных форм технической эксплуатации КТС АСУ;

- степени использования различных видов резервирования (структурного, информационного, временного, алгоритмического, функционального);

- степени использования методов и средств технической диагностики;

- реальных условий функционирования АСУ.

Примечание. Свойства информационного, математического, лингвистического, метрологического, организационного, правового обеспечений АСУ влияют на надежность АСУ только косвенно, через функционирование технических и программных средств и персонала АСУ и поэтому при решении вопросов, связанных с надежностью АСУ, отдельно не учитываются.

1.6. Совокупность технических, программных и эргатических элементов АСУ (технических и программных средств и части персонала АСУ), выделяемая из всего состава АСУ по признаку участия в выполнении некоторой (i-й) функции системы, образует i-ю функциональную подсистему АСУ (ФП АСУ).

Примечание. Если для АСУ сформулирована составная функция наиболее общего вида, то соответствующая ей функциональная подсистема совпадает с системой в целом.

1.6.1. Анализ надежности АСУ в реализации ее функций проводят по каждой ФП АСУ в отдельности с учетом уровня надежности и других свойств, входящих в нее технических, программных и эргатических элементов.

1.6.2. При анализе надежности АСУ необходимо учитывать, что элементы, входящие в ФП АСУ решают задачи взаимной компенсации некоторых нарушений нормальной работы, предотвращая переход этих нарушений в отказы в выполнении соответствующей функции, либо минимизируя их неблагоприятные последствия.

Примечание. Программное обеспечение функциональной подсистемы АСУ (ПО АСУ) может предотвращать возникновение отказов в выполнении функции АСУ при отказах технических средств функциональной подсистемы (ТС ФП) и ошибках персонала, участвующих в выполнении этой функции (входящих в эту ФП АСУ), либо может обеспечить перевод отказов ФП, ведущих к большим потерям, в отказы другого вида, сопряженные с меньшими потерями. Технические средства ФП могут не допускать перехода определенных нарушений в работе ПО ФП и персонала ФП в отказ выполнения функции АСУ, либо могут минимизировать последствия отказа. Персонал ФП может эффективно принимать меры к недопущению отказов ФП АСУ при отказах ТС ФП или проявлении ошибок в ПО ФП, либо к снижению потерь от таких отказов (ошибок).

1.7. Выбор состава показателей надежности АСУ производят на основе установленных техническим заданием перечня функций системы, перечня видов их отказов и перечня аварийных ситуаций, по которым регламентируют требования к надежности.

Указания по выбору показателей надежности АСУ по отдельным функциям и по аварийным ситуациям приведены в разд. 2.

1.8. Требуемые числовые значения выбранных показателей надежности АСУ (требования к надежности) устанавливают по определенным критериям на основе анализа влияния отказов АСУ в выполнении ее функций и аварийных ситуаций на эффективность функционирования автоматизированного комплекса (АСУ и объект управления) в целом, а также затрат, связанных с обеспечением надежности.

Примечание. Требования к надежности АСУ вносят в техническое задание на АСУ в соответствии с п. 3.5.

1.9. Оценку надежности АСУ проводят на различных стадиях создания и эксплуатации АСУ.

1.9.1. При разработке АСУ проводят проектную (априорную) оценку надежности системы.

При опытной и промышленной эксплуатации АСУ проводят экспериментальную (апостериорную) оценку надежности системы.

1.9.2. Оценку надежности АСУ производят с учетом надежности КТС АСУ и, при необходимости, с учетом надежности ПО АСУ и действий персонала АСУ.

Необходимость учета надежности ПО АСУ и действий персонала АСУ при оценке надежности АСУ на разных стадиях создания и эксплуатации устанавливают техническим заданием на АСУ.

1.10. Комплекс работ, направленных на обеспечение требуемого уровня надежности конкретной разрабатываемой (модернизируемой) АСУ, определяют при разработке технического задания на АСУ и оформляют в виде "Программы обеспечения надежности АСУ".

Примерный перечень и последовательность выполнения указанных работ приведены в приложении 2.

1.11. Данные о надежности АСУ вносят в техническую документацию согласно стандартам Единой системы стандартов автоматизированных систем управления.

2. Показатели надежности АСУ

2.1. В качестве показателей надежности АСУ используют показатели, характеризующие:

- надежность реализации функций системы;

- опасность возникновения в системе аварийных ситуаций.

2.2. Описание надежности АСУ по функциям (по ФП АСУ) осуществляют:

- по отдельным составляющим надежности - единичными показателями;

- по нескольким составляющим надежности совместно - комплексным показателям надежности.

Для описания надежности АСУ по непрерывно-выполняемым функциям (Н-функции) и по дискретно-выполняемым функциям (Д-функции) используют различные показатели.

2.3. Описание безотказности и ремонтопригодности АСУ по Н-функциям осуществляют с помощью единичных или комплексных показателей надежности.

2.3.1. Основными единичными показателями безотказности являются:

- средняя наработка системы на отказ в выполнении i-й функции (средняя наработка на отказ i-й ФП АСУ) - ;

- вероятность безотказного выполнения системой i-й функции (вероятность безотказной работы i-й ФП АСУ) в течение заданного времени - ().

Допускается использовать следующие показатели:

- среднюю наработку системы до отказа в выполнении i-й функции (средняя наработка до отказа i-й ФП АСУ) - ;

- параметр потока отказов системы в выполнении i-й функции (параметр потока отказов i-й ФП АСУ) - ;

- интенсивность отказов системы в выполнении i-й функции (интенсивность отказов i-й ФП АСУ) - .

2.3.2. Основными единичными показателями ремонтопригодности являются:

- среднее время восстановления способности системы к выполнению i-й функции после отказа (среднее время восстановления i-й ФП АСУ) - .

- вероятность восстановления в течение заданного времени способности системы к выполнению i-й функции после отказа (вероятность восстановления i-й ФП АСУ за время ) - ().

2.3.3. Комплексными показателями безотказности и ремонтопригодности являются:

- коэффициент готовности системы к выполнению i-й функции (коэффициент готовности i-й ФП АСУ) - ;

- коэффициент технического использования системы по i-й функции (коэффициент технического использования i-й ФП АСУ) - ;

- коэффициент сохранения эффективности системы по i-й функции (коэффициент сохранения эффективности i-й ФП АСУ) - .

2.4. Описание безотказности и ремонтопригодности АСУ по Д-функциям осуществляют с помощью комплексных показателей надежности.

2.4.1. Основным комплексным показателем безотказности и ремонтопригодности системы в отношении выполнения ею i-й Д-функции является вероятность успешного выполнения системой заданной процедуры при поступлении запроса (вероятность успешного выполнения заданной процедуры i-й функциональной подсистемой АСУ) - ;

Примечание. В ряде случаев показатель - может принимать вид коэффициента оперативной готовности системы к выполнению i-й функции (коэффициента оперативной готовности i-й функции (коэффициента оперативной готовности i-й ФП АСУ) - (см. приложение 3).

2.4.2. Дополнительным комплексным показателем безотказности и ремонтопригодности системы в отношении выполнения ею i-й Д-функции является вероятность успешного выполнения n последовательно поступающих запросов .

2.5. Описание надежности АСУ по аварийным ситуациям осуществляют с помощью комплексных показателей надежности.

2.5.1. Показателями надежности АСУ по аварийным ситуациям являются показатели, характеризующие:

- опасность возникновения аварийной ситуации в течение некоторого заданного интервала времени нормального функционирования системы;

- опасность возникновения аварийной ситуации в результате воздействия на систему внешнего экстремального фактора.

2.5.2. Для описания надежности АСУ по аварийным ситуациям могут быть использованы следующие показатели:

- средняя наработка системы до возникновения в ней j-й аварийной ситуации при нормальных условиях функционирования АСУ - ;

- вероятность возникновения в системе j-й аварийной ситуации в течение заданного времени при нормальных условиях функционирования АСУ -

- вероятность возникновения в системе j-й аварийной ситуации в результате воздействия s-го экстремального воздействующего фактора .

Допускается также использование следующих показателей:

- вероятность отсутствия (невозникновения) в системе j-й аварийной ситуации в течение заданного времени при нормальных условиях функционирования АСУ - ;

- вероятность отсутствия (невозникновения) в системе j-й аварийной ситуации в результате воздействия s-го экстремального воздействующего фактора .

2.6. Описание долговечности АСУ осуществляют по АСУ в целом или, при необходимости, по отдельным ее подсистемам с помощью единичных показателей надежности.

Основными показателями долговечности являются:

- средний ресурс i-й подсистемы АСУ (АСУ в целом) - ;

- средний срок службы i-й подсистемы АСУ (АСУ в целом) - .

Допускается также использовать следующие показатели:

- гамма-процентный ресурс i-й подсистемы АСУ (АСУ в целом) - .

- гамма-процентный срок службы i-й подсистемы АСУ (АСУ в целом) - .

2.7. В обоснованных случаях, кроме показателей надежности АСУ, приведенных в настоящем стандарте, допускается использовать показатели, установленные ГОСТ 27.002, ГОСТ 27.003, ГОСТ 27.410, РД 50-690, ГОСТ 21623.

3. Порядок установления требований к надежности АСУ

3.1. Установление требований к надежности конкретной разрабатываемой АСУ состоит в выборе состава (номенклатуры) показателей, используемых для количественного описания надежностных свойств системы, и определении требуемых числовых значений (норм) этих показателей.

3.2. Показатели надежности вводят по каждой функции системы и по каждому виду их отказов, а также по установленным для рассматриваемой системы аварийным ситуациям.

Состав показателей надежности определяют на основе включенных в ТЗ на АСУ перечней функций, видов их отказов и тех аварийных ситуаций, для которых следует устанавливать требования к надежности.

3.2.1. Для каждой из указанных в ТЗ на АСУ функций и по видам их отказов вводят показатели безотказности и ремонтопригодности.

3.2.2. Для каждой из указанных аварийных ситуаций вводят показатели надежности.

3.2.3. Показатели долговечности вводят, при необходимости, для АСУ в целом либо для отдельных ее подсистем в случаях, если по условиям функционирования системы или по иным причинам ремонт или замена некоторых технических средств, необходимых для выполнения функций системы и отказавших или выработавших свой ресурс либо срок службы, невозможна без капитального или среднего ремонта или без реконструкции системы.

Необходимость установления показателей долговечности указывают в ТЗ на АСУ.

3.3. Определение требуемых числовых значений введенных показателей надежности АСУ осуществляют по заданным критериям.

3.3.1. Исходными данными для определения обоснованных требований к надежности АСУ являются:

- виды и критерии отказов по всем рассматриваемым функциям системы;

- уровень эффективности по всем функциям системы и величины ущербов по всем видам отказов (ориентировочно);

- состав технических, программных и эргатических элементов, участвующих в выполнении каждой функции системы (ориентировочно);

- возможные пути повышения надежности для каждой ФП АСУ и связанные с ними затраты (ориентировочно);

- величины ущербов, связанных с возникновением возможных в АСУ аварийных ситуаций (ориентировочно);

- возможные пути снижения опасности возникновения аварийных ситуаций и связанные с ними затраты (ориентировочно).

3.3.2. Требования к надежности АСУ определяют в основном путем сопоставления потерь, связанных с отказами АСУ в выполнении функций и возникновением аварийных ситуаций, и затрат, связанных с обеспечением и повышением надежности АСУ (включая удорожание обслуживания).

3.4. Требования к надежности АСУ устанавливают по согласованию между разработчиком и заказчиком АСУ при разработке ТЗ на АСУ.

3.5. Требования к надежности АСУ вносят в ТЗ на АСУ. Уточнение и изменения требований по надежности должны быть оформлены дополнением к ТЗ на АСУ в соответствии с ГОСТ 34.602.

4. Общий порядок оценки надежности АСУ

4.1. Оценку надежности АСУ (по функциям и по аварийным ситуациям) проводят:

- при разработке системы с целью прогноза ожидаемого уровня надежности АСУ (проектная, априорная оценка);

- при вводе системы в эксплуатацию и в процессе ее функционирования с целью определения фактически достигнутого уровня надежности АСУ и проверки его соответствия требованиям к надежности, установленным в ТЗ на АСУ (экспериментальная, апостериорная оценка).

4.2. Проектную оценку надежности АСУ в зависимости от особенностей системы и стадии ее создания проводят с учетом свойств:

только комплекса технических средств АСУ;

КТС АСУ и программного обеспечения АСУ;

КТС АСУ и персонала АСУ;

КТС АСУ, ПО АСУ и персонала АСУ.

4.2.1. Проектная оценка надежности АСУ с учетом только КТС АСУ, проводимая на начальных этапах разработки системы, является ориентировочной и ее используют для предварительного определения состава и структуры КТС АСУ.

4.2.2. Проектная оценка надежности АСУ с учетом КТС АСУ и персонала АСУ, проводимая при разработке эскизного проекта системы, является ориентировочной и ее используют для определения целесообразного уровня автоматизации управления объектом, распределения задач между техническими средствами и персоналом АСУ в выполнении функций системы.

4.2.3. Проектную оценку надежности АСУ с учетом КТС АСУ и ПО АСУ проводят при разработке технического проекта и используют для уточнения состава и структуры КТС АСУ, определения требований к надежности, а также выбора способов повышения надежности функционирования технического и программного обеспечения системы.

4.2.4. Проектная оценка надежности АСУ с учетом КТС АСУ, ПО АСУ и персонала АСУ, проводимая при разработке рабочего проекта системы, является более полной и ее используют для уточнения состава и структуры КТС АСУ, состава и структуры ПО АСУ, состава и структуры задач персонала АСУ, а также для уточнения взаимодействия КТС, ПО АСУ и персонала АСУ (компонентов АСУ) в реализации функций системы.

4.3. Проектную оценку надежности АСУ допускается проводить следующими методами:

- аналитическими;

- вероятностного моделирования;

- комбинированными, представляющими собой сочетание аналитических методов и методов моделирования;

- экспертными.

4.4. Экспериментальная оценка надежности АСУ учитывает совместное (результирующее) воздействие на уровень надежности системы КТС АСУ, ПО АСУ и действий персонала АСУ, а также всех реально воздействующих факторов - условий внешней среды, режимов и параметров технической эксплуатации, режимов функционирования системы, внешних помех.

4.5. Экспериментальную оценку надежности АСУ допускается проводить:

- путем организации и проведения специальных испытаний на надежность;

- путем сбора и обработки статистических данных о надежности АСУ в условиях ее опытного и промышленного функционирования;

- комбинированными методами, использующими оба эти направления;

- расчетно-экспериментальными методами.

4.6. Необходимость проведения оценок надежности АСУ на различных стадиях ее создания и функционирования, методы получения таких оценок, а также состав оцениваемых при этом показателей надежности АСУ в ТЗ на АСУ.

Методы проектной и экспериментальной оценок надежности АСУ на разных стадиях создания и эксплуатации системы выбирают с учетом особенностей конкретной разрабатываемой (модернизируемой) АСУ и конкретных условий ее разработки (наличия инженерных методик, алгоритмов и программ решения задач оценки надежности, наличия необходимых исходных данных для использования определенного метода; наличия возможности проведения испытаний необходимого объема и пр.).

4.7. При проведении проектной и экспериментальной (расчетно-экспериментальными методами) оценок надежности АСУ следует использовать данные по надежности элементов АСУ, приведенные в документации их изготовителей и разработчиков, в официальных отчетах об эксплуатации элементов АСУ, а также в справочниках.

4.8. При проведении оценки надежности АСУ используют методы и методики, утвержденные в установленном порядке.

5. Обеспечение надежности разрабатываемой (модернизируемой) АСУ

5.1. Необходимый уровень надежности конкретной АСУ обеспечивают специальным комплексом работ, проводимых на всех стадиях создания и функционирования АСУ.

5.2. К обязательным работам по обеспечению надежности АСУ, которые следует выполнять в процессе создания любой АСУ, относят:

- анализ состава и содержания функций разрабатываемой (модернизируемой) АСУ, определение конкретного содержания понятия "отказ" и критериев отказа по каждому виду отказов для всех функций системы; анализ, при необходимости, аварийных ситуаций в АСУ, определение конкретного содержания понятия "аварийная ситуация" для данной АСУ и критериев аварийной ситуации по каждой из рассматриваемых ситуации;

- выбор состава показателей надежности по всем функциям АСУ, указанным в ТЗ на АСУ и, при необходимости, по всем аварийным ситуациям и определение требований к уровню их значений:

- выбор методов оценки надежности АСУ на различных стадиях ее создания и функционирования;

- проведение проектной оценки надежности АСУ при разработке технического проекта системы;

- определение режимов и параметров технической эксплуатации АСУ.

5.3. Состав, содержание и последовательность выполнения работ по обеспечению надежности системы устанавливают в "Программе обеспечения надежности АСУ", которую составляют для каждой вновь разрабатываемой или модернизируемой АСУ с учетом специфики системы и условий ее функционирования, важности выполняемых ею функций, требуемого уровня надежности, общего объема затрат на создание, а также особенностей ее создания (наличия необходимых исходных данных, сведений о надежности систем-аналогов и применяемых элементов и пр.).

5.4. Программу обеспечения надежности конкретной АСУ составляют при разработке ТЗ на АСУ и оформляют в виде отдельного организационно-распорядительного документа, являющегося приложением к ТЗ на АСУ.

В обоснованных случаях допускают работы по обеспечению надежности АСУ включать в соответствующие разделы ТЗ на АСУ, не составляя отдельной "Программы обеспечения надежности АСУ".

5.5. В "Программе обеспечения надежности АСУ" необходимо указывать стадии создания АСУ, на которых выполняют работы по обеспечению надежности системы, перечень этих работ, форму представления результатов работы, сроки выполнения, исполнителей.

5.6. "Программу обеспечения надежности АСУ" составляет организация - головной исполнитель работ по созданию конкретной АСУ и согласует ее со всеми организациями (предприятиями), участвующими в реализации программы. Утверждает программу руководство организации - головного исполнителя.

5.7. Работы, включаемые в "Программу обеспечения надежности АСУ", проводят: организация - головной исполнитель и организации-соисполнители (разработчики), организация - заказчик АСУ, а также предприятие, применяющее АСУ (потребитель).

Результаты выполнения основных работ по обеспечению надежности системы вносят в соответствующую техническую документацию на АСУ.

5.8. Для АСУ специального назначения на всех обязательных стадиях создания и эксплуатации, указанных в ТЗ на АСУ, результаты реализации "Программы обеспечения надежности АСУ" оформляют в виде отчета, который представляют заказчику АСУ. На основе отчета о реализации, при необходимости, разрабатывают изменения (дополнения) к "Программе обеспечения надежности АСУ", которые согласовывают и утверждают в порядке, установленном ГОСТ 34.602 для технического задания на АСУ.

__________

* В качестве элементов АСУ рассматривают отдельные технические средства (и их комплексы, в том числе вычислительные комплексы), отдельные программные средства (и их комплексы), эргатические элементы, т.е. действия лиц, входящих в состав персонала АСУ (и их группы). При решении задач надежности АСУ однородные элементы системы, т.е. элементы, анализ надежности которых проводят по общей для них методологии (например все технические средства, или все программные средства, или все эргатические элементы системы), объединяют в одну группу. При этом АСУ или любую ее функциональную подсистему рассматривают как состоящую из трех основных компонентов (групп однородных элементов) - комплекса технических средств (КТС), программного обеспечения (ПО), персонала.

Персонал АСУ в соответствии с ролью, выполняемой им в процессе функционирования системы, делится на две группы: оперативный персонал и эксплуатационный. К оперативному персоналу относятся лица, непосредственно участвующие в принятии решений по процессу управления и в выполнении функций системы (в АСУ ТП - это операторы и операторы-технологи, в АСУП, ИАСУ, ОАСУ и др. - это операторы и лица, принимающие решения). К эксплуатационному персоналу относятся лица, обеспечивающие нормальные условия функционирования АСУ в соответствии с Инструкцией по эксплуатации (выполняющие работу по техническому обслуживанию системы). Помимо персонала АСУ, работу АСУ обеспечивает также ремонтный персонал, непосредственно в функционировании АСУ не участвующий и выполняющий ремонт отказавших технических средств и устранение ошибок программного обеспечения АСУ.