Приложение А (справочное). Оценка показателей надежности и других свойств системы

Приложение А
(справочное)

Оценка
показателей надежности и других свойств системы

А.1 Примеры факторов, влияющих на надежность системы

Примечание - Факторы, приведенные в настоящем приложении, ранжированы в соответствии с их значимостью для большинства ситуаций.

А.1.1 Экономические ограничения

Экономические ограничения часто возникают из-за бюджетных и временных ограничений, связанных с разработкой системы и при реализации продукции. Экономические ограничения необходимо учитывать как условия, влияющие на процесс менеджмента надежности. Раннее планирование себестоимости, управление цепочками поставок и анализ стоимости жизненного цикла помогают идентифицировать области потенциальных проблем, обеспечить понимание способов снижения или исключения дополнительных расходов и создания возможностей для улучшений. Анализ риска проекта часто используют при планировании действий для определения критичности ситуации, что позволяет спланировать направление дальнейших действий.

А.1.2 Нормативные ограничения и обязательные требования

Нормативные ограничения и обязательные требования могут быть связаны с обязательными требованиями к системе жилищно-коммунальных услуг, в соответствии с которыми требования в области безопасности и экологические требования имеют первостепенное значение. Применимые требования обычно определяют набором методов, средств и подходов или технических ограничений. Эти требования относят к влияющим условиям при оценке стратегии проектирования и разработке системы и планов в области надежности.

Пример - Монтаж капота или крышки над элементом системы по соображениям безопасности может изменить удобство доступа к этому элементу. Как следствие может возникнуть необходимость изменений в проекте для обеспечения ремонтопригодности или изменений процесса поддержки и технического обслуживания.

А.1.3 Тип работы системы

Тип работы влияет на достижение общих целей функционирования системы. Тип работы важен, например для таких систем, как система городского общественного транспорта или система связи для вещания новостных служб. Показатели надежности и других свойств таких систем должны быть оценены в соответствии с обязательными требованиями, экономическими, социальными, техническими и другими соответствующими требованиями. Процесс оценки связан с положительными ожиданиями. Например, ожидание успешной работы национальной электрической распределительной сети связано с эффективностью распределения электрической энергии и способствует эффективной экономической деятельности страны. В результате оценки необходимо создать высокий уровень производительности и надежности электрической системы. Тип работы связан с областью применения системы в целом, тогда как режим работы относят к оперативным методам выполнения конкретных задач системы.

А.1.4 Критичность работы системы

Критичность - это степень влияния отказа или сбоя системы на серьезные последствия. Показатели надежности и других свойств системы должны быть оценены с точки зрения воздействия на работу человека, экономических и экологических последствий, стрессов персонала, рабочих и других воздействий. Процесс оценки связан с анализом событий, которые могут иметь негативные последствия. К примеру, ремонтопригодность национальной электрической сети распределения имеет большое значение, при этом необходимо учитывать социально-экономические последствия длительного отключения или сбоя национальной электрической системы. В городах из-за чрезмерного потребления электроэнергии может возникнуть аварийная ситуация.

А.1.5 Тип применения

Система может иметь несколько вариантов использования:

- однократное применение;

- краткосрочное применение и короткий срок сохраняемости;

- краткосрочное применение и длительный срок сохраняемости;

- длительное время применения и короткий срок сохраняемости;

- длительное время применения с техническим обслуживанием;

- длительное время применения без технического обслуживания.

В зависимости от варианта использования, а также условий эксплуатации надежность системы может включать в себя безотказность, ремонтопригодность, восстанавливаемость, долговечность, сохраняемость, готовность или определенные сочетания этих свойств.

При однократном применении надежность зависит от периода эксплуатации системы. При анализе надежности на этапе функционирования системы обычно рассматривают готовность и безотказность, а на этапе хранения - ремонтопригодность и сохраняемость.

Пример - Для достижения очень высокой безотказности во время полета на этапе хранения ракетно-космического комплекса к основным свойствам надежности относят сохраняемость и ремонтопригодность, а на этапе подготовки к запуску ракеты космического назначения - безотказность и готовность.

При краткосрочном применении и коротком сроке сохраняемости системы из-за короткого времени доступности для технического обслуживания системы важна обеспеченность технического обслуживания и ремонта.

Пример - Самолет, который имеет очень эффективную программу технического обслуживания, должен иметь большую величину отношения продолжительности полета к продолжительности технического обслуживания на земле.

При длительном времени применения системы с техническим обслуживанием, равное по важности значение имеют ремонтопригодность, безотказность и обеспеченность технического обслуживания и ремонта. Для системы такого типа показатели надежности и других свойств системы должны быть выбраны соответствующим образом.

Пример - Атомная электростанция относится к типу системы длительного времени применения с техническим обслуживанием.

При длительном времени применения системы без технического обслуживания большое значение имеет безотказность, а ремонтопригодность менее важна.

Пример - Поскольку ремонтировать спутник во время его работы на орбите, как правило, невозможно, его надежность в эксплуатации характеризует высокая вероятность безотказной работы.

А.1.6 Тип пользователей

Существуют различные типы пользователей, которые обладают различными навыками и знаниями по управлению системой. Некоторые пользователи могут быть квалифицированными специалистами, обладающими углубленными знаниями и навыками по работе с системой. Другие пользователи могут не иметь необходимых навыков и знаний для работы в той же системе. Квалификация персонала является условием, которое может влиять на показатели надежности, учитываемые на этапе проектирования и разработки системы для удовлетворения различных потребностей пользователей. Особое внимание должно быть уделено взаимодействию человека с системой, при разработке соответствующих функций, особенно для системы с открытым интерфейсом.

Пример - Требования к техническому обслуживанию зависят от уровня квалификации пользователей системы. Система отключения может быть простой операцией, связанной с нажатием кнопки, однако может возникнуть необходимость для разработки отдельной процедуры отключения.

А.1.7 Зависимость взаимодействующих систем

Система может быть связана с другой системой или взаимодействовать с множеством систем для достижения поставленной цели. В этом случае их зависимость должна быть установлена в спецификации системы с указанием первичных и вторичных ролей при работе систем.

- Высокая зависимость: целью вторичной системы является поддержка работы основной системы.

- Средняя зависимость: система связана с другими системами, но ее функции не зависят от этих систем.

- Низкая зависимость: система не имеет никакой зависимости (помимо источников энергии) от других систем. Она способна работать самостоятельно.

- Временная зависимость: например, запуск процедуры программного обеспечения после команды запуска специальной программы или планируемых действий.

При высокой зависимости системы важно включать спецификацию надежности вторичной системы в качестве составляющей в спецификацию надежности первичной системы.

Пример - Спецификация надежности резервного источника питания должна быть частью спецификации надежности основного источника питания в спецификации системы.

А.1.8 Структура или конфигурация системы

Система может иметь различные структуры или конфигурации, состоящие из сочетания составляющих элементов. Например:

тип 1: система аппаратного типа, без применения программного обеспечения или участия человека;

тип 2: система аппаратного типа без применения программного обеспечения, но с существенным участием человека;

тип 3: система с элементами аппаратного и программного обеспечения, но без вмешательства человека в ее работу;

тип 4: система, включающая сочетание аппаратных средств, программного обеспечения и человека.

Для системы типа 1 полностью применимы классические методы надежности в соответствии с ГОСТ 27.003.

Для системы типа 2 необходимо учесть метод влияния человеческого фактора и особые базы данных влияния человеческого фактора. Данные подходы, хотя и определены для некоторых отраслей промышленности, однако еще не стандартизированы.

Системы типа 3 и 4 включают элементы программного обеспечения. Программное обеспечение в чистом виде является детерминированным, но использование программного обеспечения в аппаратных средствах с реальными входными данными не может быть оценено классическими детерминистическими методами. Для оценки надежности программного обеспечения при работе системы должен быть использован вероятностный подход. Идентификация функций аналогична для элементов аппаратного и программного обеспечения. В процессе отличают только методологии оценки надежности.

На практике большинство систем представляют собой сочетание специальных и широко используемых элементов.

А.1.9 Техническая новизна

Для новых технологических систем новизна подразумевает внедрение новой технологии или использование новых технических процессов для решения проблем существующей системы. Определены три класса систем:

- полностью новая система с использованием новой технологии;

- новая система на основе существующей технологической системы и известных технологий;

- модификация существующей системы.

Для полностью новой системы, при отсутствии данных предшествующего опыта, необходимо использование формальных методов для обеспечения уверенности в детальной разработке с высокой степенью инженерной точности.

Для новой системы на основе существующей технологической системы и развитых технологий могут быть применены классические методы и приемы надежности, но дополнительные методы должны быть использованы для проверки новой конфигурации системы. Это обеспечивает уверенность в разработке новой системы, основанной на существующей технологической системе и развитых технологиях.

Для существующей системы, которая должна быть модифицирована, могут быть применимы классические методы надежности, которые должны быть дополнительно верифицированы.

А.1.10 Новизна выполнения

Новизна выполнения заключается в постановке новых и неизвестных целей эксплуатации.

Примеры:

- постановка совершенно новой задачи эксплуатации системы;

- расширение работы существующей системы для достижения новых целей.

Для полностью новой системы с неизвестными целями отсутствие предшествующего опыта требует детального анализа рабочего профиля и идентификации задач, включая анализ всех возможных влияющих условий, которые могут оказать воздействие на работу системы для определения целей в области надежности системы.

При расширении существующих способов работы системы для достижения новых целей можно использовать данные предыдущего опыта по проектированию расширения способов применения системы. Может потребоваться проведение детального анализа ожидаемых изменений, чтобы обеспечить необходимые ресурсы технического обслуживания для расширенного применения системы.

А.1.11 Вопросы преемственности

Вопросы преемственности - это вопросы, связанные с существующей инфраструктурой в больших сложных системах, когда требуется расширение услуг, обновление потенциала и расширение возможностей. При проектировании и разработке систем обычно определение первоначальных требований и предварительное проектирование связано с вопросами и проблемами преемственности. Типичные вопросы преемственности включают, но не ограничиваются следующим:

- сохранение инвестиций в существующую инфраструктуру;

- негативное отношение общества к изменениям и ограничениям;

- страховое покрытие существующих и новых объектов;

- перераспределение текущих ресурсов;

- потребности в обучении для наработки навыков;

- преимущества затрат жизненного цикла и обоснование повышения усилий на разработку.

Иногда создание системы путем модернизации существующей конструкции является гораздо более сложным и дорогостоящим, чем при создании совершенно новой системы.

А.1.12 Сложность

Сложность системы должна быть оценена с технической и функциональной точек зрения.

Сложность системы может быть оценена по количеству взаимодействий между элементами или подсистемами, входящими в систему, и ее окружающей средой, а также по количеству возможных различных конфигураций системы, которые должны быть установлены.

Техническая сложность может быть оценена в соответствии с количеством различных технологий, предназначенных для использования в системе.

Функциональная сложность связана с разнообразием услуг или прикладных функций системы.

А.1.13 Количество используемых систем

Количество используемых систем может влиять на выбор методов и средств, используемых для обеспечения надежности. Если количество используемых одинаковых систем велико, то очень важны данные обратной связи об эксплуатации и доступность данных испытаний. Малое количество используемых систем может привести к отсутствию данных обратной связи об использовании систем. Выбор методов и средств обеспечения надежности может быть ограничен. При верификации может потребоваться демонстрация надежности. В этом случае могут быть использованы методы вероятностного моделирования.

А.2 Определение соответствующих влияющих факторов для оценки функций системы

Таблицы А.1 и А.2 могут быть полезны при определении влияющих факторов, способных оказать воздействие на показатели надежности функций системы.

Таблица А.1 - Примеры влияющих факторов для каждого влияющего условия

Влияющие условия
Требования задачи (влияющие факторы)	Взаимодействие с человеком	Процесс	Окружающая среда	Поддерживающие услуги	Коммунальные услуги	Системы взаимодействия	Другие факторы
Особенности задачи	Санкционирование доступа и команд	Входы/ выходы	Температура	Техническое обслуживание	Мощность	Границы	Экономические ограничения
Область применения	Несанкционированное взаимодействие	Режимы работы	Влажность	Документирование	Топливо	Протокол	Обязательные требования
Продолжительность	Пооперационное взаимодействие в работе	Стадии	Вибрация	Техническая поддержка	Энергия	Взаимодействие	Техническая новизна
Последовательность	Обучение	Циклы	Удар	Запасные части	Общественные коммунальные услуги	Зависимость	Новизна выполнения
Режим работы	Навыки	Протоколы об отказах	Давление	Специальные средства и инструменты	Частные коммунальные услуги		Сложность
Система запуска	Интерфейсы		Радиация	Доступность технического обслуживания	Коммуникации		Количество используемых систем
Обычный режим работы			Загрязнение	Уровни поддержки			Степень резервирования
Аварийный режим работы			Сохранность
Выключение			Транспортировка

Таблица А.2 - Связь свойств системы с влияющими условиями

Влияющие условия	Свойства системы
	Функциональность	Выполнение	Работоспособность	Надежность	Доступность технического обслуживания	Особенности применения
Требования задачи	Идентификация необходимых функций в соответствии с требованиями задачи	Идентификация адекватности функций для выполнения задачи в установленных условиях	Идентификация требований эксплуатации и взаимодействий с функциями	Идентификация уровня безотказности, ремонтопригодности и обеспеченности техническим обслуживанием функций	Идентификация услуг логистической поддержки для выполнения технического обслуживания функций	Идентификация обязательных требований, требований охраны труда и безопасности, связанных с выполнением функций
Взаимодействие с человеком	Идентификация участия человека в выполнении функций	Идентификация навыков персонала, необходимых для выполнения функции	Идентификация степени сложности взаимодействия человека с функциями	Идентификация влияния человека на надежность выполнения функций	Идентификация человеческих ресурсов, необходимых для выполнения технического обслуживания функций	Идентификация аспектов участия человека в специальном применении функций
Процесс	Идентификация процедур и методов выполнения функций	Идентификация точности, последовательности и повторяемости в работе функций	Идентификация легкости использования и доступности выполнения функций	Идентификация готовности и безотказности при выполнении функций	Идентификация инструкций по процедуре и усилий по техническому обслуживанию для устойчивого выполнения функций	Идентификация специальных процессов, необходимых для выполнения функций
Окружающая среда	Идентификация доминирующих условий среды, воздействующих на конструкцию системы и выполнение функций	Идентификация рабочих границ и ограничений при выполнении функций, связанных со средой	Идентификация ограничений к доступу и использованию функций, которые воздействуют на окружающую среду	Идентификация воздействий на надежность выполнения функций, которые воздействуют на окружающую среду	Идентификация ограничений при выполнении технического обслуживания или оказании услуг для функций, которые воздействуют на окружающую среду	Идентификация особых мер предосторожности при работе в экстремальной или неблагоприятной среде
Поддерживающие услуги	Идентификация потребностей в поддерживающих услугах при выполнении технического обслуживания функций	Идентификация воздействия поддерживающих услуг, необходимых для поддержки точности выполнения функций	Идентификация влияния поддерживающих услуг на повышение работоспособности системы	Идентификация влияния технического обслуживания на устойчивое надежное выполнение функций	Идентификация всех особых поддерживающих услуг, необходимых для модификации, модернизации или утилизации системы	Идентификация всех особых поддерживающих услуг, необходимых для особого применения
Коммунальные услуги	Идентификация инфраструктуры для выполнения функций	Идентификация адекватности коммунального обслуживания для устойчивого выполнения функций	Идентификация воздействия коммунального обслуживания на повышение работоспособности системы	Идентификация требований и воздействий коммунального обслуживания на устойчивую надежную работу системы	Идентификация всех особых требований к коммунальным услугам (мощность, энергия, топливо и т.д.) для обеспечения работы системы	Идентификация всех особых требований к инструментам и вспомогательным системам, необходимым для особого применения
Системы взаимодействия	Идентификация влияния взаимодействующих систем на функции	Идентификация воздействия взаимодействующих систем на выполнение функций	Идентификация зависимости взаимодействующих систем от работоспособности системы	Идентификация воздействия взаимодействующих систем на надежность	Идентификация границ соподчиненности взаимодействующих систем на их обслуживаемость	Идентификация взаимодействующих систем для особого применения
Другие факторы	Идентификация технических и технологических ограничений, связанных с функциями	Идентификация степени использования и сложности способов применения, влияющих на выполнение функций	Идентификация социальных факторов и человеческого фактора, влияющих на выполнение функций в нормальных и особых условиях	Идентификация всех особых факторов, ограничивающих обеспечение надежности	Идентификация всех особых факторов, ограничивающих обслуживаемость системы	Идентификация ограничений, связанных с экономическими и обязательными требованиями для особого применения