Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков

Оценка параметров безопасности и безотказности систем контроля и управления


https://doi.org/10.21683/1729-2646-2017-17-1-46-52

Полный текст:


Аннотация

Цель данной работы – получение аналитических оценок показателей безопасности и безотказности систем контроля и управления ответственными объектами. К таким показателям относятся: вероятность безотказной работы, общая интенсивность отказов, интенсивность опасных и защитных (безопасных) отказов, средний срок службы. В работе рассматриваются системы с различной избыточностью («2 из 2», «2 из 3», «2 по 2»), допускающие возможность восстановления отказавшей аппаратуры (каналов) без прекращения функционирования, учитываются такие механизмы обеспечения безопасности и безотказности, как межканальное сравнение данных и защита от негативных проявлений отказов путём взаимной блокировки каналов.

Методы. Для достижения поставленной цели в работе предложена математическая модель функционирования на основе поглощающих однородных цепей Маркова с непрерывным временем. Состояния данной цепи отражают число исправных каналов системы, а интенсивности переходов между состояниями определяются на основе интенсивностей отказов аппаратуры каждого канала и интенсивности восстановления (с учетом работы механизмов межканального сравнения данных и блокировки функционирования неисправного канала). Отсутствие защиты может быть связано с такими событиями, как: необнаружение отказа средствами контроля, неработоспособность механизма блокировки, задержка срабатывания защиты. В этом случае выход из строя канала (каналов) приводит к отказу всей системы и переводит цепь Маркова в поглощающее состояние. Вероятности перехода в поглощающее состояние разделяются на вероятности перехода в состояние защитного отказа и состояние опасного отказа. Поскольку появление отказа при отсутствии гарантированной защиты от возможных негативных последствий при продолжении функционирования может привести к неправомерным воздействиям на исполнительные органы системы, то, основываясь на пессимистическом подходе, считаем такой отказ опасным. Используемые методы позволяют найти вероятности каждого состояния цепи путём решения системы дифференциальных уравнений Колмогорова-Чепмена. На основе данных вероятностей определяется общая интенсивность отказов и средний срок службы, а также интенсивности защитного и опасного отказов. Для обеспечения удобства применения представленных методов приведены приближенные формулы интенсивностей отказов и погрешности приближений.

Результаты. Построена математическая модель функционирования многоканальных микропроцессорных систем. Получены формулы расчета вероятностей состояний систем, среднего срока службы, интенсивностей опасных и защитных отказов, позволяющие оценить безопасность и отказоустойчивость различных систем с горячим резервированием и возможностью восстановления работоспособности в процессе функционирования. Приведённые формулы для расчёта вероятностей состояний систем позволяют расширить число показателей безопасности и безотказности, при необходимости. Представлена возможность упрощённого вычисления интенсивностей отказов.

Выводы. Приведённые в работе формулы могут быть использованы для оценки показателей безотказности, безопасности и долговечности микропроцессорных систем контроля и управления ответственными объектами (судовыми техническими средствами, напольным оборудованием на железнодорожных станциях и перегонах, стационарными энергетическими установками и др.). В процессе разработки они позволяют найти рациональную организацию системы путём сравнительной оценки показателей структур с различной избыточностью. При адаптации системы для использования на различных объектах и при её модернизации данные формулы позволяют провести аналитический расчёт указанных выше показателей.


Об авторах

О. Л. Маковеев
ОАО «Радиоавионика»
Россия

кандидат технических наук, советник по науке НТК ЖАТ ОАО «Радиоавионика». 190005, Россия, Санкт-Петербург, Троицкий пр., д.4, лит. Б, тел. +7(812) 251-49-38



С. Ю. Костюнин
ОАО «Радиоавионика»
Россия

кандидат физико-математических наук, начальник отдела ОАО «Радиоавионика». 190005, Россия, Санкт-Петербург, Троицкий пр., д. 4, лит. Б, тел. +7(812) 251-49-38



Список литературы

1. Некоторые положения отказобезопасности и киберзащищенности систем управления / В. А. Гапанович, Е. Н. Розенберг, И. Б. Шубинский // Надежность.- 2014. – № 2. – С. 88-100

2. ГОСТ Р 27. 002-89 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения.

3. ГОСТ Р 51901.5-2005 (МЭК 60300-3-1:2003) Руководство по применению методов анализа надежности.

4. ГОСТ Р МЭК 62061-2013 Безопасность оборудования. Функциональная безопасность систем управления электрических, электронных и программируемых электронных, связанных с безопасностью

5. Системы автоматики и телемеханики на железных дорогах мира, под ред.Г.Теега, С.Власенко. ISBN 978-5-89277-098-9,М.: «Интекст», 2010, 496 с.

6. Авакян А.А. Создание сверхнадёжных электронных систем для аэрокоосмической техники // Контроль. Диагностика. – 2013. – №2. С 67-75.

7. Г. Х. Новик, “О достоверности сигнатурного анализа”, Автомат.и телемех., 1982, № 5, С. 157–159

8. Гольдштейн В. Б. Миронов С. В. Хеш-функции для сокращения диагностической информации. Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия Математика. Механика. Информатика, Выпуск№ 2 / том 7 / 2007

9. Иыуду К.А. Надёжность, контроль и диагностика вычислительных машин и систем. М: Высшая школа,1989. с. 145 – 166.


Дополнительные файлы

Для цитирования: Маковеев О.Л., Костюнин С.Ю. Оценка параметров безопасности и безотказности систем контроля и управления. Надежность. 2017;17(1):46-52. https://doi.org/10.21683/1729-2646-2017-17-1-46-52

For citation: Makoveev O.L., Kostyunin S.Y. Evaluation of safety and reliability parameters of supervision and control systems. Dependability. 2017;17(1):46-52. (In Russ.) https://doi.org/10.21683/1729-2646-2017-17-1-46-52

Просмотров: 4083

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1729-2646 (Print)
ISSN 2500-3909 (Online)