4.2. Взаємозв'язок показників ефективності системи і надійності її окремих елементів

Показник ефективностi — це мiра однiєї властивостi (характеристики) системи. Показник ефективностi завжди має кiлькiсний змiст, тобто є вимiрюванням деякої властивостi. З цiєї причини використання деякого по­казника ефективностi передбачає наявнiсть способу вимiрювання (оцiнки) значення цього показника. Для оцiнок ефективностi систем можуть брати­ся, наприклад, такi показники, як продуктивнiсть, вартiсть, надiйнiсть, га­барити i т.д.

На практицi показник ефективностi вибирають так, щоб вiн був критич­ним до тих факторiв, вплив яких на систему найбiльш суттєвий у розгляду­ванiй конкретнiй ситуацiї. Наприклад, для обчислювальних систем, якi є ланкою контуру управлiння, ефективнiсть визначається швидкодiєю; харак­теристиками вхiдних i вихiдних сигналiв, якi забезпечують узгодження з датчиками i виконуючими органами; надiйнiстю, оскiльки невиконання си­стемою функцiй, покладених на неї, може привести до серйозних наслiдкiв.

Показники ефективностi можуть мати рiзну природу. Ними можуть бу­ти, зокрема, i показники надiйностi.

Частковi показники ефективностi бувають суперечливими, так як по­кращення одного з них може викликати погiршення iнших, а це приведе до зниження ефективностi системи. Наприклад, пiдвищення точностi досяга­ється збiльшенням апаратних затрат, що приводить до зростання вартостi, габаритiв, споживної потужностi, а iнколи до зниження надiйностi.

У зв'язку з цим при проектуваннi та експлуатацiї технiчних компонентів системи необхiдно проводити комплексну оцiнку системи за показниками

ефективностi з врахуванням надiйностi, прагнучи до максимальної ефекти­вностi системи.

Таким чином, якщо позначити деякий узагальнений показник надiйностi IС через N, то можна стверджувати, що завжди має мiсце залежнiсть:

Отже, в інформаційній системі, з одного боку, надiйнiсть самостiйного значення не має i вiдiграє роль лише в тiй мiрi, в якiй вона вiдбивається на показниках ефективностi IС. З іншого боку, без врахування надiйностi не­можлива реальна оцiнка ефективностi IС.

При дослiдженнi надiйностi IС, пов'язаної з ефективнiстю, виникають два основних завдання:

1)      розрахунок показникiв ефективностi IС з врахуванням надiйностi;

2)      визначення оптимального рiвня надiйностi IС за критерiєм максиму­му (мiнiмуму) взятого показника ефективностi.

Вирiшення цих завдань, особливо другого — завдання оптимiзацiї, сут­тєво ускладнюється тим, що надiйнiсть IС — складне поняття, яке не зво­диться до одного числового показника. Тому постановку завдання оп­тимiзацiї звичайно рiзко обмежують, вводячи в розгляд якийсь один (рiдше два чи три) числовi показники надiйностi, наприклад, напрацювання на вiдмову, i вважаючи фiксованими всi iншi.

У зв'язку з цим при кiлькiснiй оцiнцi надiйностi складних систем нео­бхiдно вибирати такi показники, якi б характеризували змiну ефективностi системи, обумовлену вiдмовами елементiв системи.

Мiрою ефективностi системи є критерiй ефективностi. Критерiй ефек­тивностi має кiлькiсний змiст i вимiрює ступiнь ефективностi системи, уза­гальнюючи всi її властивостi в однiй оцiнцi — значеннi критерiя ефектив­ностi. Ефективнiсть систем, створюваних з однiєю метою, оцiнюється на основi одного критерiю, загального для цього класу систем. Рiзниця в при­значеннi систем передбачає, що для оцiнки ефективностi таких систем ви­користовуються рiзнi критерiї. Якщо при збiльшеннi ефективностi значення критерiя зростає, то критерiй називається прямим; якщо значення критерiя зменшується, то iнверсним.

Критерiй ефективностi IС визначають за великою кiлькiстю показникiв, кожен з яких описує одну iз сторiн системи, що розглядається. Зокрема, до показникiв затрат ресурсiв вiдносять матерiальнi, людськi, фiнансовi, часовi та iншi затрати.

Зв'язок мiж показниками ефективностi системи i надiйнiстю окремих елементiв найчастiше встановлюють двома способами.

Перший спосiб полягає у визначеннi зниження ефективностi системи iз-за виникнення вiдмов окремих елементiв. При цьому необхiдно якимсь чи­ном обчислити "iдеальне" значення ефективностi Е_о при абсолютно 36

надiйних елементах i "реальне" значення ефективностi Е, яка враховує фак­тичну надiйнiсть елементiв.

Рiзниця ∆E = E₀−E характеризує зниження ефективностi. Звичайно ви­користовують нормоване значення рiзницi:

∆E/E₀ =1−E/E₀.

Другий спосiб полягає у визначеннi середнього значення ефективностi сис­теми з врахуванням змiн її в процесi функцiонування внаслiдок вiдмов еле­ментiв. Якщо S - множина можливих станiв системи, p_i — ймовiрнiсть перебу­вання системи в станi 8» Е( — умовний показник ефективностi, обчислений при умовi, що система знаходиться в i-тому станi, то ефективнiсть системи:

Е = ±Е,р_Іш

i=1

Звичайно в якостi умовних показникiв ефективностi використовують нормованi показники. Нормування здiйснюється показником ефективностi «головного» стану, в якому всi елементи системи справнi. У цьому випадку показник ефективностi:

                                5

,о<^<і.

Вiдношення Е/Е_o називається коефiцiєнтом збереження ефективностi К_еф.

Звичайно це вiдношення неможна безпосередньо використовувати для визначення К_еф, оскiльки "вимiрювання" абсолютного рiвня ефективностi системи — завдання навiть важче, нiж оцiнка її надiйностi. Тому на практицi використовують iнженернi методи визначення К_еф за даними про надiйнiсть апаратури ІС i вiдносному внеску окремих пристроїв (або групи пристроїв) і в її ефективнiсть.

Не дивлячись на труднощi у визначеннi К_еф, цей коефiцiєнт має двi без­перечнi переваги. По-перше, тiльки К_еф дозволяє врахувати при оцiнцi надiйностi об'єктивно iснуючi частковi вiдмови i зробити тим самим цю оцiнку як таку, що бiльш правильно вiдображає фактичний вплив вiдмов апаратури на ефективнiсть системи в цiлому.

Якщо замiсть К_еф для оцiнки тієї ж системи використовувати будь-який iнший iз вiдомих показникiв надiйностi, то неминуче доведеться або зне­хтувати частковими вiдмовами, що приведе до завищення оцiнки, або вва­жати всi вiдмови повними, що приведе до вираженого заниження оцiнки.

По-друге, К_еф має простий фiзичний змiст поправочного коефiцiєнта до показникiв ефективностi системи, що дуже зручно як при оцiнцi результатiв випробувань, так i при заданнi вимог до надiйностi. Наприклад, якщо вста­новлено, що К_еф=0,95, то це означає, що тiльки через вiдмови апаратури ефективнiсть системи знижується в середньому на 5%. Значення iнших по-

37

казникiв надiйностi iнтерпретувати подiбним чином можна лише у тих час­ткових випадках, коли вони мають змiст К_еф.

Пiдвищення надiйностi системи є одним iз засобiв пiдвищення рiвня ефективностi. Безпосередньо впливаючи на ефективнiсть, надiйнiсть висту­пає як важливий фактор, який визначає ефект вiд впровадження автомати­зованої IС. У зв'язку з цим при проектуваннi рiзних частин системи вини­кає два взаємопов'язанi завдання:

1)   визначити   для   даної   системи   економiчно  рацiональний   рiвеньнадiйностi i потрiбнi для його реалiзацiї засоби (як технiчнi, так i грошовi);

2)  наявнi матерiальнi ресурси так розподiлити мiж окремими пристроя­ми, якi забезпечують надiйнiсть, щоб отримати її максимальне значення.

Для простих систем досить розглядати два можливих стани: працездат­ний, який характеризується деяким показником ефективностi, i стан вiдмови, ефективнiсть якого рiвна нулю.

Складнi системи — системи, в яких вiдмова окремого елемента приво­дить не до вiдмови всiєї системи, а лише до погiршення якостi її роботи. Звичайно це багатофункцiональнi системи з надлишковою структурою, в яких є можливiсть повного або часткового резервування окремих функцiй. При дослiдженнi складної системи необхiдно оцiнювати множину можли­вих станiв, якi визначаються станами елементiв системи i характеризуються деякими умовними показниками ефективностi, що характеризують якiсть функцiонування системи в розглядуваному станi.

Особливостями складних обчислювальних систем є:

•         багатоканальнiсть, тобто наявнiсть кiлькох каналiв, призначених длявиконання певних функцiй, часткових по вiдношенню до загального за­вдання системи;

•         багатозв'язанiсть, тобто велика кiлькiсть функцiональних зв'язкiвмiж елементами системи;

•         наявнiсть допомiжних i дублюючих пристроїв.

Завдяки такiй структурнiй надлишковостi вiдмова окремих елементiв не викликає повної вiдмови системи, тобто зупинки виконання системою за­даних функцiй, але погiршує якiсть її функцiонування.