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 Ео 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, pi — 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,рІш
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/Еo називається коефiцiєнтом збереження ефективностi Кеф.
Звичайно це вiдношення неможна безпосередньо використовувати для визначення Кеф, оскiльки "вимiрювання" абсолютного рiвня ефективностi системи — завдання навiть важче, нiж оцiнка її надiйностi. Тому на практицi використовують iнженернi методи визначення Кеф за даними про надiйнiсть апаратури ІС i вiдносному внеску окремих пристроїв (або групи пристроїв) і в її ефективнiсть.
Не дивлячись на труднощi у визначеннi Кеф, цей коефiцiєнт має двi безперечнi переваги. По-перше, тiльки Кеф 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 Кеф 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, Кеф 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 Кеф=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 Кеф.
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.
25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 Наверх ↑