Электронная библиотека диссертаций и авторефератов России
dslib.net
Библиотека диссертаций
Навигация
Каталог диссертаций России
Англоязычные диссертации
Диссертации бесплатно
Предстоящие защиты
Рецензии на автореферат
Отчисления авторам
Мой кабинет
Заказы: забрать, оплатить
Мой личный счет
Мой профиль
Мой авторский профиль
Подписки на рассылки



расширенный поиск

Анализ структурной надежности при проектировании сложных систем передачи информации с применением логико-вероятностных методов Чертков Роман Александрович

Анализ структурной надежности при проектировании сложных систем передачи информации с применением логико-вероятностных методов
<
Анализ структурной надежности при проектировании сложных систем передачи информации с применением логико-вероятностных методов Анализ структурной надежности при проектировании сложных систем передачи информации с применением логико-вероятностных методов Анализ структурной надежности при проектировании сложных систем передачи информации с применением логико-вероятностных методов Анализ структурной надежности при проектировании сложных систем передачи информации с применением логико-вероятностных методов Анализ структурной надежности при проектировании сложных систем передачи информации с применением логико-вероятностных методов Анализ структурной надежности при проектировании сложных систем передачи информации с применением логико-вероятностных методов Анализ структурной надежности при проектировании сложных систем передачи информации с применением логико-вероятностных методов Анализ структурной надежности при проектировании сложных систем передачи информации с применением логико-вероятностных методов Анализ структурной надежности при проектировании сложных систем передачи информации с применением логико-вероятностных методов
>

Данный автореферат диссертации должен поступить в библиотеки в ближайшее время
Уведомить о поступлении

Диссертация - 480 руб., доставка 10 минут, круглосуточно, без выходных и праздников

Автореферат - 240 руб., доставка 1-3 часа, с 10-19 (Московское время), кроме воскресенья

Чертков Роман Александрович. Анализ структурной надежности при проектировании сложных систем передачи информации с применением логико-вероятностных методов : Дис. ... канд. техн. наук : 05.13.12 : Воронеж, 2004 115 c. РГБ ОД, 61:04-5/3938

Содержание к диссертации

Введение

Глава 1. Особенности расчета надежности и структурного анализа сложных технических систем 11

1.1 Необходимость расчета надежности и структурного анализа 11

1.2 Автоматизированное проектирование сложных систем и повышение его эффективности 14

1.3 Существующие средства и методы расчета надежности и структурного анализа 18

1.4 Цель и задачи исследования 27

Глава 2. Математическое обеспечение для анализа надежности и эффективности сложных систем передачи информации 29

2.1 Состав и структура математического обеспечения процесса проектирования СПИ 29

2.2 Формализация условий работоспособности системы с точки зрения алгебры логики 31

2.3 Расчет надежности системы с помощью алгоритма ортогонализации 34

2.4 Описание условий работоспособности системы через минимальные сечения отказов 40

2.5 Учет восстановления элементов при расчете надежности 42

2.6 Анализ структуры системы и определение эффективности резервирования 51

2.7 Модификация логико-вероятностного метода для расчета надежности двухполюсных систем, 63

2.8 Основные выводы второй главы 66

Глава 3. Информационное и алгоритмическое обеспечение расчета надежности структурно-сложных систем 68

3.1 Информационное обеспечение автоматизированного проектирования структурно-сложных систем 68

3.2 Общий алгоритм расчета и анализа надежности сложной системы 70

3.2.1 Расчет надежности без учета восстановления элементов 70

3.2.2 Расчет надежности с учетом восстановления элементов 75

3.3 Определение эффективности резервирования 78

3.4 Общий алгоритм надежностного анализа СПИ и рекомендации по использованию его результатов 80

3.5 Основные выводы третьей главы 90

Глава 4. Разработка средств программного обеспечения анализа структурной надежности 91

4.1 Общая характеристика программного обеспечения 91

4.2 Организация пользовательского интерфейса 92

4.3 Анализ эффективности программного обеспечения 96

4.4 Основные выводы четвертой главы 97

Заключение 98

Список литературы 100

Приложения 112

Введение к работе

Актуальность темы. Процесс автоматизированного проектирования технических систем различного назначения, включая системы связи и передачи информации (СПИ), на современном этапе его развития предполагает использование как универсального, так и специализированного программного обеспечения (ПО).

С учетом того, что распространение сложных систем передачи информации, обладающих разветвленной структурой и включающих огромное количество элементов приобретает в последние годы глобальный характер, становится очевидной необходимость применения средств автоматизации проектирования и в этой относительно новой области.

Помимо этого в настоящее время информация, а также ее стабильное и своевременное получение становятся определяющим фактором не только в развитии отдельно взятых предприятий и систем, но и на межгосударственном уровне. Перебои со связью, отключения телефонов и Internet приносят миллионные убытки в течение считанных часов. А причиной этих отключений часто является непродуманное построение топологии сетей, неправильное распределение нагрузок на узлы и линии связи, нерациональная последовательность сервисного обслуживания.

Большинство работ, касающихся данной тематики, построены на классических последовательных схемах отказов или использовании "деревьев отказов", которые опять-таки подразумевают последовательную структуру и не позволяют учесть взаимовлияния элементов системы, а также извлечь количественные характеристики, позволяющие определить степень значимости того или иного элемента и соотнести затраты на повышение его надежности с потерями при выходе данного элемента из строя.

Из сказанного следует вывод о необходимости разработки и применения систем автоматизации проектирования (САПР) при использовании современной информационной: технологии проектирования сетей связи и передачи информации, что определяет актуальность диссертационной работы.

Диссертационная работа выполнена в соответствии с ГБ НИР 2000.17 «Проектирование и технология электронных средств» в рамках одного из основных направлений Воронежского государственного технического университета «САПР и системы автоматизации производства».

Цель и задачи исследования. Целью работы является обоснование и разработка математических моделей, алгоритмов, программного и информационного обеспечения комплекса надежностного и структурного анализа при проектировании СПИ.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи: -разработка оптимального метода представления условий работоспособности системы с точки зрения достоверности результата и ориентации на последующее проведение машинных расчетов надежности в условиях недостаточного объема априорной информации; -разработка математического и алгоритмического обеспечения автоматизированного расчета надежности систем на ранних этапах проектирования; -разработка программных модулей формирования матрицы работоспособности системы и моделей, позволяющих определять дифференциальные характеристики элементов технической системы, на основании которых формируются рекомендации по ее проектированию и эксплуатации; -учет в перечисленных выше моделях и алгоритмах возможности восстановления элементов систем; -реализация предложенных алгоритмов и моделей при создании специализированной подсистемы, проблемно-ориентированной на расчет и анализ структурной надежности сложных систем передачи информации.

Методы исследования основаны на использовании элементов теории вероятностей, алгебры логики, логико-вероятностных методах структурного анализа, а также методах вычислительной математики, математического моделирования и оптимизации, структурного программирования.

Научная новизна. В работе получены следующие результаты, отличающиеся научной новизной:

1. Проектные процедуры анализа структурной надежности, схема их взаимодействия в процессе проектирования сложных систем, а также структура соответствующего математического обеспечения, отличающиеся возможностью описания:условий работоспособности системы через минимальные сечения отказов и кратчайшие пути успешного функционирования, а также учета преобладающего типа отказов в системе.

Модели работоспособности системы и алгоритмы анализа показателей надежности, основанные на представлении ортогональной дизъюнктивной формы функции работоспособности в уплотненном виде, позволяющие существенно уменьшить объем вычислений при обработке матрицы работоспособности.

Алгоритмы вычисления: дифференциальных характеристик элементов ССС, отличающиеся возможностью оценки степени значимости того или иного элемента для работоспособности системы в целом, на базе чего появляется возможность сделать выводы о целесообразности ввода резерва.

Алгоритм анализа надежности, позволяющий учитывать восстановление элементов, отличающийся использованием теории случайных импульсных потоков в рамках логико-вероятностных методов.

Практическая ценность_ работы заключается в том, что на основе предложенных моделей и алгоритмов разработано информационное и программное обеспечение комплекса надежностного проектирования СПИ, использование которого позволяет не только значительно сократить затраты

7 труда при проектировании, но и получить значительную экономию в эксплуатации систем за счет оптимизации структуры на ранних этапах разработки и внедрения.

Реализация результатов работы. Результаты проведенных исследований использовались в ГБ НИР 2000.17 «Проектирование и технология электронных средств», а также легли в основу нового курса лабораторных работ для студентов специальности 200800 «Проектирование и технология радиоэлектронных средств» ВГТУ. Программа расчета надежности структурно-сложных систем была использована при проектировании топологии системы сбора информации для модульных котельных и тепловых пунктов в Орловской области по заказу ОАО «Промгаз» в 2003 году, и внедрена на ЗАО «Сотовая связь Черноземья», о чем свидетельствуют прилагаемые акты внедрения.

Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях, совещаниях и семинарах: Всероссийской научно - технической конференции молодых ученых и студентов «Современные проблемы радиоэлектроники» (Красноярск, КГТУ, 2001, 2003, 2004), международной конференции «Системные проблемы качества, математического моделирования, информационных, электронных и лазерных технологий» (Сочи, 2001, 2003), Всероссийской конференции «Интеллектуальные информационные системы» (Воронеж, 2001), всероссийском совещании-семинаре «Математическое обеспечение информационных технологий в технике, образовании и медицине» (Воронеж, 1997). Разработанное программное обеспечение зарегистрировано в Государственном фонде алгоритмов и программ Российской Федерации.

Публикации: По теме диссертационной работы опубликовано 13 печатных работ. В работах, опубликованных в соавторстве, лично соискателю принадлежит: в [90, 91, 100] - методика анализа структурной надежности, требования к математическим моделям; в [92, 99] - расчетные процедуры для

8 определения дифференциальных характеристик элементов; в [93, 97] -алгоритмы определения количественных характеристик резервирования, в [42, 98, 102] - математические расчеты, в [96] - разработка программного обеспечения.

Структура и объем работы: Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав и заключения, изложенных на 115 листах машинописного текста, содержит 20 рисунков и 3 таблицы, а также список использованных источников, включающий 129 наименований, и четыре приложения.

В первой главе определены: основные понятия, касающиеся расчета надежности сложных систем, обоснована необходимость расчета надежности и структурного анализа; при проектировании СПИ, а также необходимость применения специализированных программных комплексов.

Проанализированы возможности современных программных средств расчета надежности и предъявляемые: к ним требования, на основе чего отмечены существенные недостатки существующих разработок, а именно: сложность учета всех взаимосвязей элементов системы, связанная с проведением многократных повторных расчетов для выявления степени влияния надежности элемента на надежность системы в целом; отсутствие возможности структурного анализа из-за отсутствия параметров, количественно определяющих зависимость эффективности функционирования системы от состояния элементов; трудность формализации, особенно для разветвленных систем с обширным резервированием; сложность учета изменения динамики отказов вследствие изменения степени нагруженности элементов при отказе некоторьгх из них и введении резервных ветвей, т.е. учета корреляции отказрв.

На основе изложенной информации обоснован выбор логико-вероятностных методов в качестве основы для создания проблемно-

9 ориентированного программного комплекса, сформулированы основные задачи, решаемые в рамках исследования, и поставлена цель диссертационной работы -разработка математических моделей, алгоритмов, программного и информационного обеспечения комплекса надежностного и структурного анализа при проектировании СПИ.

Во второй главе сформирован состав и структура математического обеспечения анализа структурной надежности, определены требования к используемым математическим моделям. Рассмотрена методика построения функции работоспособности системы (ФРС), приведены расчетные формулы для определения надежности системы в целом и дифференциальных характеристик элементов.

На основе расчетных выражений разработаны алгоритмы расчета указанных характеристик, ориентированные на машинный расчет и построенные на процедурах обработки многомерных массивов данных.

На примере простой системы изложена методика использования дифференциальных характеристик элементов системы для определения формы и эффективности резервирования.

Также изложена возможность расчета надежности систем с учетом восстановления на основе использования теории случайных импульсных потоков и модификация логико-вероятностного метода для расчета надежности двухполюсных систем, которая может быть полезна при анализе отдельных ветвей сети.

В третьей главе предложено информационное обеспечение анализа структурной надежности СПИ. Обоснован выбор многоуровневой иерархической структуры базы данных (БД) для проектирования, а также описаны информационные структуры, входящие в информационное обеспечение системы расчета и анализа надежности ССС.

10 Приведены блок-схемы расчетных алгоритмов с описанием их функционирования, описаны используемые в программном обеспечении структуры данных.

Разработан общий алгоритм анализа структурной надежности и изложены основные рекомендации по выбору показателей надежности, типа резерва и определению эффективности резервирования.

Четвертая глава посвящена описанию программного обеспечения, реализующего описанные ранее модели и алгоритмы, разработанного для операционной системы Windows в среде Borland Delphi 6. Программа построена на основе модульного принципа и работает в диалоговом режиме. В соответствии с пожеланиями пользователя из основного окна программы вызываются те или иные проектные процедуры, обмен информацией между которыми осуществляется путем постоянных или временных баз данных. Предусмотрена возможность сохранения результатов расчетов в отдельный файл или вывод их на печать.

В заключении изложены основные результаты, полученные в процессе работы над диссертацией.

Автоматизированное проектирование сложных систем и повышение его эффективности

Основными проблемами при создании САПР [46, 47] являются улучшение качества, эффективности проектирования и создание средств и методов, обеспечивающих решение этих задач.

Говорить о едином подходе в области проектирования сложных систем трудно, поскольку слишком много факторов должно быть учтено в рамках каждой конкретной задачи. Тем не менее, можно выделить ряд общих моментов, которые могут быть положены в основу специализированной САПР,

Самой сложной задачей в любом проектировании является создание математических моделей реальных технических объектов, процессов их функционирования и технического обслуживания, а затем разработка математических методов исследования этих моделей с целью получения количественных характеристик [68, 73, 74]. Без проведения количественного анализа невозможна разработка конкретных и эффективных мероприятий по обеспечению высокой надежности и эффективности технических систем.

Особенностью математических моделей информационно вычислительных: систем (ИВС) и систем передачи информации (СПИ) является то, что эти модели имеют дело с вероятностными процессами и используют в качестве исходных данных достаточно недостоверную статистику. Информация же о загрузке линий связи и интенсивности потоков данных может отсутствовать вообще или носить весьма приближенный характер [80, 82, 83, 85].

Тем не менее, создание математических моделей в конечном счете направлено именно на количественное оценивание уровня надежности и эффективности функционирования систем. Модель должна позволять формировать различные рекомендации по повышению надежности за счет правильного и обоснованного выбора структуры системы, правил ее эксплуатации и технического обслуживания.

Если не всегда можно с полным основанием доверять абсолютным значениям вычисленных априорно или оцененных статистически тех или иных показателей, то для сравнительного анализа различных вариантов построения или использования технических систем эти модели являются незаменимыми.

Чем сложнее система и принцип ее организации (структура соединения элементов, их. взаимосвязь при функционировании, характер технического обслуживания и материального обеспечения) тем эффективнее на любом этапе проектирования, разработки и эксплуатации использование математических методов анализа и синтеза.

Всякая математическая модель отражает лишь те стороны реального явления, которые являются решающими в данном конкретном исследовании. Другие, менее существенные стороны явления могут быть: полностью проигнорированы, что часто приводит к тому, что при более глубоком и всестороннем рассмотрении реального явления, могут оказаться недостаточными взятые в исходной модели характеристики, параметры и свойства. Модель может оказаться в определенной степени несостоятельной [14,30,71].

В ИВС и системах связи положение еще более затруднительно. Так, например, в сложных сетях передачи данных: протоколы сетевого уровня часто бывают столь сложными в смысле описания, что часто допускают лишь имитационные способы математического моделирования, а отсутствие в настоящее время действующих критериев степени верификации программного обеспечения вычислительных систем не позволяет создать адекватных математических моделей вычислительных процессов [85,, 103-106]. Однако актуальность исследования такой системы с целью отыскания неполадок, разработки методов рациональной эксплуатации и т.д. приводит к необходимости более глубокого изучения описанных явлений и системы в целом.

В этом смысле любая "наилучшая" математическая модель процесса функционирования сложной системы является лишь наиболее полным возможным: приближением к исследуемому процессу на данном уровне его познания. Процесс создания адекватной математической модели заключается не только в теоретической разработке какой-либо гипотезы о реальном поведении объекта, но и постоянной проверке ее соответствия статистическим данным [6,26,41, 73,74].

Вместе с тем чрезмерное уточнение математической модели не всегда имеет смысл, поскольку, как правило, для получения количественных результатов используются экспериментальные данные, достоверность которых не может быть верифицирована. Кроме того, чем сложнее модель,. тем чаще при расчетах приходится прибегать к различным вычислительным методам, вносящим дополнительные погрешности. Эти два фактора — недостоверность исходных данных и погрешности вычислительных методов могут свести на нет все те преимущества, которых мы пытаемся добиться, создавая точную математическую модель. Иными словами сама по себе "чистая" модель надежности не является полностью определяющим средством исследования реальной системы и точность ее должна определяться конкретными условиями - требуемой точностью результатов, достоверностью исходных данных, погрешностью численных методов и т.д.

Для того, чтобы предупредить возможные сомнения в целесообразности и эффективности: расчетов надежности, определим основные моменты, характеризующие их область применения [74].

Формализация условий работоспособности системы с точки зрения алгебры логики

Для обеспечения эффективной работы системы с использованием общих баз данных получаемые от пользователя данные должны быть представлены в формализованном виде, удобном для машинных расчетов.

Как было сказано выше, термином "структурно-сложные системы" обозначаются системы различного профиля (не обязательно радиотехнические), содержащие большое количество элементов, взаимодействующих между собой посредством линий связи (передачи данных и пр.). К этим системам можно отнести компьютерные сети, системы телефонии, сотовой связи и т.д. Следует добавить, что для увеличения достоверности последующих расчетов линии связи можно также представлять в виде отдельных элементов, обладающих ограниченной надежностью, а логические связи между образовавшимися компонентами системы при формализации и последующем расчете считать "идеальными", т.е. обладающими абсолютной надежностью.

С учетом того, что в представленную таким образом систему могут входить сотни и даже тысячи компонентов, производить детальное рассмотрение каждого из них, учитывать особенности технологии изготовления, условий: эксплуатации и прочие подобные параметры путем алгебраических расчетов не представляется реальным. Это потребовало бы, с одной стороны, введения сложной системы весовых коэффициентов для учета влияния всех параметров, а с другой стороны - наличия всесторонней информации об объекте, и, прежде всего, математического описания условий его работоспособности, получение которого представляет здесь основную сложность [33, 74,79, 83].

Поскольку рассматриваемые системы всегда предполагают резервирование, то с точки зрения анализа надежности основной интерес представляет как раз положение элемента в структуре системы и наличие "обходных путей", а не вычисление вероятности работоспособности каждого из них с точностью до долей процента. В связи с этим предлагается в качестве основной характеристики каждого элемента системы использовать вероятность его работоспособности, полученную в общем случае на основе статистических данных, информации о наработке устройства на отказ. В этом случае каждый из элементов системы можно рассматривать как "черный ящик", имеющий определенную вероятность работоспособности, изменение которой с течением времени при необходимости также можно смоделировать используя аппарат моделирования апостериорных случайных процессов по известным априорным статистическим данным [15, 16,23, 90,98, 102].

Система в этом случае представляется в виде последовательно-параллельного включения совокупности элементов, и вероятность работоспособности любого ее участка может быть найдена исходя из классических законов алгебры логики и теории вероятностей [12, 54]. Однако в сложных системах выражение условия работоспособности системы слишком громоздко. Кроме того, существенный недостаток подобного вида расчета - сложность формализации для последующей обработки численных данных на ЭВМ.

Очевидно, что для минимизации затрат труда и времени человека в расчете необходимо использование метода, позволяющего в наглядной форме перевести описание системы на язык алгебры логики. Помимо этого, выбранный метод должен позволять производить анализ структуры системы в целом с целью решения задачи парадокса резервирования, определения эффективности резервирования и его технической и. экономической : целесообразности. В связи с изложенными факторами для описания системы и последующих расчетов предлагается использовать предложенный еще в шестидесятых годах [59, 61, 63] логико-вероятностный алгоритм ортогонализации, как удовлетворяющий всем перечисленным выше требованиям и достаточно легко поддающийся алгоритмизации на ЭВМ.

Если отвлечься от конкретного содержания процесса функционирования системы, то в простейшем случае можно предложить следующую его математическую модель. В любой произвольный момент времени каждый элемент системы может находиться в одном из двух состояний: отказа и работоспособности. Если элементы рассматриваемой системы подлежат восстановлению, то весь процесс функционирования элемента может быть представлен в виде чередующейся последовательности случайных величин %] tl\ 2 Tii — j TJj - гДе -длительность j-ro периода работоспособности, а ,-длительность j-ro периода отказа, в течение которого проводятся восстановительные работы [36, 65, 69].

Общий алгоритм расчета и анализа надежности сложной системы

Началом любого исследования является анализ исходных данных (блок 2). В зависимости от поставленных перед системой задач даже при одинаковой предполагаемой изначально структуре исходные данные для расчета могут варьироваться в широких пределах. Здесь же определяются критерии работоспособности системы и элементов, а согласно выбранным критериям для элементов их вероятности работоспособности. Методика определения указанных критериев при построении информационных сетей рассматривается в [26, 103-106]. Если система должна выполнять несколько задач, то итоговая функция работоспособности может быть представлена в виде конъюнкций функций работоспособности по каждой из задач. На основании спектра решаемых задач составляется матрица работоспособности системы.

Следующим этапом является анализ режима работы системы и выбор оптимального метода дальнейших расчетов. Прежде всего, необходимо определиться с возможностью восстановления элементов. Например, если узел (станция) работает в режиме пакетной передачи данных, то отказ (сбой в передаче) действует только до окончания передачи данного пакета, после чего инициализация происходит заново и работа узла продолжается в нормальном режиме [74]. Тот же узел, работающий в режиме реального времени после сбоя уже не может восстановить исходное состояние из-за потери информации и является неработоспособным.

Выбор показателей надежности системы также определяется конкретной задачей. Если выполняемые системой задачи кратковременны, то в качестве основного показателя надежности целесообразно выбрать коэффициент готовности р, если решаемые задачи носят длительный характер, то удобнее использовать вероятность работоспособности в течение заданного периода времени [68]. При решении задач эксплуатационного характера, а также обратном прогнозировании обычно используется средняя величина наработки на отказ.

Общими рекомендациями при выборе показателей надежности являются следующие: - показатель надежности должен отражать способность системы выполнять свои основные функции; - следует руководствоваться минимально возможным числом показателей; - выбранный показатель по возможности должен иметь конкретный физический смысл - следует избегать применения комплексных показателей и "сверток", что часто затрудняет последующий структурный анализ; - показатель надежности должен допускать возможность его экспериментальной проверки прямым или косвенным образом.

Исходные данные для расчета заносятся в программу, которая обрабатывает матрицу работоспособности системы и производит расчет надежности системы с учетом восстановления (блоки 7, 8) или без такового (блоки 5, 6), а также расчет дифференциальных характеристик элементов (блок 10). Если полученное значение критерия работоспособности не удовлетворяет требованиям, предъявляемым к системе, пользователю необходимо определиться, насколько справедливы требования, изначально предъявленные к системе, и насколько точно сформулированы условия работоспособности. Если эти данные не вызывают сомнений, следующим шагом является выбор типа и способа включения резерва.

В зависимости от того, в каком состоянии находятся резервные элементы до их включения в работу, различают нагруженный, ненагруженный и облегченный резерв. При нагруженном резервировании резервные элементы находятся в том же режиме, что и основные и их надежность не зависит от того, в какой момент они включились в работу.

При ненагруженном резервировании резервные элементы до включения их в работу выключены и, следовательно, по условию отказать не могут. При облегченном резервировании резервные элементы до момента их включения вместо основного находятся в режиме неполной нагрузки и могут отказать, но с вероятностью меньшей, чем вероятность отказа основного элемента.

На практике методы расчета систем с облегченным резервом развиты слабо из-за того, что они имеют достаточно ограниченное прикладное значение. Для расчетов надежности в этом случае не, хватает ни статистической информации, ни реальных данных о степени нагруженности резерва. Кроме того, более или менее приемлемую математическую модель удается построить только для экспоненциального закона распределения времени безотказной работы [75]. Поэтому при дальнейшем изложении будем ориентироваться на первые два типа резервирования, как наиболее распространенные в СПИ.

При разработке схемы резервирования необходимо учитывать, что укрупнение масштабов резервирования уменьшает надежность системы. Действительно, любое объединение резерва в конечном итоге можно представить как объединение пар резервных элементов (рисунок 3.6), Т.е. объединяя резерв первой и второй частей мы получаем новую часть системы, далее объединяем ее с третьей частью и т.д. Поэтому в любой момент можно ограничиться рассмотрением двух частей системы, представленных на рисунках справа.

Организация пользовательского интерфейса

Разработанная программа функционирует под управлением операционной системы Windows. Минимальные требования к конфигурации персонального компьютера не выходят за рамки рекомендуемых для операционной системы. Занимаемый объем памяти на жестком диске - 1 Мб, оперативной памяти - от 1,2 Мб в зависимости от объема решаемой задачи. При загрузке программы открывается окно, показанное на рисунке 4.1, из которого доступны основной расчетный модуль и справочная система, содержащая подробное описание методики работы с программой. Данное окно включает четыре основных поля: - поле исходных данных проекта; - поле вероятностей работоспособности элементов; - поле матрицы работоспособности системы; - поле результата. В качестве исходных данных вводятся количество элементов системы, количество КПУФ и длина максимального КПУФ. На основе этих данных строятся шаблоны заполнения массивов вероятностей работоспособности элементов и матрицы работоспособности системы, которые активизируются после нажатия кнопки «Готово». Если необходимо скорректировать результаты расчетов, проведенных ранее, предусмотрен ввод информации из файла исходных данных (по умолчанию файлы хранятся в папке проекта и имеют расширение .rel). По завершении ввода нажатием кнопки «Расчет» запускаются расчетные процедуры и результат отображается в нижней строке (рисунок 4.3). По окончании расчетов становятся активными кнопки сохранения результатов и вызова модуля анализа структуры системы. При нажатии на кнопку «Анализ» разворачивается окно, показанное на рисунке 4.4. Здесь доступен расчет всех дифференциальных характеристик элементов, поиск наиболее и наименее "важного" элемента, а также определение эффективности резервирования путем расчета приращения надежности системы при вводе резерва.

После определения целесообразности и формы ввода резерва на основе полученных данных и рекомендаций, изложенных в главе 3, необходимо вернуться в окно основного расчетного модуля и скорректировать исходные данные для расчета с учетом введенных в структуру системы изменений. После того, как характеристики системы будут соответствовать требованиям технического задания, результаты расчетов можно сохранить либо вывести на печать. Результаты диссертационной работы, включая программное обеспечение, были апробированы в ряде практических разработок, связанных с проектированием сетей связи и передачи информации. В частности, было предложено использовать логико-вероятностные методы в проектировании системы индивидуального учета энергоресурсов [50], программа расчета надежности была применена для определения оптимальной топологии сети сбора информации о состоянии модульных котельных и тепловых пунктов, которая относится к сфере коммерческого учета энергоресурсов, в связи с чем должна обладать повышенной надежностью. В качестве параметров элементов (узлов и линий связи) в этом случае выступали данные об интенсивности отказов и относительном времени восстановления, предоставленные заказчиком, а также данные тестирования телефонных линий связи, проведенных специалистами, осуществлявшими монтаж системы. В виде программы расчета надежности результаты диссертационной работы внедрены на ЗАО «Сотовая связь Черноземья», о чем свидетельствует представленный в приложении акт внедрения.

Похожие диссертации на Анализ структурной надежности при проектировании сложных систем передачи информации с применением логико-вероятностных методов