Надежность ПИ. Модели надежности.

Одной из важнейших характеристик качества ПИ является надежность.

Надежность – это свойство ПИ сохранять работоспособность в течение определенного периода времени, в определенных условиях эксплуатации с учетом последствий для пользователя каждого отказа.

Работоспособным называется такое состояние ПИ, при котором оно способно выполнять заданные функции с параметрами, установленными требованиями ТЗ. С переходом ПИ в неработоспособное состояние связано событие отказа.

Причины отказа ПИ и технических систем (ТС) различны. Если для ТС причиной отказа м.б. физический износ узлов и деталей, то ПИ физическому износу не подвержены. Моральный износ, характерный для ПИ, не м.б. причиной нарушения работоспособности.

Причиной отказа ПИ является невозможность его полной проверки в процессе тестирования и испытаний. При эксплуатации ПИ в реальных условиях может возникнуть такая комбинация входных данных, которая вызывает отказ. Т.о., работоспособность ПИ зависит от входной информации. И чем меньше эта зависимость, тем выше уровень надежности.

Для оценки надежности используются 3 группы показателей: качественные, порядковые и количественные.

Рассмотрим основные количественные показатели надежности ПИ.

1. Вероятность безотказной работы – это вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ системы не возникает.

Наработка – продолжительность, или объем работы:

=, (1)

где t – случайное время работы ПИ до отказа;

– заданная наработка.

2. Вероятность отказа – вероятность того, что в пределах заданной наработки отказ системы возникает. Это показатель, обратный предыдущему:

= 1– .

3. Интенсивность отказов системы – это условная плотность вероятности возникновения отказа ПИ в определенный момент времени при условии, что до этого времени отказ не возник.

= ,

где – плотность вероятности отказа в момент времени t.

= = = – .

Существует следующая связь между и :

= exp(– ).

В частном случае при = const.

= exp(–).

Если в процессе тестирования фиксируется число отказов за определенный временной интервал, то - число отказов в единицу времени.

4. Средняя наработка до отказа Т- математическое ожидание времени работы ПИ до очередного отказа

Т= ,

где t – время работы ПИ от (К – 1) до К-го отказа.

Иначе среднюю наработку на отказ Тможно представить:

Т= (++ . . . + )/n = (i/n)∙,

где – время работы ПИ между отказами;

n– количество отказов.

5. Среднее время восстановления – математическое ожидание времени восстановления – как времени, затраченного на обнаружение и локализацию отказа – , времени устранения отказа – , времени пропускной проверки работоспособности – :

= + + ,

где – время восстановления после i-го отказа.

= ,

где n– количество отказов.

Для этого показателя термин “время” означает время, затраченное специалистом по тестированию на перечисленные виды работ.

6. Коэффициент готовности – вероятность того, что ПИ ожидается в работоспособном состоянии в произвольный момент времени его использования по назначению:

= /(+ ).

Как уже отмечалось, причиной отказа ПИ являются ошибки, которые могут быть вызваны: внутренним свойством ПИ, реакцией ПИ на изменение внешней среды функционирования. Это значит, что даже при самом тщательном тестировании, если предположить, что удалось избавиться от всех внутренних ошибок, никогда нельзя с полной уверенностью утверждать, что в процессе эксплуатации ПИ отказ не возникнет.

Естественно, разработчики ПИ могут и должны стремиться повышать уровень надежности ПИ, но достижение 100%-ной надежности лежит за пределами возможного.

Причиной ошибок в ПИ является нарушение правильности перевода информации (из одного представления в другое). Создание ПИ рассматривается как совокупность процессов перевода информации из одной формы представления в другую с фиксацией множества промежуточных решений, с участием специалистов различного профиля и квалификации. Кроме того, необходимо учитывать возможность взаимного перекрытия и наличие циклов обратной связи. Например, ошибки, сделанные в процессе проектирования, м.б. обнаружены при программировании. Тогда возникает необходимость возврата к предшествующему этапу и устранению ошибки.

Разнообразие и сложность видов деятельности в процессе создания ПИ приводят к появлению множества различных типов ошибок, которые нуждаются в систематизации.

Классификация программных ошибок по категориям основана на эмпирических данных, полученных при разработке различных ПИ.

Под категорией ошибок понимается видовое описание ошибок конкретных типов. В полной классификации выделено более 160 категорий, объединенных в 20 классов. В табл. 4.2 приведены некоторые классы программных ошибок с примерами категорий. При сборке и анализе данных об ошибках программы следует придерживаться следующих правил.

1. Создать список ошибок (по примеру приведенной классификации).

2. Определить перечень категорий, имеющих причинный характер.

3. Обеспечить получение необходимой информации о происхождении каждой ошибки.

 

Таблица 4.2

КЛАССЫ ПРОГРАММНЫХ ОШИБОК

Идентификатор