Система управления надежностью программного обеспечения информационно-измерительных систем

Полезная модель относится к области управления надежностью сложных технических систем, в частности к управлению надежностью программного обеспечения информационно-измерительных систем. Технической задачей предложенной полезной модели является расширение функциональных возможностей по сравнению с известными аналогами и прототипом путем повышения достоверности оценки надежности программного обеспечения. Указанный технический результат достигается введением дополнительного блока моделирования надежности, который производит оценку надежности программного обеспечения путем подбора необходимой модели (моделей) для конкретного состояния технических устройств из совокупности моделей хранящихся в блоке и передает полученные данные в блок оценки вероятности и величины риска.

Техническое решение относится к области управления надежностью сложных технических систем, в частности к управлению надежностью программного обеспечения информационно-измерительных систем.

Известна система управления в области электроэнергетики (см. ЕР 1720125, Пауэр Менеджмент Лтд., G06Q 30/00, опубл. 08.11.2006), содержащая, по крайней мере, один блок хранения данных, аналитический блок, а также канал связи для передачи на него данных от блока хранения данных, причем аналитический блок выполнен с возможностью обработки полученной информации и генерации текущих отчетов о состоянии объекта анализа.

К недостаткам известного решения следует отнести то, что указанная система позволяет лишь производить мониторинг показателей надежности энергосистемы (в том числе отказов и остановок генерирующих мощностей), а возможность контроля надежности программного обеспечения в ней не предусмотрена.

Также известны модели: Шумана, Джелински-Моранды и др. (Майерс Г. Надежность программного обеспечения. М.: Мир, 1981. - С. 330-332). Они основываются на различных способах для оценки надежности программного обеспечения.

Недостатком второго аналога является то, что каждая из моделей использует различные исходные данные и не производится подбор необходимой модели (моделей) для конкретного состояния системы из совокупности моделей для оценки надежности программного обеспечения.

Наиболее близкой по технической сущности к предлагаемой модели, принятой за прототип является система управления надежностью, реализованная в патенте 80047, МПК G06Q 90/00 (2006. 01), заключающаяся в том, что в системе содержатся последовательно соединенные блоки оценки вероятности и величины риска, блок классификации риска и управляющий блок. В результате работы системы осуществляется не только мониторинг работоспособности технической системы, но и на основе информации о текущем и историческом состоянии отдельных элементов, а также заложенных нормативов, изменения уровня износа и других внешних условий и ограничений, оценивать риски выхода из строя оборудования или его частей в будущем и на основании этих оценок планировать затраты на ремонтное обслуживание и поддержание минимально требуемого уровня надежности, а также при необходимости -строить планы страхования неизменяемых (неуправляемых) рисков.

Недостатком системы является то, что она не учитывает разные модели оценки надежности программного обеспечения.

Технической задачей настоящей полезной модели является создание эффективной системы управления надежностью программного обеспечения информационно-измерительных систем, которая характеризовалась бы более широкими функциональными возможностями по сравнению с известными аналогами и прототипом, и наряду с возможностью оценки рисков отказов и остановок программного обеспечения позволяла бы выполнять эту задачу с более высокой достоверностью.

Указанная техническая задача достигается в системе управления надежностью информационно-измерительных систем, содержащей блок оценки вероятности и величины риска, блок классификации риска, управляющий блок, в которой первый вход блока оценки вероятности и величины риска совпадает с первым выходом из блока электростанций (информационно-измерительных систем), второй вход блока оценки вероятности и величины риска связан с выходом из экспертного блока хранения данных, третий вход блока оценки вероятности и величины риска связан с первым выходом управляющего блока, а выход блока оценки вероятности и величины риска связан с входом блока классификации риска, выход которого связан с входом управляющего блока, второй выход которого связан с входом блока управления техобслуживанием и ремонтами, при этом выход последнего связан с блоком информационно-измерительных систем, в котором фиксируется информация о текущем состоянии отдельных элементов электростанций (технических устройств), введением дополнительного блока моделирования надежности, который производит оценку надежности программного обеспечения путем подбора необходимой модели (моделей) для конкретного состояния технических устройств из совокупности моделей хранящихся в блоке и передает полученные данные в блок оценки вероятности и величины риска. Связь между блоками моделирования надежности и оценки вероятности и величины риска позволяет на основании результатов моделирования с применением различных моделей оценки надежности выполнять более точную оценку вероятности и величины риска.

Полезная модель поясняется далее более подробно со ссылкой на прилагаемый чертеж, на котором изображена принципиальная схема реализации полезной модели.

Позициями на чертежах обозначены: 1 - блок оценки вероятности и величины риска, 2 - блок классификации риска, 3 - управляющий блок, 4 - блок информационно-измерительных систем, 5 - экспертный блок хранения данных, 6 - блок управления техобслуживанием и ремонтами, 7 - блок внешних систем управления, 8 - блок хранения данных о сбоях, 9 - блок мониторинга основных средств, 10 - блок моделирования надежности.

В случае реализации системы, показанной на чертеже, выход блока 1 оценки вероятности и величины риска связан с входом блока классификации риска 2, первый выход которого связан с входом управляющего блока 3, второй выход связан с входом блока управления техобслуживанием и ремонтами 6, при этом выход последнего связан с блоком информационно-измерительных систем 4. Выход из блока информационно-измерительных систем 4 связан с блоком хранения данных о сбоях 8 и блоком мониторинга основных средств 9, выход каждого из которых связан с входом экспертного блока хранения данных 5. Следует отметить, что здесь и далее под связью между блоками, понимается возможность передавать посредством указанной связи данные от одного блока к другому, связанному с ним, напрямую либо через какое-то промежуточное звено. Все связи между блоками могут быть реализованы на практике посредством каналов связи известного типа, уместных в том или ином конкретном варианте осуществления полезной модели, включая каналы проводной, беспроводной и/или радиосвязи с использованием любых уместных протоколов, известных из уровня техники (например, TCP/IP и пр.). Отличается от оригинала наличием дополнительного блока моделирования надежности 10 в котором производится подбор необходимой модели (моделей) для конкретного состояния технических устройств из совокупности моделей хранящихся в блоке, первый вход которого совпадает с выходом блока информационно-измерительных систем 4, второй вход блока моделирования надежности 10 связан с выходом экспертного блока хранения данных 5, третий вход блока моделирования надежности 10 связан с первым выходом управляющего блока 3, а выход блока моделирования надежности 10 связан с входом блока оценки вероятности и величины риска 1, кроме того, выход блока 4 связан с входом блока внешних систем управления 7, первый выход которого связан с входом управляющего блока 3 и входом блока моделирования надежности 10.

Первый вход в блок моделирования надежности 10 предназначен для ввода информации о текущем состоянии отдельных элементов электростанций (технических устройств), фиксируемых в блоке информационно-измерительных систем 4. Второй вход в блок моделирования надежности 10 предназначен для ввода из экспертного блока хранения данных 5 статистических данных для оценки вероятностей тех или иных нарушений и их последствий, и знаний об экономических эффектах от тех или иных воздействий на основные средства. Указанные статистические данные и знания накапливаются в экспертном блоке хранения данных 5 благодаря поступлению соответствующей исторической информации с блоков мониторинга основных средств 9 и хранения данных о сбоях 8, систематически отбираемой с блока информационно-измерительных систем 4. Третий вход в блок моделирования надежности 10 предназначен для ввода в него из управляющего блока 3 информации о воздействиях на оборудование таких, как введение в работу, передача либо изменение состава оборудования посредством ремонтных работ и других инвестиционных проектов. Через четвертый вход на блок моделирования надежности 10 с блока внешних систем управления 7 могут вводиться дополнительные ограничения, например, оценка расходов на устранение технологических нарушений, оценка потенциальной прибыли на единицу мощности, сальдо денежных потоков и плановые параметры ключевых показателей результативности процессов.

Система может функционировать следующим образом.

На основании информации, поступающей в блок моделирования надежности 10 от блока информационно-измерительных систем 4, экспертного блока хранения данных 5 и блока внешних систем управления 7 (информация может подаваться циклично с заданным интервалом или по запросу с блока 10).

Для достижения поставленной цели производится подбор необходимой модели (моделей) оценки надежности программного обеспечения для конкретного состояния технических устройств из совокупности моделей хранящихся в блоке.

Например, применяя модель Джелински-Моранды, которая основана на допущениях, что время до следующего отказа распределено экспоненциально, а интенсивность отказов программы пропорциональна количеству оставшихся в программе ошибок. Согласно этим допущениям вероятность безотказной работы программного обеспечения как функция времени t_i равна:

,

где _i - интенсивность отказов _i=C_D(N-(i-1)),

C _D - коэффициент пропорциональности,

- первоначальное количество ошибок.

,

где k - номер прогнозируемого отказа.

При известных значениях k; t₁, t₂ , , t_k находятся значения параметров модели C _D и N, а затем интенсивность отказов, время от последнего до следующего отказа t_k+1, вероятность безотказной работы через время t_k+1, после последнего отказа.

Применяем модель Нельсона. В модели предполагается, что область, которой могут принадлежать входные данные программы, разделена на к непересекающихся областей Z_i, i=1, 2, , k. Пусть p_i - вероятность того, что для очередного выполнения программы будет выбран набор данных из области Z _i Значения р_i определяются по статистике входных данных в реальных условиях работы программного обеспечения. Пусть к моменту оценки надежности было выполнено n_i прогонов программного обеспечения на наборах данных из области Z_i , и из этих прогонов закончились отказом.

Тогда надежность программного обеспечения оценивается по формуле

В блоке 10 могут использоваться и другие модели оценки надежности, выбор которых осуществляется в зависимости от состояния программного обеспечения и задач оценки надежности (Зырянов, Ю.Т. Обобщенные законы распределения для решения задач в теории надежности информационно-измерительных и управляющих систем / И.Г. Карпов, Ю.Т. Зырянов, А.В. Петров // Информационно-измерительные и управляющие системы: ежемесячный научно-технический журнал / Издательство «Радиотехника». Т. 10. 6. - М., 2012. - С. 46-53).

Полученные данные передаются на вход блока оценки вероятности и величины риска 1, в котором производится расчет всех предполагаемых рисков. Используя данные, рассчитанные с помощью различных моделей надежности программного обеспечения (например, рисков выхода оборудования из строя в результате ошибки в программном обеспечении или аварии оборудования и проч.). Под расчетом риска понимается определение выборочной вероятности наступления какого-либо негативного события. Например, путем деления числа негативных событий в предыдущие периоды на общее число событий (наблюдений), при этом предыдущие и текущие данные поставляются в блок моделирования надежности 10 из экспертного блока хранения данных 5 и блока информационно-измерительных систем 4, которые далее рассчитываются в блоке 10 и передаются в блок оценки вероятности и величины риска 1. Для будущих периодов может проводиться корректировка риска (в сторону увеличения или уменьшения) в случае внесения плановых изменений, которые могут снизить или увеличить риск того или иного события.

Система управления надежностью программного обеспечения информационно-измерительных систем, содержащая блок оценки вероятности и величины риска, выход которого связан с входом блока классификации риска, выход блока классификации риска связан с входом управляющего блока, выход управляющего блока связан с входом блока управления техобслуживанием и ремонтами, выход блока управления техобслуживанием и ремонтами связан с входом блока информационно-измерительных систем, выходы блока информационно-измерительных систем связаны с входами блоков хранения данных о сбоях и мониторинга основных средств, выходы блоков хранения данных о сбоях и мониторинга основных средств соединены с входом экспертного блока хранения данных, кроме того, выход блока информационно-измерительных систем связан с входом блока внешних систем управления, выход которого связан с входом управляющего блока, отличающаяся тем, что в известную модель добавлен блок моделирования надежности, в котором производится подбор необходимой модели (моделей) оценки надежности программного обеспечения для конкретного состояния технических устройств из совокупности моделей, хранящихся в блоке, а его входы соединены с выходом из блока информационно-измерительных систем, управляющего блока, блока внешних систем управления и экспертного блока хранения данных, а выход блока моделирования надежности связан с входом блока оценки вероятности и величины риска.