Құрастырушы: аға оқытушы Жақсылықов Әсет Егінайұлы

Пәннің мақсаты пен міндеттері

• 
  ақпараттық жүйе сенімділігінің негізгі параметрін есептеу; сенімділікті анықтау және жобалау.
  
• 
  Ақпараттық жүйені зерттегенде практикалық сұрақтардың шешімін тапқанда сенімділікті есептеу; сенімділікке жүйелерді және элементтерді тексеру.
  

• 
  Ақпараттық жүйелердің, құрылғылардың сенімділік көрсеткіштерін, бастарту заңдылықтарын оқыту;
  
• 
  Сенімділік теориясын, ондағы үлестірілу заңдылығын құрылғылардың, ақпараттық жүйелердің сенімділігін анықтау үшін пайдалану.
  

Осы пәнді меңгеруде студент «Ақпараттық жүйенің сенімділігі» пәні ақпараттық жүйенің сенімділік теориясының теориялық және практикалық негіздерін оқыту; олардың сенімділігін арттыру.

• 
  Математикалық статистика есептерін шығару жолдарын;
  
• 
  Ықтималдылық теориясының қағидаларын және оларды сенімділікті анықтауда пайдалануды;
  
• 
  Сенімділік теориясының қағидаларын;
  

• 
  Әр түрлі алгоритмдерге есептерді шешу;
  
• 
  Есептің талабы бойынша қажет мәліметтер құрылымын ұйымдастыру;
  

• 
  Құрылғылардың, ақпараттық жүйелердің және бағдарламалық қамсызданудың сенімділігін есептеуде сенімділік теориясының қағидаларын, ықтималдық теориясындағы заңдылықтарды дұрыс пайдалану;
  

- ақпараттық жүйелер қанау, жасау, барлық жобалау кезеңдерде сенімділік теориясының элементтерін және жүйелерін игеру;

7 Дәріс сабақтарының мазмұны

1. 
   Ақпараттық жүйелердің және құрылғылардың сенімділігінің анықтамасы.
   
2. 
   Сенімділік ұғымы.
   
3. 
   Эксплуатациялық кезеңдегі сенімділік.
   

Техникалық құралдардың (ТҚ) және ақпараттық жүйелердің функционалды сапасы, олардың сенімділігіне байланысты болады.

Ақпараттық жүйелер (АЖ) - бұл күрделі бағдарламалық-аппараттық жүйе, оның құрамында эргатикалық (жартылай адам-машиналық) бөліктер, техникалық немесе аппараттық құралдар және бағдарламалық қамтамасыздандыру болады. АЖ сенімділігі жайлы айтқанда, оны құрайтын екі құраушы: аппараттық құралдар сенімділігін және бағдарламалық қамтамасыздандыру сенімділігін ескере кету керек. Егер АЖ-ні құрайтын техникалық (аппараттық) қамтамасыздандыру сенімділігі және зерттеу әдістері басқа ТҚ-ның жұмысына сәйкес келетін болса, бағдарламалық қамтамасыздандыруда сенімділіктің әдіснамалық айырмашылықтары болады. Осы құрылымдарды зерттегенде ақпараттың шынайылығы, оның дұрыстығы, интерпретацияның туралығы алынады. Және де ТҚ туралы айтқанда онымен бірге АЖ аппараттық құраушыларын (компьютерлер, перифериялық құрал-жабдықтар, коммутациялық құралдар және т.б) да ескеріледі.

Аталған категориялар бір-біріне кедергі келтірмейді, керісінше бір-бірін толықтырады. АЖ сияқты күрделі жүйенің сенімділігінің қажетті деңгейін тек оның құраушыларының ерекшіліктерін ескере отырып қана қамтамасыз етуге болады.

АЖ сенімділігі – «техникалық себептер» бойынша мәліметтерді жоғалтпай, ақпараттың бұрмалаусыз жұмыс істеу.

ТҚ-ның бастапқы техникалық мінездемелері қажетті, бірақ осы құралдардың жоғары сапасының жеткіліксіз шарты болып табылады. ТҚ-ның бастапқы мінездемелері оңың потенциалды техникалық қажеттіліктерін көрсетеді. Осы мінездемелерді барлық өмір цикілі бойы немесе эксплуатация үдерісі кезінде сақтау ТҚ-ның басты мүмкіндігі болып табылады.

Эксплуатация үдерісі кезінде ТҚ өзінің бастапқы техникалық сапасын сақтау мүмкіндігін сенімділік деп атайды.

Оның осы қасиеті жобалау және өндіру үдерісі кезінде ТҚ-ға ендірілген қасиеттеріне де, эксплуатация қарқындылығына, техникалық қызмет етудің дұрыстылығына және уақытында орындалуына да тәуелді болады. Сондықтан сенімділіктің физикалық мәні - агрессивті эксплуатациялық факторларға қарама-қарсы тұру қасиетін сақтау мүмкіндігінде. Сенімділік жеке эксплуатациялық мінездеме ретінде болуы мүмкін, және басқа эксплуатациялық мінездемелердің де құраушысы бола алады.

ТҚ-ның техникалық қызмет көрсету және эксплуатация үдерісі кезінде басты мақсатының бірі, оның сенімді жұмысын қамтамасыз ету болып келеді. Бұл мәселенің маңыздылығы жаңартылған ТҚ-ның күрделілігінде және де эксплуатациялық ауыртпалықтың (температура, қысым, ылғалдылық) жоғары мәндерінде.

Сенімділік деп берілген шектеулерде уақыт аралығында не эксплуатацияның нақты жағдайларында ТҚ өз мінездемелерін сақтай отырып берілген функцияны орындайтын қасиетін айтады.

• 
  ^{тоқтаулардың пайда болатын себептерін анықтау;}
  
• 
  ^{тоқтаусыздың, қалпына келудің, ұзақ мерзімділіктің және т.б. модельдеу мен бағалау;}
  
• 
  ^{сенімділікті арттыру бағыттарын анықтау;}
  
• 
  ^{сенімділіктің арттырумен байланысты қосымша шығындарды ескеріп сенімділікті оңтайландыру.}
  

• 
  ^{Нысандар (элемент, жүйе; АЖ үшін – техникалық құрылғы, бағдарламалық қамтамасыздандыру және адам-машиналық қарым-қатынас);}
  
• 
  ^{Қасиеттер (тоқтапқалмаушылық, жөндеуге жарамдылық, ұзақ мерзімділік, сақталушылық);}
  
• 
  ^{Жағдайлар (түзулік/ақаулық, жұмысқа жарамды/жұмысқа жарамсыз, шектеулі);}
  
• 
  ^{Оқиға – бір жағдайдан басқа жағдайға ауысу (бұзылу, тоқтау);}
  
• 
  ^{Сипаттамалар (қалпына келтірілетін/ қалпына келтірілемейтін);}
  
• 
  ^{Көлемді-уақыттық параметрлер (жұмыс мөлшері, қор, қызмет мерзімі)}.
  

1. 
   Оқиға және жағдай ұғымы.
   
2. 
   Жұмысқа қабілеттілік және бастарту ұғымдары.
   
3. 
   Бастартудың жіктемесі.
   

1. 
   Бастарту пайда болуының физикалық, физикалық – химиялық және химиялық, биологиялық және эксплуатациялық факторлары.
   

Тоқтау пайда болуының физикалық себептері

Физикалық себептер немесе тоқтаудың пайда болу факторлары - бұл ТҚ-ға зиан келтіретін, осылайша оның жағдайын нашарлататын және ТҚ-ға әсер ететін ортаның физикалық құбылыстары, үдерістері және қасиеттері.

Физикалық факторлар сыртқы және ішкі болып бөлінеді.

Сыртқы физикалық факторлар ТҚ жұмыс жарамдылығына әсер ететін сыртқы қоршаған орта қасиеттерінің жиынтығы болып табылады. Оларға өте жоғары немесе төмен температура, жауын және қар, ауаның биік ылғалдығы, төмен қысымы, ауадағы шаң, қоршаған ортаның электромагниттік жағдайы және т.б. жатады.

Ішкі физикалық факторлар жұмыс жасау барысында ТҚ (сонымен қатар ТҚ құраушыларына және басқа да ТҚ-лар) жағдайына және жұмыс тәртіптеріне ықпал ететін құбылыстар мен үдерістер болып келеді. Осыған тербеліс, ішкі температураның көтерілуі және басқа да факторларды жатқызуға болады.

Физикалық факторлар ТҚ-ға ұзақ әсер етсе (күрделі ТҚ) элементтері тозады және ТҚ жасалынған материал ескіреді. Тозу жүйе элементтерінің формасы мен өлшемдерінің өзгеруімен сипатталады. Ескіру ТҚ материалдарының құрамдық өзгеруімен сипатталады.

Тоқтау пайда болуының физикалық - химиялық себептері

ТҚ-ның сенімділігін азайтатын физикалы-химиялық факторларына физикалық әрекеттер нәтижесінде ТҚ-ның физикалық қасиеттерінің өзгеруіне және химиялық реакцияларға әкелетін ТҚ өзінде не сыртқы ортада болатын үдерістер жатады. Осындай құбылыстарға атмосферадағы зиянды химиялық қосылыстарды, сәулелі энергия әрекетін, электроэрозияны, шамадан тыс жылу бөліну жатады.

Химиялық себептерге материалдардың молекулярлық құрамын өзгертетін химиялық реакциялар жатады. Осындай реакцияның кең тараған түрі темірдің қышқылдануы. Осы үдеріс барысында пайда болған қышқылдардың физикалы-химиялық қасиеттерінде материалдың бастапқы физикалы-химиялық қасиеттерінен айырмашылығы болады. Тағы да бір көп тараған химиялық реакция электр сымдарындағы изоляциянған полимеризация болып табылады. Полимеризация изоляцияның қатаюына, изоляциялау қасиетінің жоғалуына әкеліп соқтырады. Осының салдарынан үлкен қиратуларға және де кейде адам өліміне әкелетін қысқа тұйықталулар (короткое замыкание) пайда болады.

Техникалық обьектілердің эксплуатациялық қасиеттерінің нашарлауына әкелетін биологиялық факторлар

Биологиялық факторларға ТҚ-ға зиян келтіретін жануарлар, өсімдіктер жатады. Көбінде биологиялық факторлар ТҚ-ны сақтау барысында көріне бастайды. Осы кезде алдын ала сақтандыру түрлері қарастырылмаса, онда құрылғының изоляциялау материалдар, каучуктер, полимерлер термиттердің зиянды әрекеттеріне ұшырауы мүмкін. ТҚ-ға тағы да бір зиянын келтіретіндер ұсақ кеміргіштер. Электірлі және электронды жүйелерге тарақандар үлкен әсерін тигізеді. Олар электірлі және электронды жүйелерде қысқа тұйықталуларға әкеліп соқтырады.

Көптеген ТҚ-лар суық кездерде жануарларға жылу көзі болып табылады. Сондықтан ұсақ жануарлар көптеген тесіктерден ішке кіріп, тұйықталуларға, ТҚ бұзылуына себепкер болуы мүмкін.

Тоқтау пайда болудың эксплуатациялық факторлары

Эксплуатациялық факторларға ТҚ-ның техникалық мүмкіндіктері, профилактикалық жұмыстарға арналған тенхнологиялық жабдықтың мүмкіндіктері, эксплуатация үдерісіне қатысқан мамандардың объективті және субъективті мүмкіншіліктері жатады. Эксплуатация үдерісі кезінде және профилактикалық жұмыстар кезінде тоқтаулардың пайда болатын себептеріне төмендегілер жатады:

• 
  эксплуатация талаптарын орындамау, шамадан тыс жиі пайдалану;
  
• 
  жөндеуді қажетті көлемде орындамау;
  
• 
  технологиялық жабдықтаудың және саймандардың болмауы;
  
• 
  бөлшектердің байланысы әлсіз болуы;
  
• 
  стандартқа сай емес бөлшектерді орнату;
  
• 
  берілген өлшемдерден ауытқу;
  
• 
  технологиялық талаптан ауытқу;
  
• 
  қанағаттандырылмаған тексеру;
  
• 
  орындаушылардың жеке қабілеттері.
  

1. 
   Ақпараттық жүйелердің сенімділігн анықтайтын экономикалық, уақыттық, ұйымдық, құрылымдық, технологиялық, эксплуатациялық, әлеуметтік, эргатикалық, алгоритімдік, синтаксистік, семантикалық факторлары.
   

Сенімді АЖ-ні құру үшін қамтамасыздандырудың әр түрлерін пайдалануға болады:

• 
  Экономикалық;
  
• 
  Уақыттық;
  
• 
  Ұйымдастырушылық;
  
• 
  Құрылымдық;
  
• 
  Технологиялық;
  
• 
  Эксплуатациялық;
  
• 
  Әлеуметтік;
  
• 
  Эргатикалық;
  
• 
  Алгоритімдік;
  
• 
  Синтаксистік;
  
• 
  Семантикалық.
  

• 
  АЖ жұмысының әдістемелік және заңдық аспектілері;
  
• 
  функционалды ішкі жүйе бойынша және ақпаратты түрлендіру кезеңдері бойынша ақпараттың дұрыстығының нормативтері;
  
• 
  ақпаратты түрлендірудің оңтайлы құрылымдарын, үдерістерін және тәртібін таңдау әдістері.
  

Технологиялық қамтамасыздандыруды жүйе құрамына кіретін технологиялық кешендер және ТҚ жұмысының сенімділігін арттыру үшін пайдаланады. Осы қамтамасыздандырудың құрамында бөлек ТҚ-лардың сұлбалық және құрылымдық шешімдері, ақпараттық үдерістерді жүзеге асыратын технологиялар мен хаттамалар бар.

Эксплуатациялық қамтамасыздандыру құрылғы жұмысының тәртіптерін, қызмет ету технологияларын, профилактика мен жөндеулерді таңдаумен байланысты болады.

Әлеуметтік қамтамасыздандыруға ұжым ішінде қолайлы психологиялық жағдайды қалыптастыру, орындалған жұмыс үшін жауапкершілікті арттыру, мамандардың біліктілігін жоғарылату секілді факторлар жатады.

Эргатикалық қамтамасыздандыруға жүйеде адам жұмысын рационалды ұйымдастырумен байланысты факторлар кешені жатады. Ол дегеніміз адам және техникалық құралдар арасындағы функциялардың дұрыс орын алуы, жұмыс стандарттары мен норма міндетілігі, интенсивтілік пен ритмиканың оңтайлылығы, эргономика талаптарына сәйкес жұмыс орындарын жасау.

Алгоритмдік қамтамасыздандыру ақпаратты түрлендіру бағдарламалары мен алгоритмдердің қатесіздігін және жоғары сапасын қамтамасыздандыру үшін және ақпараттың дұрыстылығын бақылауды жүзеге асыру үшін пайдаланылады.

Ақпараттық синтаксистік және семантикалық қамтамасыздандыру ақпараттың артық болуын бақылау үшін пайдаланылады.

Атқарушының жеке қасиеттері мен төмен технологиялық білімдері тек қана субъективті факторларға ғана емес қоғамға зиянын келтіретін фактор болып есептеледі. Адам факторының қателіктерінен болатын дефектілерді және пайда болатын тоқтауларды алдын ала тексеру ісінде мамандарды тәрбиелеу сұрақтары, олардың еңбек дисциплинасының ережелерін орындау, оқыту және біліктілікті жоғарылату, өзін бақылау және атқарылатын жұмысты бақылау өте маңызды.

Жұмыскерлердің (пайдаланушы, оператор) қателері, олардың кездейсоқ не әдейі жасалған әрекеттерінен АЖ-ның шамадан тыс жұмысы (сұраныс санының шамадан тыс артуы, өңделетін ақпараттың өте үлкен көлемі және т.б.), қызметші персоналдың өз функцияларды орындау мүмкіндігінің не қалауының болмауы қатерлі жағдайға апарады. Мысалы АЖ жұмысының тоқтатуына, өңделетін ақпараттың бұзылуына және қате нәтижелерді алуына, ақпараттың өшуіне, ақпараттың жоғалуына, жабдықтың тоқтауына әкеледі.

Сонымен АЖ жұмысының жоғары сенімділігін орнату күрделі инженерлі-техникалық және әлеуметті-ұйымдастырушылық есеп болып табылады.

1. 
   Бастартпау, жөндеуге жарамдылық, сақтау және төзімділік секілді сенімділік құраушылары.
   
2. 
   Олардың ұғымы.
   
3. 
   Сенімділік теориясының қағидалары.
   
4. 
   Пуассон үлестірілуі.
   

Анықтама бойынша сенімділік – бұл күрделі қасиет. Сенімділік арқасында ТҚ қажетті сапамен берілген функцияны орындайды. Бұл тоқтапқалмаушылық, жөндеуге жарамдылық, сақтаушылық және ұзақ мерзімділік секілді сенімділік құраушыларына байланысты болады. Тоқтапқалмаушылық – бұл ТҚ-ның тоқтаусыз жұмыс істеу қасиеті. Жұмыс жасау ұзақтылығы – бұл ТҚ жұмысының ең жоғары шегінде оның жұмыс жарамдылығын сақтау қасиеті. Сақталушылық – эксплуатация алдында ТҚ-ны сақтағанда және ТҚ-ны көшіргенде оның жұмыс жарамдылығын сақтау қасиеті. Жөндеуге жарамдылық – ТҚ бұзылуын тексеруге, табуға және жоюға жауап беретін қасиеті.

Соңғы құраушы барлық ТҚ-ларды жөндеуге жарамдыға және жөндеуге жарамсызға бөледі. Жөндеуге жарамсыз ТҚ-ларға, тоқтау болып оған мүлдем жөндеу жүргізілмейтін ТҚ-лар жатады. Техникалық құрылғылардың көбі жөндеуге жарамсыз құрылғыларға жатады, себебі олар күрделі техникалық құрылғылардың элементтері болып табылады.

1 кесте - Сенімділіктің көрсеткіштері

Онда жүйе тоқтауы оның кез келген элементінің бастаруынан байланысты болуы мүмкін. Сенімділік теориясында кездейсоқ оқиғаның қарапайым ағынына сәйкес келетін тоқтаулардың қарапайым ағынын қарастырады. Қарапайым ағынның келесі қасиеттері болады:

• 
  стационарлық (эксплуатацияның t уақыт интервалында қанша рет тоқтау шығатын ықтималдылығы сол интервалдың ұзындығына байланысты болады, бірақ осы интервалдың уақыт осінде тұрған орнына байланысты емес. Басқаша айтқанда, эксплуатация кезінде тоқтаулар бірдей орташа  тығыздықпен уақыт осінде үлестірілген);
  
• 
  ординарлық (t уақытында жүйеде екі не одан көп тоқтау ықтималдығы бір тоқтау ықтималдығынан қарағанда өте кішкентай болады. Бұл дегеніміз жүйеде бір уақытта екіден көп тоқтау бола алмайды);
  
• 
  тізбексіздік (t_i уақытта тоқтаудың пайда болуы осы уақытқа дейін қанша тоқтау болғанына және қай уақытта болғанына тәуелді емес).
  

Егер кездейсоқ шама қарапайым оқиғалар ағынында бүтін оң сан k болса, онда осы шама Пуассон заңы бойынша үлестірілген

Сенімділік бойынша кездейсоқ шама  - бұл ТҚ тоқтауларының саны. ) саны  уақыт аралығында ТҚ-да  рет тоқтау болған ықтималдылықты көрсетеді. ТҚ-да тоқтау болмайтын ықтималдылық немесе  уақыт аралығында ТҚ тоқтаусыз жұмыс істейтін ықтималдылық

Онда  уақыт аралығында кем дегенде бір тоқтау болатын кері оқиғаның ықтималдылығы мынаған тең:

Пуассон заңының ерекшелігі математикалық күтудің және дисперсияның а мәніне тең болуында: