Программное обеспечение

Основные положения. Как показывает передовой отечественный и зарубежный опыт, наилучших результатов в создании высокоэффективных и надежных сложных систем в условиях значительной неопределенности, сопровождающей разработку, возможно достичь только путем разработки и последовательной реализации целевых программ, позволяющих обеспечить создание системы и гарантированное выполнение задач с минимальными суммарными затратами материальных, стоимостных и временных ресурсов.
Всесторонний анализ проблем надежности и эффективности, начиная с самых ранних этапов проектирования и кончая эксплуатацией, и программно-целевой подход позволяют наиболее полно учесть складывающиеся в каждом конкретном случае сочетания факторов, определяющих потребности и возможности обеспечения эффективности и надежности, сравнить затраты ресурсов на их обеспечение и потерн, ожидаемые в случае отказа от реализации мероприятий по обеспечению, выбрать наилучшие стратегии обеспечения эффективности и надежности, принять необходимые корректирующие решения.
Программно-целевой подход реализуется с помощью единого плана создания системы и ее изделий. Научно-техническую основу ЕП составляют программные документы ПОН, ПЭО. Кроме того, для серийных изделий разрабатывают программы повышения надежности (ППН), охватывающие серийное производство и эксплуатацию.
На некоторых предприятиях разрабатывают программы обеспечения качества или программы обеспечения качества и надежности. Эти программы аналогичны ПОН по своему содержанию.
Разработка программных документов преследует также цель взаимной координации и концентрации усилии всех предприятий и организаций, участвующих в создании системы, на решении узловых проблем надежности.
В ряде случаев бывает, что потери, связанные с отказами изделий при эксплуатации и применении систем, во много раз превосходят любые возможные затраты ресурсов на обеспечение надежности и безопасности на более ранних стадиях. Тогда перед разработчиком ПОН, ПЭО, ППН обычно не ставится задача оптимизации этих программ. Главным требованием при этом является разработка программ, содержащих наиболее полное решение проблем надежности и безопасности.
Если это требование выполняется, то тогда дополнительно рассматривается вопрос сокращения расходуемых ресурсов благодаря рациональному их распределению.
Для систем, эксплуатация и применение которых в случаях возникновения отказов, не сопровождаются значительными потерями времени и средств, целесообразно сразу ставить и решать при разработке программ задачу минимизации суммарных затрат ресурсов на создание и применение техники. Всегда возникает вопрос о полноте, достаточности и часто об оптимальности мероприятий ПОН, ПЭО, ППН с точки зрения сокращения суммарных затрат ресурсов.
Наилучший ответ на вопрос о полноте мероприятий позволяет дать так называемый структурно-функциональный (или матричный) метод формирования программ обеспечения надежности и аналогично других программ.
В этом случае на каждом уровне иерархии структуры системы строят матрицу для каждого периода функционирования, в которой по горизонтали записывают все элементы, входящие в данный уровень структуры из следующего по степени детализации уровня структуры, а по вертикали — все проблемы качества, надежности или безопасности, которые требуется решать на различных стадиях создания системы.
На пересечении столбцов и строк в таблице образуется пара проблема — элемент, относительно которой необходимо ответить на следующие вопросы.
1. Имеет ли отношение данная проблема к данному элементу? Если «нет», в ячейке ставится прочерк. Если «да», требуется ответить на следующий вопрос.
2. Какие последствия возможны в случае не решения этой проблемы? Если «легкие», «незначительнее», в ячейке ставится прочерк. Если «тяжелые, значительные», в ячейке ставится индекс мероприятии (из типового перечня мероприятий), с помощью которых можно уменьшить или исключить влияние этой проблемы на надежность системы.
Обычно на предприятиях вырабатывают комплекс мероприятий, позволяющий эффективно решать основные проблемы качества и надежности. В последнее время на предприятиях создают перечни отказов и мероприятий по их устранению в виде банков данных, хранящихся в памяти ЭВМ. Имеются такие данные и в головных отраслевых институтах. Выбору мероприятий способствуют также отраслевые руководящие и нормативно-технические документы, в которых содержатся рекомендации по обеспечению надежности.
Если имеющегося в распоряжении исследователя перечня мероприятий, недостаточно, необходимо на этой проблеме акцентировать внимание и предусмотреть в программе дополнительные исследования и поиск новых мер защиты от вредных последствий данной проблемы.
После рассмотрения мероприятий необходимо ответить на следующий вопрос.
3. Каковы гарантии успешного преодоления («закрытия») всех имеющихся проблем надежности.
Полному анализу проблем надежности и выработке мероприятий по их устранению способствует разработка моделей функционирования, моделей экспериментальной отработки и моделей применения системы.
После завершения первого этапа — выбора совокупности мероприятий приступают ко второму: рациональному совмещению, комплексирования мероприятий, к оптимизации располагаемых ресурсов, к рациональному распределению работ по стадиям создания изделии.
Аналогично формируют ПЭО — наиболее трудоемкую часть программы обеспечения надежности. Эту часть работ оформляют в самостоятельную программу потому, что для реализации ее требуется создание новой и совершенствование существующей экспериментальной базы и контрольно-не* питательной аппаратуры, планирование и изготовление опытных образцов, отработка новых технологических процессов, проведение испытаний в определенной последовательности и привлечение к этой работе многоведомственной кооперации предприятий и организации.
Тщательному анализу причин отказов и выработке мероприятий, наиболее эффективных для их устранения, способствует также построение дерева отказов и неработоспособных состояний (рис. 2). Такой анализ проводят для каждого периода функционирования, каждой составной части или изделия в целом. Результаты оформляют в виде таблиц.
Об эффективности отдельных мероприятии ПОН или программы в целом можно судить по обобщенным техническим пли экономическим показателям.
Технические показатели позволяют ответить на вопрос, во сколько раз уменьшится вероятность или интенсивность возникновения отказов после реализации мероприятий ПОН.
Экономические показатели позволяют оцепить насколько уменьшатся суммарные затраты на обеспечение надежности изделий при их создании и па компенсацию оставшейся ненадежности этих изделий в процессе эксплуатации.
В пятом томе справочника подробно рассмотрены методические вопросы полноты, достаточности и эффективности ПОН, ПЭО, ППН.