Властивості надійності Досягнутий рівень науково-технічного прогресу і накопичений досвід світової економіки вже зараз дають змогу створювати наднадійні і високоефективні операційні системи. Під надійністю системи слід розуміти її властивість зберігати в часі здатність до виконання необхідних функцій за заданих режимів і умов функціонування. У вітчизняній практиці прийнято трактувати надійність як комплексну властивість, що залежно від призначення системи й умов її застосування (використання) може включати безвідмовність, довговічність, збережність і здатність до відновлення чи визначені сполучення цих властивостей. Під безвідмовністю операційної системи варто розуміти властивість стало зберігати працездатність протягом заданого періоду часу. 205
О. М. Сумець Основи операційного менеджменту
Довговічністю операційної системи називають її властивість, що полягає в здатності не досягати граничного стану протягом деякого часу. Збережність операційної системи — це її спроможність зберігати значення показників безвідмовності і довговічності в заданих межах. За сьогоднішніх умов особливе місце належить поняттю «відновлюваності» системи, яке визначає як властивість, що полягає в пристосованості до підтримки і відновлення працездатного стану шляхом різного роду заходів — вкладання інвестицій, перенавчання персоналу тощо. За суттю даний термін тотожний міжнародному «пристосованість до підтримки працездатного стану», або «підтримуваність» (maintainability). Крім того, це поняття містить у собі обслуговуваність системи, а також контрольність і діагностованість. Розвиток науки сприяє більш широкому підходу до забезпечення надійності операційних систем. Так, у програмі «Reliability and maintainability by design: a blueprint for success» (автор Goodell F. S.) методи і засоби підтримки працездатності виділені з категорій поняття надійності у вузькому змісті. При цьому поняття «maintenance support» нарощено за рахунок матеріальнотехнічних і організаційних заходів і включає, наприклад, підготовку персоналу. Усе це відбиває зрослу роль діагностики і людського чинника в проблемі забезпечення надійності складних операційних систем, що функціонують за сучасних ринкових умов. Всі такі властивості надійності є загальновизнаними і рекомендуються для різних видів систем. Однак для операційних систем — виробничих, освітніх обчислювальних, інформаційних, фінансових типів — виявляється, що цих властивостей для характеристики надійності недостатньо. У практиці проектування і використання останніх знаходять застосування додаткові, приватні властивості, без врахування яких не можна повною мірою 206
Розділ 4 Нaдійність операційних систем
представити комплексність поняття «надійність». Поява нових технологій ведення бізнесу, всі інформаційні технології, що розвиваються, настійно вимагають внесення в прийнятий перелік властивостей надійності операційних систем ще і таких, як живучість, достовірність і чутливість. Живучість — це властивість операційної системи зберігати дієздатність (цілком або частково) за умов несприятливого впливу зовнішнього середовища, не передбаченого нормами і статутом організації. У процесі проектування операційної системи за врахування менеджером вимог відносно надійності звичайно зазначаються нормальні умови її функціонування. Але до ряду операційних систем відповідального призначення можуть пред’являтися вимоги щодо виконання деяких функцій тоді, коли умови істотно відрізняються від нормальних (навіть катастрофічно руйнують). У таких випадках виникає вимога стосовно живучості операційної системи. Така вимога може бути сформульована, приміром, так: «виконувати задані функції на заданому інтервалі часу після руйнівного впливу» або «зберігати часткову працездатність після дії, що руйнує» тощо. Отже, будь-яка операційна система повинна бути «живучою» (fail-safe). Головний зміст вимоги до живучості операційної системи полягає не тільки в тому, щоб вона тривалий час функціонувала безперервно, без відмови, в нормальних умовах, але також і в тому, щоб вона за кризових ситуацій зберігала працездатність, хоча б і обмежену. Типовим прикладом «поганої живучості» операційної системи, обумовленої цілим комплексом причин, служить аварія, що сталася в Північному морі на норвезькому родовищі Екофіск 28 березня 1980 р. Запроектована і виготовлена у Франції спочатку як бурова платформа «Александр Кьєлланд» була використана як 207
О. М. Сумець Основи операційного менеджменту
плавний готель для персоналу, що обслуговує виробничі платформи. У момент аварії на платформі знаходилися 212 робітників. Перед аварією платформа простояла на якорі поблизу однієї з виробничих платформ близько 9 місяців. В умовах поганої погоди (швидкість вітру 16–20 м/с, висота хвиль — 6–8 м) зруйнувався один зі зв’язків, що скріплюють колони, потім решта з тих, що примикають. Виникло перевантаження однієї з колон, у результаті чого кут крену платформи досяг 30–35°. Підсумком «поганої живучості» платформи стала загибель 123 чоловік. Цей приклад аварії платформи «Александер Кьєлланд» свідчить про те, що порушення вимог забезпечення живучості може стати джерелом виникнення кризової ситуації будь-якої операційної системи. Достовірність інформації, надаваної операційною системою. Це властивість особливо важлива для інформаційних, обчислювальних операційних систем. Операційна система може мати високу надійність, однак у ній можуть мати місце збої, що спотворюють інформацію. У системі виходить з ладу не її елемент чи підсистема, а «скривджується» інформація. Це не менш небезпечний «негаразд». Тому так важлива ще одна додаткова сторона надійності — вірогідність. Чутливість — властивість операційної системи негайно виявляти реакцію на несприятливі (або сприятливі) зміни як внутрішнього, так і зовнішнього середовища з деяким випередженням у часовому масштабі з метою збереження дієздатності. Особлива роль у підтримці чутливості системи приділяється аналітичним службам і операційним менеджерам. 4.2.2 Відмови операційних систем У системній теорії надійності особливе місце приділяється поняттю «відмова». Відмова — подія, що полягає в порушенні 208
Розділ 4 Нaдійність операційних систем
працездатного стану, коли операційна система не здатна виконувати задані функції, що відповідають вимогам нормативно-технічної і (або) проектно-конструкторської документації. На підставі обробки наукової літератури, досліджень функціонування великої кількості операційних систем різного призначення і топології пропонується конкретна класифікація відмов (рис. 4.1). 1. Природа походження відмови поділяє його на відмови природні і навмисні (штучні). Остання може бути викликана різними причинами внаслідок свідомих чи підсвідомих дій менеджера або персоналу в цілому. 2. Місце виникнення відмови показує на слабку точку операційної системи, її підсистеми чи складового елемента. Наприклад, падіння продажів може бути слабким місцем служби маркетингу, тобто підсистеми маркетингу. 3. Час виникнення відмови вказує, коли вона виникає протягом життєвого циклу операційної системи. Ці відмови розділяють на пускові (характерні для першого етапу життєвого циклу життя системи і виникають через несформульованість координації й інтеграції між основними і допоміжними ланками, елементами, підсистемами; у принципі, можна виключити цю категорію, якщо до початку функціонування системи здійснити «технологічний прогін»), а також деградаційні. До деградаційних відмов відносять усі випадки, обумовлені природними процесами: змінами зовнішніх умов функціонування і внутрішніх деструктивних процесів, пов’язаних з падінням відповідальності, погіршенням відносної якості профрівня персоналу, фізичним і моральним застаріванням устаткування тощо. 4. За характером відмови розподіляють на раптові, поступові, перемежовані, стійкі, самоліквідні, збої. 209
О. М. Сумець Основи операційного менеджменту
Відмова Природний Навмисний
Ознака розподілу
Клас відмови
Ознака розподілу
Відмова
Природа походження
1 Елемент
2
Місце виникнення
Підсистема Система
Пускові Час виникнення Деградаційні Раптовий Поступовий Характер виникнення Перетинальний Самоліквідний Незалежний Залежний Характер взаємозв'язку Стійкий
3
4
5
6 Повний Міра Частковий
Очевидний Зовнішні ознаки Прихований
7 Розрахунковопроектні
8 Критичний Мажорний Мінорний Наслідки
Причина виникнення Виробничі Експлуатаційні
-
9
Рис. 4.1 Узагальнена класифікація відмов операційних систем 210
Розділ 4 Нaдійність операційних систем
На відміну від раптової відмови, настанню поступової передують безперервна і монотонна зміна одного або декількох параметрів, що характеризують здатність операційної системи виконувати задані функції. Через це часто вдається запобігти настанню відмов або вжити превентивних заходів щодо усунення (локалізації) небажаних наслідків. Перемежована відмова — багаторазовий збій того самого характеру. Прикладом може бути періодичне відключення енергоносіїв, перебої в постачаннях сировини тощо. Відключення електроенергії операційна система може самоусувати введенням в експлуатацію резервних генераторних установок, що працюють у режимі самовключення за певних режимів. Таку відмову можна назвати «самоліквідною». Наприклад, перезавантаження програми в комп’ютері у разі збою. Стійка відмова обумовлена постійністю прояву за певних заданих умов функціонування операційної системи. 5. Взаємозв’язок відмов визначає їхня сумісність. До залежної відмови операційної системи відноситься призупинення виробничого циклу через припинення енергопостачання. У той же час збій у системі через некоректне планування чи керування не залежить від дискретності подання енергоресурсів. 6. Зовнішні ознаки відмов чи збою операційної системи визначають можливість виявлення — діагностування — й усунення доступними на даний момент заходами. З цієї причини вони можуть бути очевидними і прихованими. 7. Міра відмови характеризує можливість подальшого використання операційної системи або її підсистем. Повна відмова визначає ліквідацію операційної системи, а часткова, імовірніше за все, є поштовхом, провісником модернізації. 8. Причини виникнення. За цією ознакою вони розподіляються на три види відмов: розрахунково-проектувальні, виробничі, експлуатаційні. 211
О. М. Сумець Основи операційного менеджменту
Відмову називають розрахунково-проектувальною, якщо вона виникла через недосконалість розрахункових методів чи порушення встановлених правил і (або) норм проектування. Якщо причина відмови пов’язана з недосконалістю чи порушенням введеного циклу виготовлення продукції або технології надання послуг, відмову операційної системи називають виробничою. Якщо ж відмова чи збій у системі виникає через порушення норм і правил функціонування, то її відносять до категорії експлуатаційних. Класифікація відмов із причин виникнення введена з метою встановлення стадії створення чи існування операційної системи, на якій варто вжити заходи для усунення причин відмов або тих же збоїв. Дана класифікація не є вичерпною для операційних систем. Так, приміром, деградаційні відмови, що наступили до кінця планового терміну служби об’єкта, а також відмови, обумовлені причинами, не передбаченими встановленими правилами і нормами (наприклад, стихійні лиха), не відносяться до однієї з цих трьох категорій. Крім того, на практиці часто виникають відмови, викликані сполученням двох і більше причин, віднесених до різних груп. 9. Наслідки або ціна відмов. Дана класифікація необхідна, насамперед, для установлення відносин між системою і споживачем, тобто для розробки гарантійних зобов’язань розробника (виробника) перед замовником (споживачем). Серед усіх типів відмов виділяють критичні — катастрофічні відмови, наслідки яких загрожують життю і здоров’ю людей, а також для навколишнього середовища або спричиняють важкі економічні втрати. Як приклад наведемо аварію на ЧАЕС, вихід з ладу сухих сховищ відходів ядерного палива і магістральних трубопроводів передання і розподілу палива тощо. Крім того, до критичних можуть бути віднесені відмови, що спричинюють невиконання відповідального завдання (не будучи за природою катастрофічними). 212
Розділ 4 Нaдійність операційних систем
Інша частина відмов відноситься до некритичних, що поділяються на мажорні (істотні) і мінорні (несуттєві). У даному випадку критерієм для їхнього розподілу можуть слугувати витрати праці і часу на усунення наслідків від відмов або рівень зниження продуктивності операційної системи у разі відмов, що призводить до частково непрацездатного стану останньої. З погляду тривалості життєвого циклу операційної системи, особлива роль належить поняттю граничного стану — стану системи, за яким її подальше функціонування неприпустиме або недоцільне. Критерієм граничного стану можуть бути витрати на відновлення, поява неприпустимих відхилень показників якості виробленої продукції або послуг і інші види економічного збитку. Критерії граничного стану можуть вводитися з розумінь безпеки. І, нарешті, використання операційної системи можна вважати недоцільним унаслідок її морального зносу. Перехід системи в граничний стан спричиняє тимчасове або остаточне припинення її функціонування, тобто ліквідації. 4.2.3 Поняття ефективності операційної системи У безпосередньому зв’язку з поняттям «надійність» знаходиться поняття «ефективність». Ефективністю операційної системи можна назвати її властивість давати певний корисний результат (ефект) у разі виконання своєї місії. Виходячи з визначень надійності й ефективності, стає очевидним, що це різні, хоча і взаємозалежні, поняття. І, природньо, чим вища надійність операційної системи, тим вище і її ефективність, але до деякої межі. Залежність ефективності (Е) від надійності (Н) наведено на рис. 4.2, з якого видно, що на ділянці а – в зміна надійності істотно впливає на ефективність. Підвищення ж надійності вище рівня (с) недоцільно з погляду підвищення ефективності. 213
О. М. Сумець Основи операційного менеджменту
E На практиці розрізняють наступні види ефективності. Ефективність номінальна — ефективність операційної системи за безвідмовного її стану. а в с Ефективність реальH на — ефективність реальної Рис. 4.2. Залежність ефективності від надійності. операційної системи, тобто система, яка не володіє ідеальною надійністю. Ефективність технічна — це так званий технічний ефект, отриманий під час функціонування системи. Наприклад, кількість переданої інформації, зниження витрат часу тощо. Ефективність економічна — ступінь вигідності економічних витрат при функціонуванні (використанні) операційної системи. Ефективність оперативна — вплив результатів застосування операційної системи на виконання деякої масштабної операції.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Основні поняття надійності операційних систем» з дисципліни «Операційний менеджмент»
