Fiabilitate și diagnoză

NOTIUNI INTRODUCTIVE

Sistemele hardware si software sunt create uzual pentru a îndeplini anumite sarcini, pentru a atinge anumite obiective de naturǎ tehnicǎ-tehnologicǎ, din domeniul cunoasterii etc. Este foarte important ca aceste sisteme sǎ functioneze adecvat, adicǎ întreruperile nedorite, necomandate sǎ fie cât mai rare si cât mai scurte, iar dacǎ se produc, depanarea sau înlocuirea sǎ fie posibile, mǎcar una dintre ele si sǎ nu fie excesiv de îndelungate. Desigur, toate aceste conditii trebuie satisfǎcute nuantat deoarece totdeauna sunt implicate costuri. Nu este nici pe departe necesar a se crea sau a se achizitiona un aparat capabil sǎ functioneze practic fǎrǎ cusur ani la rând dacǎ utilizarea lui vizeazǎ câteva sǎptǎmâni. Un asemnea aparat ar costa foarte mult. În asemenea împrejurǎri, este rational a uza de unul mai ieftin, mai putin durabil, dar care în acele sǎptǎmâni este suficient de sigur pentru a servi atingerii telului propus. Problema readucerii sistemului defect la parametrii functionali normali în raport cu obiectivul urmǎrit se poate face, asa cum în treacǎt s-a spus, prin operatii de depanare sau prin înlocuirea integralǎ. Si aici trebuie cumpǎnit prin prisma costurilor: depanarea poate costa uneori mai mult decât înlocuirea, alteori depanarea pur si simplu nu este posibilǎ.

Timpul necesar depanǎrii unui sistem care subit devine nefunctional include si o prealabilǎ diagnosticare care ea însǎsi are o duratǎ uneori semnificativǎ. Un echipament sau un program de calcul defect nu trebuie demontat, reanalizat în întregime ci numai în acea parte a lui sau în acea reuniune de pǎrti vinovatǎ de proasta functionare sau de nefunctionare. Din nou, diagnoza corectǎ este o problemǎ care implicǎ importante cheltuieli de bani si de timp. Readucerea la standardul functional necesar depinde în mare mǎsurǎ de iscusinta cu care este pus diagnosticul. Este aproape de la sine înteles cǎ punerea diagnosticului si remedierea defectelor nu sunt totdeauna faze succesive. Uneori faza de diagnosticare merge paralel si se împleteste cu operatiile de depanare propriu-zisǎ.

În legǎturǎ cu functionarea sau nefunctionarea sistemelor, fie ele hardware sau software, sunt câteva concepte care trebuie definite cel putin provizoriu încǎ de pe acum. Astfel, se vorbeste de capacitatea operationalǎ a unui sistem în functiune, care nu este altceva decât capacitatea acelui sistem de a îndeplini anumite cerinte operationale, într-un interval de timp dat, în conditii specificate. Fiabilitatea în sens larg sau disponibilitatea unui sistem constǎ în capacitatea lui de a îndeplini corect functiunile pentru care este gândit, la un moment dat sau pe un interval de timp precizat, dacǎ sistemul este folosit, exploatat în anumite conditii si dacǎ este întretinut corespunzǎtor. Mentenabilitatea este capacitatea sistemului de a putea fi mentinut sau repus în functiune într-un timp precizat dacǎ întretinerea sau repararea sunt fǎcute urmând anumite proceduri recomandate si folosind resursele prescrise. Securitatea unui sistem este capacitatea de a prezerva starea de sǎnǎtate a oamenilor, de a nu pune în pericol valori materiale prin functionare defectuoasǎ.

Un sistem poate fi compus din mai multe subsisteme. Functionarea fiecǎrui subsistem se reflectǎ într-un anumit mod în functionarea ansamblului. Relatia întreg-parte, sistem-componentǎ nu poate fi totdeauna definitǎ univoc. În principiu orice sistem este alcǎtuit din pǎrti. Detalierea în pǎrti este de cele mai multe ori la alegerea analistului de sistem. Frecvent pǎrtile corespund unor subunitǎti structurale clar diferentiabile fizic.

Functionarea sistemului este, asa cum s-a spus, într-o anumitǎ relatie cu functionarea pǎrtilor dar nu neapǎrat defectarea unei pǎrti coincide cu scoaterea din functie a întregului sistem. Sistemul poate functiona uneori si cu unele pǎrti ale lui defecte. Asadar, sistemul poate avea anumite redundante constructive create de cele mai multe ori cu premeditare, care fac ca unele pǎrti sǎ poatǎ suplini alte pǎrti nefunctionale la un moment dat. Desigur, si redundantele costǎ dar ele pot contribui la o importantǎ crestere în siguranta în functionare a sistemului, de cele mai multe ori cu cheltuieli semnificativ mai mici decât cele asociate unui sistem fǎrǎ redundante dar foarte rafinat.

Aceastǎ enumerare sumarǎ de aspecte legate de functionarea în sigurantǎ a sistemelor hardware sau software fǎrǎ deosebire decât cel mult în nuante dau o imagine destul de cuprinzǎtoare a obiectului si obiectivelor acestui curs de Fiabilitate si diagnozǎ.

Definirea bunei functionǎri si a defectǎrilor nu este universalǎ. În toate cazurile functionarea si nefunctionarea sunt situatii/evenimente contrarii. În sens cuprinzǎtor, buna functionare a unui sistem corespunde îndeplinirii unui set de obiective conform destinatiei prin proiect a respectivului sistem. Obiectivele însesi trebuie definite precis pentru a putea defini apoi corect buna functionare a sistemului.

Defectiunile pot fi clasificate în diferite moduri. Dacǎ se considerǎ momentul aparitiei lor defectiunile pot fi:

a) infantile, dacǎ apar în perioada de exploatare de început;

b) de îmbǎtrânire, dacǎ sunt datorate uzurii componentelor sistemului;

c) accidentale, dacǎ sunt datorate unor solicitǎri bruste, întâmplǎtoare; acestea au o frecventǎ mai micǎ decât cele din celelalte categorii.

Alte posibile clasificǎri ale defectiunilor sunt date în continuare:

Conditiile aparitiei În conditii normale, în conditii anormale

Provenienta Din proiectare, din executie, din exploatare

Posibilitatea eliminǎrii cauzelor Eliminabile, neeliminabile

Posibilitatea de utilizare ulterioarǎ a sistemului Utilizare totalǎ, utilizare partialǎ

Mijlocul de eliminare Prin schimbarea elementului defect, prin reglare

Frecventa aparitiei Unicǎ, repetatǎ

Posibilitatea de prognozǎ Neprognozabile, prognozabile

Complexitatea interventiilor pentru eliminare Interventii simple, interventii complexe

Consecintele Primejdioase, majore, neprimejdioase, minore

Modul de depistare Defectiuni vizibile, defectiuni ascunse

Gradul de dependentǎ între defectiuni Defectiuni dependente, defectiuni mutual independente

Modificarea caracteristicilor functionale Modificare bruscǎ, modificare lentǎ

Pentru mentinerea în functie a sistemelor sau înlocuirea lor oportunǎ existǎ desigur politici, de la caz la caz, în parte sau total diferite. Cursul prezent încearcǎ sǎ stabileascǎ câteva modele adecvate pentru procesul de deteriorare a calitǎtilor functionale ale sistemelor hardware si/sau software si câteva modalitǎti de detectare si de diagnosticare a defectiunilor posibile. Nici utilizarea redundantelor în sistemele complexe si implicit o anumitǎ tolerantǎ la defecte nu este ignoratǎ. Autorul acestor Note de curs nǎdǎjduieste cǎ, pornind de la aceste notiuni mai curând sumare de fiabilitate si diagnozǎ, viitorii ingineri automatisti sau electronisti vor putea dezvolta propriile lor metode si mijloace de tratare a problematicii complexe din domeniu.

Note de curs pentru cursul predat in anul patru studentilor de la automatica UPG Ploiesti