بخشی از مقاله
چکیده
این مقاله در ابتدا مروری بر روی اهمیت قابلیت اطمینان در سیستمهایی با کارکرد در مدت زمان طولانی ارائه کرده و سپس اهمیت این مساله در سیستمهای فضایی را به عنوان یکی از این سیستمها بررسی میکند. سپس روشهای متداول اختصاص و ارزیابی قابلیت اطمینان در سیستمهای مذکور را بیان کرده و روشهای صحهگذاری و ارزشیابی مقادیر اختصاصیافته را تشریح میکند. در این میان، جزئیات رویکرد غربالگری استرسهای محیطی به عنوان مطمئنترین روش از میان روشهای آزمون مدنظر، ارائه شده و روشهای متداول دیگر برای آزمون نیز مرور خواهد شد.
-2 مقدمه
به منظور یکسان سازی مجموعه مقالات این کنفرانس، لازم است که همه ی مقاله ها با طرحی یکسان وکاملاً قابلیت اطمینان یک مفهوم کاربردی و عملیاتی است که در سیستمهایی که کارکرد طولانیمدت در آنها دارای اهمیت است، به عنوان یک پارامتر اصلی در انتخاب میان گزینههای طراحی و یا نمونههای ساخته شده به شمار میرود. مفهوم قابلیت اطمینان با احتمال گره خورده و بر این اساس، در صحهگذاری آن نیز بر همین پایه تعریف شده است. صحهگذاری قابلیت اطمینان همواره یک مساله بوده و در تحویلگیری سیستمهای مختلف مطرح بوده است. در این مقاله، در این زمینه رویکردهای ارائه میشود.
-2 اختصاص قابلیت اطمینان
پیش از آنکه بررسی قابلیت اطمینان صورت پذیرد، لازم است که معیار ارزیابی مشخص شده و یا به عبارتی قابلیت اطمینان سیستم تعیین گردد. تعیین قابلیت اطمینان برای یک سیستم در گامهای ابتدایی به صورت اختصاص مقدار بر مبنای دادههای آماری صورت میپذیرد. اختصاص قابلیت اطمینان بر مبنای بلوک دیاگرامی که بر مبنای مشخصات سیستم تعیین میشوند، مقدور گردیده و نتیجهی آن، اختصاص اعدادی به هر کدام از المانهای اصلی سیستم است که بر مبنای آن میتوان به قابلیت اطمینان کل سیستم دست یافت.
به منظور شروع مسیر اختصاص قابلیت اطمینان، در اولین گام لازم است ارتباط المانهای مختلف سیستم از دیدگاه کارکردی با یکدیگر مشخص شود که طی آن، وابستگیها و همچنین تاثیر عملکرد نادرست یا شکست در یک المان بر روی کل سیستم مشخص خواهد شد. استفاده از ماتریس ساختار طراحی - DSM - یکی از مناسبترین روشها در این مسیر است که در بسیاری از موارد استفاده شده است.
پس از تعیین این روابط، باید سیستم به شکلی مدل شود که روابطی که در بخش پیشین مشخص شده را دربرگرفته و از طرفی بتواند بر پایهی روابط ریاضی برای اختصاص قابلیت اطمینان به هر یک از المانهای سیستم، راهکاری ارائه کند. متداولترین ابزاری که در این مسیر مورد استفاده قرار میگیرد، بلوک دیاگرام قابلیت اطمینان است که در آن تمامی المانهای سیستم در دو حالت سری و یا موازی یک دیاگرام را تشکیل میدهند که در این دیاگرام، حالت موازی، معادل ارتقای قابلیت اطمینان در سیستم بر مبنای رویکرد افزونگی خواهد بود، که مستقل از افزونگی سرد یا گرم به یک شکل مدل خواهند شد. نمونهای از این بلوک دیاگرام در شکل زیر نمایش داده شده است:
شکل:1 نمونه بلوک دیاگرام قابلیت اطمینان
در این بلوک دیاگرام، المانهای R2 و R5 دارای افزونه هستند که به صورت موازی در بلوک دیاگرام ثبت شدهاند. باقی المانها با توجه به تاثیر در عملکرد المانهای دیگر و یا سیستم به صورت سری اعمال شدهاند. تخصیص مقدار قابلیت اطمینان از بالا به پایین و با توجه به محاسبات ریاضی بر روی این مدل انجام خواهد گرفت که در محاسبات، رویکردی مشابه با مقاومتها در الکتریسیته در نظر گرفته خواهد شد.
-3 صحه گذاری و رویکردهای آن
صحهگذاری بیانگر مجموعهای از فعالیتها است که نتیجهی آن تایید مشخصات کارکردی و عملکردی بخش تحت بررسی است. در اجرای صحهگذاری، متداولا مجموعهای از پارامترها با مقادیر آنها به عنوان معیارهای رد یا پذیرش در نظر گرفته شده و با رویکردهای مختلف، دستیابی به آن مقادیر مورد ارزیابی قرار گرفته و تایید خواهد شد.
-1-3 مرور طراحی
در مرور طراحی، مستندات ارائه شده برای هریک از پارامتر بررسی شده و توجیه فنی یا محاسبات منتج به مقادیر آنها بررسی شده و تایید میگردد.
-2-3 تحلیل
در تحلیل، با استفاده از ابزاری همچون شبیهسازی، محاسبات ابتدا تا انتها، اکتساب مقادیر برای پارامترهایی که به عنوان معیار رد یا پذیرش در نظر گرفته شده، به تایید میرسد.
-3-3 آزمون
مهمترین گام در صحهگذاری و اصلیترین رویکرد آن، آزمون است که با توجه به مجموعهی معیارهای رد یا پذیرش، مجموعهای از آزمونها را منتج خواهد شد که برای هر یک طرح، بستر و روال آزمون تدوین و ارائه خواهد شد. آزمون قابلیت اطمینان مبحث اصلی این مقاله است که در بخشهای بعدی تشریح خواهد شد.
-4 صحهگذاری قابلیت اطمینان
قابلیت اطمینان نیز به عنوان یکی از پارامترها و مشخصات عملکردی، طی مراحل مختلف صحهگذاری میشود. صحهگذاری رویکردهای مختلفی دارد که از مرور طراحی آغاز شده و با تحلیل ادامه یافته و به آزمون خاتمه مییابد. در ادامه صحهگذاری قابلیت اطمینان در هر یک از رویکردهای مذکور در بخش پیش، تشریح خواهد شد.
-1-3 مرور طراحی
در مرور طراحی، متداولا توجیه اولیهای برای مقادیر اختصاص داده شده برای قابلیت اطمینان به المانهای مختلف ارائه خواهد شد. با توجه به اینکه در فازهای ابتدایی و بر اساس شکست ساختار سیستم از دیدگاه قابلیت اطمینان، اختصاص قابلیت اطمینان به المانهای مختلف صورت میپذیرد، لازم است با اشاره به عدد قابلیت اطمینان برای المانهای مشابه، توجیه مقادیر تخصیصی صورت پذیرد.
-2-3 تحلیل
در تحلیل، ابتدا بلوک دیاگرام قابلیت اطمینان متناسب با ساختار کارکردی سیستم و همچنین المانهای در نظر گرفته شده در طراحی، استخراج شده و سپس با توجه به اعداد اختصاصیافته، مقدار قابلیت اطمینان سیستم از پایین به بالا محاسبه خواهد شد. در این مسیر، اختلافات احتمالی با تغییر اعداد اختصاصیافته مرتفع خواهند شد. محاسبات بر روی بلوک دیاگرام قابلیت اطمینان با توجه به روشی که در بخش قبل به آن اشاره شد - و بر مبنای محاسبات مقاومتها در الکتریسیته بود - ، انجام گرفته و استحصال قابلیت اطمینان از بالا به پایین و از پایین به بالا بررسی خواهد شد. در این محاسبات، به صورت کلی قابلیت اطمینان سیستمهای سری در همدیگر ضرب شده و قابلیت اطمینان در حالت موازی به صورت جمع معکوس اعمال میشود، که به نوعی موجب افزایش عدد خواهد شد.
-3-3 آزمون
مهمترین گام در صحهگذاری و اصلیترین رویکرد آن، آزمون است که در قابلیت اطمینان نیز به همین صورت باید مدنظر قرار بگیرد. اما با توجه به ماهیت متفاوت قابلیت اطمینان و وابستگی آن به طول عمر، آزمون در مورد این پارامتر به کمک بررسی عمر عملیاتی آن به انجام خواهد رسید. با توجه به روشهای مختلف مورد بررسی و همچنین اهمیت این موضوع، در بخشی جداگانه به آن اشاره شده است.
-3 آزمون قابلیت اطمینان
متداولترین آزمونی که برای اندازهگیری قابلیت اطمینان یک سیستم میتوان تعریف کرد و در نظر گرفت، بررسی سلامت و صحت سیستم تحت آزمون در تعداد زیاد است. به این معنا که تعداد زیادی از یک سیستم ساخته شده و نتایج سلامت و صحت آن در آزمون بررسی میگردد و از نسبت آزمونهای موفق به موارد شکست خورده، به عدد قابلیت اطمینان دست خواهیم یافت. اما این روش معمولا یک روش پرهزینه و زمانبر است و در بسیاری از موارد قابل اجرا نیست. به همین دلیل روشهای دیگری جایگزین میشوند.
