Надежность информационных систем

надежность  
информационных 
систем

Москва, 2023

Допущено учебно-методическим объединением 
по образованию в области коммерции
 в качестве учебного пособия 
для студентов высших учебных заведений, 
обучающихся по специальностям
351400 Прикладная информатика (в экономике); 
230201 Информационные системы и технологии; 
080301 (351300) Коммерция (торговое дело); 
080111(061500) Маркетинг;
032401 (350700) Реклама.

Д. Ю. Нечаев, Ю. В. Чекмарев

Учебное пособие

2-е издание, электронное

УДК 681.142.2
ББК 32.97
Н59

Н59
Нечаев, Д. Ю.
Надежность информационных систем : учебное пособие / 
Д. Ю. Нечаев, Ю. В. Чекмарев. — 2-е изд., эл. — 1 файл pdf : 64 с. — 
Москва : ДМК Пресс, 2023. — Систем. требования: Adobe Reader 
XI либо Adobe Digital Editions 4.5 ; экран 10". — Текст : электронный.
ISBN 978-5-89818-477-3
В издании описываются принципы организации и задачи эксплуатации 
аппаратуры информационных систем (ИС). Показано, что надежность работы 
аппаратуры ИС определяется критерием ее безотказности. Рассматриваются 
основные определения надежности ИС, факторы, влияющие 
на надежность и комплексные показатели надежности ИС, а также экономические 
показатели эксплуатации и надежности ИС. Даны характеристики 
надежности при внезапных и постепенных отказах, основы расчета 
и испытания на надежность аппаратуры ИС, математические показатели 
надежности аппаратуры ИС при хранении, подготовке к работе и использовании 
по назначению. Описана классификация отказов ИС, методика 
прогнозирования отказов и текущий ремонт аппаратуры ИС, организация 
технического обслуживания и проведения профилактических мероприятий 
с аппаратурой ИС.
Учебное пособие предназначено для студентов нетехнических высших 
учебных заведений, обучающихся по экономическим и другим 
специальностям.

УДК 681.142.2 
ББК 32.97

Электронное издание на основе печатного издания: Надежность информационных 
систем : учебное пособие / Д. Ю. Нечаев, Ю. В. Чекмарев. — Москва : ДМК 
Пресс, 2012. — 64 с. — ISBN 978-5-94074-566-2. — Текст : непосредственный.

Все права защищены. Любая часть этой книги не может быть воспроизведена в какой бы 
то ни было форме и какими бы то ни было средствами без  письменного разрешения владельцев 
авторских прав.
Материал, изложенный в данной книге, многократно проверен. Но поскольку вероятность 
технических ошибок все равно существует, издательство не может гарантировать абсолютную 
точность и правильность приводимых сведений. В связи с этим издательство не несет ответственности 
за возможные ошибки, связанные с использованием книги.

В соответствии со ст. 1299 и 1301 ГК РФ при устранении ограничений, установленных техническими 
средствами защиты авторских прав, правообладатель вправе требовать от нарушителя возмещения 
убытков или выплаты компенсации.

ISBN 978-5-89818-477-3
©  Нечаев Д. Ю., Чекмарев Ю. В., 2012
© Оформление, ДМК Пресс, 2012

—Ó‰ÂʇÌËÂ

1. Задачи эксплуатации аппаратуры информационных 
систем и оценка их надежности ..............................................5

2. Организация технического обслуживания 
аппаратуры информационных систем ................................14

3. Профилактические мероприятия ......................................23

4. Прогнозирование отказов и текущий ремонт ................31

Статистические методы прогнозирования ................................32
Аппаратурные методы прогнозирования отказов .....................34

5. Оптимизация комплекта ЗИП .............................................40

6. Экономические показатели эксплуатации 
аппаратуры ИС ...........................................................................46

7. Организация ремонта аппаратуры ИС .............................56

Организация мастерской по ремонту аппаратуры ИС ...............60

ЗАДАЧИ 
ЭКСПЛУАТАЦИИ 
АППАРАТУРЫ 
ИНФОРМАЦИОННЫХ 
СИСТЕМ И ОЦЕНКА 
ИХ НАДЕЖНОСТИ

Термин «эксплуатация» означает использование чего-то для определенных 
целей.
Применительно к технике информационных систем (ИС) под термином «
эксплуатация» понимают комплекс мероприятий, обеспечивающих 
все этапы существования конкретной аппаратуры ИС с 
момента их производства: транспортировки, хранения, работы, обслуживания 
и ремонта.
Возрастание сложности ИС и увеличение возлагаемой на них ответственности 
потребовали разработки научных основ, замены старых 
представлений об эксплуатации, как чисто экспериментальной 
области, где все построено в основном на опыте обслуживания.
Задачами эксплуатации ИС являются организация и проведение 
различных мероприятий, обеспечивающих технически правильное 
использование аппаратуры при работе, постоянную готовность, 
поддерживание исправного состояния и продления ресурса работы 
аппаратуры. Перечень основных мероприятий и их классификация 
приведены на рис. 1.
Все мероприятия, выполняемые при эксплуатации ИС и их организации, 
удобно разделить на три группы:

− работа аппаратуры;
− организация эксплуатации;
− техническое обслуживание.

Под работой аппаратуры ИС мы понимаем их использование по 
назначению в широком смысле. При этом аппаратура может находиться 
либо под током (работа аппаратуры на передачу или  прием, 
работа ЭВМ и т.д.), либо в обесточенном состоянии (транспортиров-

Надежность информационных систем
6

ки, хранение, ожидание). В процессе эксплуата ции аппаратура может 
переводиться из одного состояния в дру гое. Например, ЭВМ, 
находящиеся в режиме ожидания, в обесточенном состоянии, при 
включении начи нают работать под током. Для  поддержания аппаратуры 
в ис правном состоянии и продления ее ресурса необходимо 
прово дить регулярное техническое обслуживание на основе плановой 
организации эксплуатации.
Организация эксплуатации состоит из мероприятий по подго товке 
квалифицированных кадров, снабжению аппаратуры за пасными 
элементами (ЗИП) и расходными материалами, планированию эксплуатации 
ИС, а также по сбору и обработке результатов эксплуатации (
рис. 1).
Качество эксплуатации аппаратуры ИС в значительной степени 
опреде ляется квалификацией обслуживающего персонала. Влияния 
человека можно рассматривать как результат деятельности, от которой 
зависят эксплуатационные свойства аппаратуры.
Для обеспечения нормальной эксплуатации аппаратуры ИС должны 
быть организованы их правильное  снабжение расходными материалами 
и средствами (горючими и смазочными материалами, 
электроэнергией, инструментом и т.д.), укомплектованность ЗИПом 
и своевременное их пополнение.
Кроме того, качественная эксплуатация аппаратуры ИС обеспечивается 
планированием ее работы, техническим обслуживанием, 
снабжением и подготовкой кадров. 
Таким образом, процесс эксплуатации аппаратуры ИС состоит из 
боль шого комплекса различных мероприятий, качество выполнения 
которых существенно влияет на эксплуатационные свойства аппаратуры.

Под эксплуатационными свойствами аппаратуры ИС понимают 
степень готовности и безотказности работы, их приспособленность 
к техническому обслуживанию и ремонту.
Для количественной характеристики эксплуатационных свойств 
аппаратуры ИС применяются следующие критерии:

− наработка на отказ (или вероятность безотказной работы);
− среднее время восстановления (или вероятность восстановления 
за определенное время);
− коэффициент готовности;
− эффективность профилактики;
− объем профилактики (среднее время выполнения профилактического 
обслуживания);
− коэффициент использования;
− коэффициент стоимости эксплуатации.

Задачи эксплуатации аппаратуры информационных систем ...

Рис. 1. Классификация мероприятий при эксплуатацииаппаратуры ИС

 

Э ксплуатация 

аппаратуры И С

 

Техническое 

обеспечение

 

Работа

 

О рганизация 

эксплуатации

 

П од 

током

 

В обесточенном 

состоянии

 

О жидание

 

Транспор-

тировка

 

Хранение

 

Ремонт

 

Контроль 

состояния

 

П рофилактическое 

обслуживание

 

Текущий

 

Восстанови-

тельный

 

В обесточенном 

состоянии

 

П од током

 

А ппаратный

 

Визуальный

 

С набжение

 

П ланирование

 

П одготовка 

кадров

 

Расходные 

материалы

 

ЗИ П

 

Надежность информационных систем
8

Наработка на отказ является критерием безотказности ИС, кото-

рый определяется в первую очередь надежностью аппаратуры.

Надежность – свойство системы (ее элемента), обеспечивающее 

выполнения заданных функций в установленном для нее (или элемента) 
объеме, сохраняя при этом эксплуатационные показатели в 
пределах, соответствующих режимам и условиям эксплуатации.

Следует отметить, что надежность является комплексным свойс-

твом, которое в зависимости от назначения системы и условий ее 
эксплуатации характеризуется следующими показа телями:

− безотказностью;
− долговечностью;
− ремонтопригодностью;
− сохраняемостью.

Все перечисленные характеристики надежности можно отнести и 

к ИС (рис. 2).

Н ад ежноть

Д олговечность
Сохраняемость
Ремонтнопригодность
Безотказность

Рис. 2. Структурная схема надежности

Безотказность – свойство системы сохранять работоспособность 

в течении установленного времени эксплуатации.

Долговечность – суммарная наработка системы на отказ при уста-

новленном техническом обслуживании и ремонте.

Ремонтопригодность – свойство системы в приспособлении ее к 

обнаружению и устранению отказов, а также к их предупреждению.

Сохраняемость – свойство системы сохранять исправность во 

времени при заданных условиях хранения, транспортирования.

Работоспособность – состояние системы, при котором она в дан-

ный момент времени соответствует всем требованиям, установленным 
технической документацией.

Одним из основных понятий надежности является отказ – полная 

или частичная потеря работоспособности системы или ее элемента, 
т. е. под отказом понимают не только полное отсуствие работоспособности, 
но и ее ухудшение вследствии изменения основных параметров. 
Например, уход несущей частоты генератора ЭВМ за установленный 
номинал, сниже ние мощности сигнала модема и т.д.

Задачи эксплуатации аппаратуры информационных систем ...

Все перечисленные выше характеристики надежности являют-

ся качественным показателями. Однако, для оценки надежности и 
планирования эксплуатации используются количественные характеристики (
критерии) надежности. Эти характеристики позволяют 
оценить надежность системы или элемента в течение всего срока их 
службы. К ним относятся критерии надежности невосстанавливаемых 
изделий: безотказность работы Р(t); интенсивность отказов λ(t); 
частота отказов f(t); наработка на отказ Т0. Основной количественной 
мерой является вероятность безотказной работы аппаратуры 
ИС, то есть вероятность того, что в определенных условиях эксплуатации 
в пределах заданной про должительности работы t отказ не 
возникнет.

Р(t)=1 –
)
(

)
(

0t
N

t
n

;

где: N(t0) – общее число изделий в момент t = 0;

   n(t) – число изделий, отказавших за время t.
Частотой отказа называется отношение числа отказавших изде-

лий в единицу времени к числу изделий, поставленных на испытание 
при условии, что вышедшие из строя изделия не восстанавливаются. 
Статистические значение частоты отказов f(t) равно:

f(t)= 

i
i

i
t
t
N

t
n

Δ

Δ
)
(

)
(

;

где: n(Δti) – число отказавших изделий в интервале времени Δti = t0 – t.

Под интенсивностью отказов понимают отношение количества 

изделий, отказавших в течении рассматриваемого промежутка времени, 
к среднему числу изделий, исправно работающих в данный 
отрезок времени, т.е. интенсивность отказов характеризует степень 
надежности изделия в каждый данный мо мент времени.

λ= [
] t
t
n
t
N

t
n

i

i

Δ
−
Δ

)
(
)
(

)
(

0

; 

где: n(Δti) – количество отказавших элементов за время ti.

  Nср= NΔti – n(ti) – среднее число исправно работающих изделий в 

интервале Δt.

Данное выражение справедливо при весьма малых Δti и больших N. 

При этом полагают, что испытываемые изделия однотипны и работают 
в одинаковых режимах. Функция интенсивности отказов имеет 
вид, представленный на рис. 3.

Выделяется три участка: 1 – период приработки изделия; 2 – пери-

од нормальной эксплуатации, характеризуемый постоянством значения 
λ; 3 – период эксплуатации, характеризуемой значитель ным 

Надежность информационных систем
10

увеличением интенсивности отказов за счет износа и старения.
Средняя наработка на отказ – среднее время продолжительности 
работы изделия между отказами. В соответствии с определением 
наработка на отказ представляет собой математиче ское ожидание 
времени наработки между отказами.

Тср = 0∫

∞
t ⋅ dP(t);

Вычисление значения наработки на отказ по данным эксплуатации 
определяется:

Тср = 

)
(

1
t
N

t

N

i
срi
∑
=
;      

где: tcpi – среднее i-ое значение наработки между соседними отказами;
  N(t) – число изделий за время эксплуатации.
Все ИС можно разделить на две группы: восстанавливаемые и невосстанавливаемые.

Восстанавливаемыми называют такие системы, которые в случае 
возникновения отказа могут быть восстановлены.
Невосстанавливаемыми называют системы, которые в случае отказа 
не подлежат или не поддаются восстановлению.
Рассмотрим критерии надежности восстанавливаемых изделий: 
поток отказа (ω), наработка на отказ (tcp), вероятность безотказной 
работы [P(t)].
Поток отказов ω – плотность вероятности возникновения от каза 
восстанавливаемого изделия для рассматриваемого мо мента времени:

ω(t)= 

t
N
t
n
Δ
⋅
)
(
;

Рис. 3. Зависимость интенсивности отказаов Δt от времени эксплуатации Т 
устройств: 1 – приработка; 2 – нормальная эксплуатация; 3 – износ и старение.

1
2
3

? ti

Δt

Δti

где: n(t) – число изделий, отказавших за время.
   N – число испытуемых изделий в интервале времени Δt.
Указанное выражение является статистическим определением 
параметра потока отказов.

Если  ( )
λ
λ
t
const
=
=
, то ( )
( )
ω
λ
λ
t
t
=
=
.

Наработка на отказ – отношение наработки восстанавливаемого 
изделия к математическому ожиданию числа его отказов в течение 
этой наработки.

tcp 
n

t

n

i
i
∑
=
=
1
;

где: n – число отказов;
   ti – время работы изделия i-го образца.
Связь между интенсивностью отказов и наработкой на отказ при 

λ = const  и Тср= tср выражается зависимостью:

Тср
λ
1
=

Формула вероятности безотказной работы в этом случае можно 
записать в виде:

( )
t
e
t
P
λ
−
=
; или ( )
T
t
e
t
P
−
=
;

Таким образом, для периода нормальной эксплуатации, характеризующегося ( )

λ
λ
t
const
=
=
, справедлив экспоненциальный 
закон надежности.
Из указанного выражения следует, что при t = T вероятность безотказной 
работы P(t) = 0,37, т.е. при экспоненциальном законе среднее 
время безотказной работы равно времени, в течение ко торого значение 
P(t) уменьшается до величины 0,37 (рис. 4).
Средства ИС можно отнести к восстанав ливаемой аппаратуре, которая 
должна быть работоспособной в любой произвольно выбранный 
момент времени. Для количест венной оценки восстанавливаемости 
аппаратуры ИС применяют следую щие критерии:
Вероятность восстановления – это вероятность того, что время восстановления 
работоспособности изделия не пре вышает заданного.
Время восстановления – это время, затрачиваемое на обнаружение, 
поиск причин отказа и устранение последствий отказа.
Среднее время восстановления – это математическое ожи дание 
времени восстановления работоспособности изделия. Определяется 
по формуле:

Задачи эксплуатации аппаратуры информационных систем ...