Программа дисциплины сд. Ф. 09., Сд. В надежность, эргономика и качество асоиу для студентов специальности 230102 Автоматизированные системы обработки информации и управления
| Вид материала | Программа дисциплины |
- Рабочая программа По дисциплине «Надежность, эргономика и качество асоиу» По специальности, 197.76kb.
- Рабочая программа По дисциплине «Проектирование асоиу» По специальности 230102., 263.71kb.
- Рабочая программа по дисциплине: Проектирование асоиу. Для специальности: 230102 Автоматизированные, 237.75kb.
- Рабочая программа По дисциплине «Средства взаимодействия человека с вычислительной, 226.84kb.
- Курса, 21.08kb.
- Рабочая программа по дисциплине «Основы разработки Internet-приложений» для специальности, 51.53kb.
- Программа дисциплины сд. 10. Проектирование асоиу для студентов специальности 230102, 210.29kb.
- Рабочая программа по дисциплине: Методы и средства защиты компьютерной информации Для, 75.18kb.
- Рабочая программа по дисциплине " Метрология, стандартизация и сертификация " для специальности, 284.04kb.
- Рабочая программа по курсу "Моделирование систем" для специальности 230102 "Автоматизированные, 99.53kb.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Федеральное агентство по образованию
ОБНИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ (ИАТЭ)
| | УТВЕРЖДАЮ |
| | Проректор по учебной работе ___________________ С.Б. Бурухин |
| | «______»___________ 2008 г. |
ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
СД.Ф.09., СД.В.5.1. НАДЕЖНОСТЬ, ЭРГОНОМИКА И КАЧЕСТВО АСОИУ
для студентов специальности
230102 – Автоматизированные системы обработки информации и управления
направления 230100 – Информатика и вычислительная техника
СД.Ф.06. НАДЕЖНОСТЬ ИНФОРМАЦИОННЫХ СИСТЕМ
для студентов специальности
230201 – Информационные системы и технологии
направления 230200 – Информационные системы
Форма обучения: очная, заочная
Объем дисциплины и виды учебной работы в соответствии с учебными планами
| Вид учебной работы | Всего часов 230100 | Семестры | Всего часов 230102 | Семестры | Всего часов 230201 | Семестры | Всего часов 230102 (заоч.) | Курс | Всего часов 230201 (заоч.) | Курс |
| 7 | 7 | 7 | 4 | 4 | ||||||
| Общая трудоемкость дисциплины | 104 | 104 | 100 | 100 | 102 | 102 | 100 | 100 | 102 | 102 |
| Аудиторные занятия | 72 | 72 | 68 | 68 | 68 | 68 | 16 | 16 | 16 | 16 |
| Лекции | 36 | 36 | 34 | 34 | 34 | 34 | 8 | 8 | 10 | 10 |
| Практические занятия и семинары | 36 | 36 | 34 | 34 | 34 | 34 | 6 | 6 | 6 | 6 |
| Лабораторные работы | – | – | – | – | – | – | 2 | 2 | – | – |
| Курсовой проект (работа) | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
| Самостоятельная работа | 32 | 32 | 32 | 32 | 34 | 34 | 84 | 84 | 86 | 86 |
| Расчетно-графические работы | – | – | – | – | – | – | – | – | – | – |
| Вид итогового контроля (зачет, экзамен) | Экз. | Экз. | Экз. | Экз. | Экз. | Экз. | Экз. | Экз. | Зач.,Экз. | Зач.,Экз. |
Обнинск 2008
Программа составлена с соответствии с Государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования по направлению подготовки
- дипломированного специалиста 654600 Информатика и вычислительная техника (№ 224 тех/дс от 27.03.2000),
- дипломированного специалиста 654700 Информационные системы (№ 276 тех/дс от 27.03.2000),
- бакалавров 552800 Информатика и вычислительная техника (№ 35 тех/бак от 13.03.2000).
Программу составили:
___________________ С.Ю. Цыкунова, доцент кафедры АСУ, к.т.н.
___________________ Р.В. Тенякова, старший преподаватель кафедры АСУ
Программа рассмотрена на заседании кафедры АСУ (протокол № 6-у от 25.01.2008 г.)
Заведующий кафедрой АСУ
___________________ А.Н. Анохин
«____»_____________ 2008 г.
СОГЛАСОВАНО
| Начальник учебно-методического управления ___________________ Ю.Д. Соколова | Декан факультета кибернетики ___________________ А.В. Антонов «____»_____________ 200__ г. |
| | Декан факультета заочного отделения ___________________ А.А. Росляков «____»_____________ 200__ г. |
1. Цели и задачи дисциплины
Целью преподавания дисциплин «Надежность, эргономика и качество АСОИУ» и «Надежность информационных систем» является ознакомление с современным состоянием основ теории надежности элементов и подсистем автоматизированных систем (АС) на всех этапах их проектирования, изготовления, установки, наладки и эксплуатации, изучение факторов, влияющих на характеристики надежности АС, рассмотрение моделей и методов расчета надежности АС, рассмотрение особенностей обеспечения качества и надежности программных средств (ПС), ознакомление с современными методами повышения надежности АС.
2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины
В результате изучения дисциплины студент должен:
знать: основные понятия, терминологию теории надежности; стандарты и технические условия; методы расчета систем на надежность на всех этапах проектирования, производству и сопровождения АС; виды испытаний систем на надежность; факторы, влияющие на характеристики надежности АС; иметь представление об особенностях расчета надежности программного обеспечения (ПО) АС и способах анализа и обеспечения качества и надежности АС, о современных методах повышения надежности АС;
уметь: применять современные математические модели и методы теории надежности для расчета количественных показателей надежности элементов и подсистем АС;
иметь навыки: выбрать и обосновать количественные показатели надежности на всех этапах проектирования, производства и эксплуатации АС с учетом их особенностей.
Входные дисциплины: математический анализ, дифференциальные уравнения, дискретная математика, теория вероятности и математическая статистика, математическая логика и теория алгоритмов, моделирование систем.
Выходные дисциплины: теория систем, теоретические основы автоматизированного управления, технология программирования, проектирование АСОИУ и ИС.
3. Содержание дисциплины
| Дидактические единицы (темы) для направления 230100 «Информатика и вычислительная техника» | Раздел программы |
| Основные понятия теории надежности | 3.1, тема 1-2 |
| Элементы, модели, функции, системы | 3.1, тема 1-2 |
| Основные расчетные модели для оценки показателей надежности аппаратуры | 3.1, тема 5-7 |
| Организация и проведение испытаний на надежность | 3.1, тема 12 |
| Модели надежности программного обеспечения | 3.1, тема 10 |
| Методы обеспечения надежности | 3.1, тема 12 |
| Виды избыточности | 3.1, тема 2-5 |
| Характеристика человека как звена АСОИУ | 3.1, тема 8 |
| Основы эргономического обеспечения разработки АСОИУ | 3.1, тема 9 |
| Обеспечение эргономического качества | 3.1, тема 9-10 |
| Оптимальные задачи эргономики | 3.1, тема 9-10 |
| Эргономическая экспертиза | 3.1, тема 9-10 |
| Качество программного обеспечения | 3.1, тема 10 |
| Тестирование, верификация, валидация программного обеспечения | 3.1, тема 12 |
| Дидактические единицы (темы) для направления 230200 «Информационные системы» | Раздел программы |
| Основные определения теории надежности | 3.1, тема 1-2 |
| Классификация отказов информационных систем | 3.1, тема 2 |
| Характеристики надежности при внезапных и постепенных отказах | 3.1, тема 2 |
| Показатели надежности при хранении информации | 3.1, тема 2 |
| Комплексные показатели надежности информационных систем | 3.1, тема 2,7 |
| Факторы, влияющие на надежность информационных систем | 3.1, тема 3, 10 |
| Влияние контроля и диагностики на надежность обработки, передачи и хранения информации | 3.1, тема 12 |
| Элементы теории восстановления | 3.1, тема 7 |
| Основы расчета надежности информационных систем | 3.1, тема 5-8,10 |
| Испытания на надежность | 3.1, тема 11 |
| Методы повышения надежности информационных систем | 3.1, тема 12 |
| Влияние человека-оператора на функционирование информационных систем | 3.1, тема 8-10 |
3.1. Лекции
| Номер темы | Тема | Число часов (очное) | Число часов 230100 (очное) | Число часов 230102 (заочн.) | Число часов 230201 (заочн.) |
| 1 | Основные этапы и направления развития теории надежности | 2 | 2 | - | - |
| 2 | Основные понятия и количественные показатели надежности, классификация отказов | 8 | 8 | 2 | 2 |
| 3 | Факторы, влияющие на надежность функционирования АСОИУ (ИС) | 1 | 2 | 1 | 1 |
| 4 | Методы расчета надежности элементов и подсистем АСОИУ (ИС) | 1 | 2 | 1 | 1 |
| 5 | Расчет надежности резервированных невосстанавливаемых систем | 4 | 4 | 1 | 2 |
| 6 | Логико-вероятностные методы расчета надежности | 2 | 2 | - | - |
| 7 | Расчет надежности восстанавливаемых резервированных систем | 2 | 2 | 1 | 1 |
| 8 | Особенности расчета надежности АСОИУ (ИС). Надежность оператора | 2 | 2 | - | - |
| 9 | Эргономическое проектирование АСОИУ | 2 | 2 | - | - |
| 10 | Надежность и качество ПО. Критерии и показатели надежности и качества ПО | 6 | 6 | 2 | 3 |
| 11 | Методы испытания на надежность | 2 | 2 | - | - |
| 12 | Методы повышения качества и надежности АСОИУ (ИС) | 2 | 2 | - | - |
1. Основные этапы и направления развития теории надежности [5,1, 2]. Предмет и значение науки о надежности. Предпосылки возникновения и развития теории надежности. Краткая историческая справка. Основные направления развития теории надежности.
2. Основные понятия и количественные показатели надежности [1-3,5]. Особенности объекта исследования, информационных систем, как сложных систем. Виды надежности АСОИУ (ИС). Надежность АСОИУ (ИС) как комплексное свойство. Свойство безотказности, наработка, виды наработки. Свойство долговечности, ресурс, срок службы, предельное состояние системы. Свойство ремонтопригодности, восстанавливаемые и ремонтируемые системы. Свойства сохраняемости, живучести и достоверности передачи информации. Понятие отказа, классификация и краткая характеристика видов отказов. Единичные и комплексные показатели надежности: количественные показатели безотказности восстанавливаемых и невосстанавливаемых элементов ИС, связь показателей надежности. Законы распределения случайных величин, используемые в теории надежности: экспоненциальный закон, нормальный усеченный закон, законы Релея и Вейбулла, гамма-распределение наработки до отказа (на отказ).
3. Факторы, влияющие на надежность функционирования АСОИУ (ИС) [5]. Классификация факторов, влияющих на надежность функционирования АСОИУ (ИС). Аппаратурные факторы: конструктивные и технологические. Неаппаратурные факторы: объективные (внутренние и внешние) – «климатические», программные, эргономические факторы; субъективные - техническое обслуживание АСОИУ (ИС), фактор ошибки человека-оператора и человека, принимающего решения.
4. Методы расчета надежности элементов и подсистем АСОИУ (ИС) [5]. Классификация методов расчета систем на надежность. Порядок расчета надежности систем. Расчет надежности при основном соединении элементов в системе.
5. Расчет надежности резервированных невосстанавливаемых систем [1-3,5]. Резервирование как метод повышения надежности систем. Классификация способов и видов резервирования систем (примеры). Кратность резервирования. Расчет надежности при общем и раздельном резервирования элементов, целой кратности и нагруженном состоянии резерва. Расчет надежности в случае дробной кратности резервирования. Особенности расчета надежности при мажоритарном резервировании. Расчет надежности системы при скользящем резервировании, ненагруженном и облегченном состоянии резерва. Резервирование замещением (активный резерв). Расчет надежности при наличии отказов двух типов (обрыв и пробой). Расчет надежности систем с учетом последействия отказов.
6. Логико-вероятностные методы расчета надежности [3,5]. Сущность и основы логико-вероятностных методов расчета надежности сложных систем. Порядок расчета надежности с применением логико-вероятностных методов. Структурные преобразования при расчете надежности: преобразование структуры типа «треугольник» в структуру типа «звезда», разложение по ключевому элементу.
7. Расчет надежности восстанавливаемых резервированных систем [1-3,5]. Понятия «случайный поток событий» и «случайный процесс», взаимосвязь и примеры в надежности. Свойства простейшего случайного потока отказов и восстановлений. Марковский случайный процесс. Расчет надежности резервированных восстанавливаемых систем с использованием графовых методов. Уравнения Колмогорова-Чепмена. Правило составления системы дифференциальных уравнений по графу переходов. Решение уравнений при установившемся режиме функционирования системы. Стационарный и нестационарный коэффициент готовности. Коэффициент простоя.
8. Особенности расчета надежности АСОИУ (ИС). Надежность оператора [7]. Особенности расчета функциональной надежности. Характеристика человека как звена АСОИУ. Определение надежности оператора. Определение отказа и ошибки оператора. Виды отказов и классификация ошибок оператора. Показатели качества и надежности деятельности оператора. Характеристика методов расчета показателей надежности.
9. Эргономическое проектирование АСОИУ [6]. Оптимальные задачи эргономики. Основы эргономического обеспечения разработки АСОИУ, обеспечение эргономического качества: эргономическое проектирование рабочего места; инженерно-психологические и эргономические требования к рабочей среде – требования к средствам отображения информации, к органам управления, к эксплуатационной документации, к физическим и химическим параметрам рабочей среды; эргономическое проектирование взаимодействия человека с компьютером – средства ввода-вывода информации, параметры дисплея, клавиатуры и манипуляторов, организация пользовательского интерфейса (стандарт CUI (Common User Interface)); эргодизайн – анализ и выбор образов и форм кодирования информации, компоновка приборов и органов управления, художественно-проектный синтез и композиция, методы управления вниманием. Понятие «эргономическая экспертиза».
10. Надежность и качество ПО. Критерии и показатели надежности и качества ПО[4]. Особенности и отличия программных средств от традиционных технических систем, сравнительные характеристики программных и аппаратных отказов.
Стандарты ISO 9126:1991 и ГОСТ 28195-89. Характеристики программных средств: функциональная пригодность, надежность, применимость, эффективность, сопровождаемость, переносимость. Понятие корректной программы. Надежная программа.
Устойчивость и восстанавливаемость ПО. Критерий длительности наработки на отказ. Наработка на отказовую ситуацию или устойчивость. Длительность восстановления. Коэффициент готовности. Интенсивность обнаружения ошибок в процессе отладки ПО. Наработка на обнаруженную ошибку. Зона нечувствительности к ошибкам и отказам. Модель факторов, определяющих надежность ПО: объекты уязвимости, дестабилизирующие факторы, внутренние источники угроз, внешние дестабилизирующие факторы. Ошибочность исходных данных и спецификаций.
11. Методы испытания на надежность [4]. Характеристика и значение испытаний на надежность. Виды испытаний на надежность. Сущность и виды определительных испытаний на надежность. Контрольные испытания на надежность.
12. Методы повышения качества и надежности АСОИУ (ИС) [4,6]. Классификация методов повышения надежности АСОИУ (ИС). Схемные и конструктивные методы. Методы повышения надежности, применяемые при производстве и эксплуатации. Качество технологий проектирования, разработки, сопровождения и документирования ПО. Влияние контроля и диагностики на надежность обработки, передачи и хранения информации. Методы обеспечения надежности ПО: создание программных модулей и гарантированного качества, применение эффективных технологий и средств автоматизации всего жизненного цикла ПО, систематическое тестирование на всех этапах жизненного цикла ПО, испытания и сертификация разрабатываемого ПО.
3.2. Практические и семинарские занятия
| Раздел(ы) | Тема практического или семинарского занятия | Литература | Число часов (очное) | Число часов 230100 (очное) | Число часов 230102 (заочн.) | Число часов 230201 (заочн.) |
| 1, 2 | Расчет количественных показателей надежности по статистическим данным об отказах | [3 темы 1,2] | 4 | 4 | 1 | 1 |
| 2 | Расчет количественных показателей надежности с учетом стохастических закономерностей (законы распределения времени работы до отказа – экспоненциальный, Релея, Вейбулла, нормальный усеченный, гамма-распределение) | [3, тема 3] | 8 | 8 | 2 | 2 |
| 4 | Расчет надежности при основном соединении элементов в системе | [3, тема 4] | 2 | 2 | - | - |
| 5 | Расчет надежности резервированных невосстанавливаемых систем | [3, тема 5] | 8 | 8 | 2 | 2 |
| 6 | Логико-вероятностные методы расчета надежности сложных систем | [3, тема 6] | 4 | 6 | 1 | 1 |
| 7 | Расчет надежности восстанавливаемых резервированных систем | [3, тема 7] | 4 | 4 | - | - |
| 9 | Решение эргономических задач | [6] | 4 | 4 | - | - |
3.3. Лабораторный практикум – не предусмотрен.
3.4. Курсовые проекты (работы)
Для очной формы обучения не предусмотрены.
Для заочной формы обучения по специальности 230201 предусмотрена курсовая работа .
3.5. Формы текущего контроля
Для очной формы обучения
| Раздел(ы) | Форма контроля | Неделя |
| 2-5 | Контрольная работа (3 задачи и 2 теоретические вопроса) | 7 |
| 6-7 | Контрольная работа (3 задачи и 2 теоретические вопроса) | 10 |
| 7-13 | Контрольная работа (3 задачи и 2 теоретические вопроса) | 15 |
Для заочной формы обучения по специальности 230102
| Раздел(ы) | Форма контроля | Курс |
| 2-5 | Контрольная работа (3 задачи и 2 теоретические вопроса) | 4 |
| 6-13 | Контрольная работа (3 задачи и 2 теоретические вопроса) | 4 |
Для заочной формы обучения по специальности 230201
| Раздел(ы) | Форма контроля | Курс |
| 2-5 | Курсовая работа (индивидуальные варианты) | 4 |
| 6-7, | Контрольная работа (3 задачи и 2 теоретические вопроса) | 4 |
| 7-13 | Контрольная работа (3 задачи и 2 теоретические вопроса) | 4 |
3.6. Самостоятельная работа
Студентами очной формы обучения самостоятельно изучается отдельные подразделы тем «Эргономическое проектирование АСОИУ», «Надежность оператора», «Методы повышения качества и надежности АСОИУ (ИС)».
Самостоятельно изучаются справочные данные по надежности отдельных типовых элементов АСОИУ (ИС), справочные данные о надежности человека-оператора. Стандарты по темам 2,8,9.
| Содержание самостоятельной работы | Литература | Объем, час. | Форма контроля |
| Характеристика методов расчета показателей надежности оператора | [7] | 4 | Контроль при сдаче экзамена |
| Справочные данные о надежности человека-оператора | [6д] | 6 | Собеседование перед сдачей соответствующей лабораторной работы |
| Методы обеспечения надежности ПО | [5д, 8-10д] | 4 | Контроль при сдаче экзамена |
| Справочные данные по надежности отдельных типовых элементов АСОИУ (ИС) | [6д] | 4 | Собеседование перед сдачей соответствующей лабораторной работы |
| Организация пользовательского интерфейса (стандарт CUI (Common User Interface)) Эргодизайн | [6, 7д] | 4 | Контрольная работа |
| Стандарты по темам 2, 9, 10 | [7, 3д] | 12 | Собеседование перед сдачей соответствующей лабораторной работы |
Студентами заочной формы обучения самостоятельно изучается тот же материал, что и студентами очной формы, а также теоретические темы: Основные этапы и направления развития теории надежности, Логико-вероятностные методы расчета надежности, Особенности расчета надежности АСОИУ (ИС), Надежность оператора, Эргономическое проектирование АСОИУ, Методы испытания на надежность, Методы повышения качества и надежности АСОИУ (ИС) полностью и остальные темы более углубленно.
| Содержание самостоятельной работы | Литература | Объем, час. | Форма контроля |
| Характеристика методов расчета показателей надежности оператора | [7] | 4 | Контроль при сдаче экзамена |
| Справочные данные о надежности человека-оператора | [6д] | 6 | Собеседование перед сдачей соответствующей лабораторной работы |
| Методы обеспечения надежности ПО | [5д, 8-10д] | 4 | Контроль при сдаче экзамена |
| Справочные данные по надежности отдельных типовых элементов АСОИУ (ИС) | [6д] | 4 | Собеседование перед сдачей соответствующей лабораторной работы |
| Организация пользовательского интерфейса (стандарт CUI (Common User Interface)) Эргодизайн | [6, 7д] | 4 | Контрольная работа |
| Стандарты по темам 2, 9, 10 | [7, 3д] | 12 | Собеседование перед сдачей соответствующей лабораторной работы |
| Основные этапы и направления развития теории надежности, | [1,2] | 4 | Контроль при сдаче экзамена |
| Логико-вероятностные методы расчета надежности | [1-3] | 6 | Контрольная работа |
| Особенности расчета надежности АСОИУ (ИС) | [1,4,1д, 8д] | 4 | Контроль при сдаче экзамена |
| Надежность оператора | [7, 8д, 9д] | 8 | Контроль при сдаче экзамена |
| Эргономическое проектирование АСОИУ | [6, 7д] | 18 | Контроль при сдаче экзамена |
| Методы испытания на надежность | [4, 6д, 8-10д] | 6 | |
| Методы повышения качества и надежности АСОИУ (ИС) | [1,4, 5] | 6 |
4.1. Рекомендуемая литература
4.1.1. Основная литература
1. Половко А.М., Гуров С.В. Основы теории надежности, 2-е издание. – СПб.: БХВ-Петербург – 2006, 702 с. – 50 экз.
2. Половко А.М. Основы теории надежности. Практикум. БХВ-Петербург – 2006, 560 стр. – 50 экз.
3. Цыкунова С.Ю. Сборник задач по курсу «Надежность АСОИУ» / Уч. пособие. – Обнинск: ИАТЭ.– 1999, 70 с. – 15 экз. (у автора)
4. Тенякова Р.В., Цыкунова С.Ю. Надежность и качество программных средств./ Учебное пособие. – Обнинск: ИАТЭ, 2004. - 70 с. – 75экз.
5. Острейковский В.А. Теория надежности / Учебник для вузов. – М.: Высшая школа, 2003 - 10 экз.
6. Анохин А.Н., Острейковский В.А. Вопросы эргономики в ядерной энергетике. – М.: Энергоатомиздат, 2001. – 344 с.
7. ГОСТ 21.033-75. Системы «человек-машина». Основные понятия. Термины и определения. – М.: Изд-во стандартов, 1975. – 7 с.
4.1.2. Дополнительная литература
1. Острейковский В.А. Конспект лекций по курсу «Прикладная теория надежности», ч.1. – Математические методы теории надежности. – Обнинск: ИАТЭ, 1988.
2. Острейковский В.А. Конспект лекций по курсу «Прикладная теория надежности», ч.2. – Расчет надежности элементов и систем ЯЭУ. – Обнинск: ИАТЭ, 1988.
3. Сборник задач по теории надежности / Под ред. А.М. Половко, И.М. Малинова – М.: Советское радио, 1972. – 379 с.
3. ГОСТ 27.002-83 Надежность в технике. Основные понятия. Термины и определения. – М.: Изд-во стандартов, 1983.
4. Ушаков И.А. Вероятностные модели надежности информационно-вычислительных систем. – М.: Радио и связь, 1991. – 132 с.
5. Боэм Б. и др. Характеристики качества программного обеспечения. – М.: Мир, 1981.
6. Журнал «Надежность». Издательский Дом «Технологии» при поддержке ФГУП НИЦ «СНИИП» Минатома России.
7. Основы эргономики в энергетике / Под ред. Н.И. Костюкова и М.Б. Щепакина. М.: Энергоатомиздат, 1995. – 144 с.
8. Голинкевич Т.А. Прикладная теория надежности. – М.: Высшая школа, 1985. – 158с.
9. Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных систем. – М.: Энергия, 1977. – 536 с.
10. Липаев В.В. Надежность программных средств. – М.: СИНТЕГ, 1998.
4.2. Средства обеспечения освоения дисциплины
С целью повышения эффективности самостоятельной работы основной материал курса изложен в виде электронного учебника: Цыкунова С.Ю. Электронный учебник по курсу «Надежность информационных систем».
5. Материально-техническое обеспечение дисциплины
Учебная аудитория, видеопроектор.