Научный семинар Методы анализа надежности ИС 3 курс 2014

Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа научно-исследовательского семинара «Методы анализа надежности информационных систем»
для направления 080500.62 «Бизнес-информатика» подготовки бакалавра
Правительство Российской Федерации
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
"Национальный исследовательский университет
"Высшая школа экономики"
Факультет бизнес-информатики
Программа научно-исследовательского семинара
«Методы анализа надежности информационных систем»
для направления 080500.62 «Бизнес-информатика» подготовки бакалавра
Авторы программы:
Олейник А.И., к.т.н., доцент, доцент кафедры корпоративных информационных систем,
e-mail:, aoleynik@hse.ru
Одобрена на заседании кафедры
корпоративных информационных систем
«15»_ апреля __2014 г
Зав. кафедрой Грекул В.И.
Рекомендована секцией УМС «Бизнес-информатика»
«29»_апреля
2014.
Председатель Таратухина Ю.В.
Утверждена УС факультета бизнес-информатики
«___»_____________2014 г.
Ученый секретарь Фомичев В.А. ________________________
Москва, 2014
Настоящая программа не может быть использована другими подразделениями университета и другими вузами без разрешения кафедры-разработчика программы.
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа научно-исследовательского семинара «Методы анализа надежности информационных систем »
для направления 080500.62 «Бизнес-информатика» подготовки бакалавра
1. Область применения и нормативные ссылки
Настоящая программа научно-исследовательского семинара устанавливает минимальные
требования к знаниям и умениям студента и определяет содержание и виды учебных занятий и
отчетности.
Программа научно-исследовательского семинара предназначена для студентов направления 080500.62 «Бизнес-информатика».
Программа разработана в соответствии:
 с образовательным стандартом Федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Национальный
исследовательский университет «Высшая школа экономики», уровень подготовки:
бакалавр, утвержденным 29.06.2012;
 рабочим учебным планом университета по направлению 080500.62 бизнесинформатика подготовки бакалавра по направлению «Бизнес-информатика», утвержденным в 2014 г.
2. Цели освоения научно-исследовательского семинара
Основной целью освоения материала научно-исследовательского семинара является развитие академических навыков и приобретение комплекса теоретических знаний и методологических основ, необходимых для квалифицированного выполнения исследовательских работ в
области анализа надежности информационных систем (ИС).
Основными задачами научно-исследовательского семинара являются:
 проведение профориентационной работы среди студентов, позволяющей им выбрать
направление и тему исследования в рамках выполнения курсовой работы, подготовки
доклада на научную конференцию, написания статьи;
 развитие навыков:
 работы с научной и справочной литературой, библиографией, базами данных,
 написания научного текста,
 подготовки презентации исследовательских результатов;
 выработка навыков проведения круглого стола и участия в научной дискуссии;
 обсуждение проектов и готовых исследовательских работ студентов.
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения
материала научно-исследовательского семинара
В результате освоения материала научно-исследовательского семинара студент должен:
знать:
 основные понятия теории надежности;
 характеристики и показатели надежности информационных систем;
 основные факторы, определяющие надежность функционирования информационных систем;
 методы анализа и расчета надежности аппаратных и программных средств;
 принципы построения моделей отказов и надежности систем передачи данных;
 методы обеспечения и повышения надежности информационных систем;
 основные факторы, определяющие надежность и эффективность функционирования информационных систем;
 методы организации технического обслуживания и эксплуатации информационных систем;
 понятийно-терминологический аппарат в области научных исследований;
2
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа научно-исследовательского семинара «Методы анализа надежности информационных систем »
для направления 080500.62 «Бизнес-информатика» подготовки бакалавра
 содержание и основные формы исследовательской деятельности;
 требования, предъявляемые к курсовым и выпускным квалификационным работам по направлению бизнес-информатика;
уметь:
 выполнять анализ надежности ИС на разных этапах жизненного цикла;
 выполнять формализацию требований к уровню надежности разрабатываемой
ИС;
 обосновывать выбор технических и программных средств ИТ-инфраструктуры
предприятия;
 разрабатывать математические модели надежности информационных систем;
 рассчитывать и анализировать показатели надежности информационных систем;
 определять ресурсы, необходимые для обеспечения надежности функционирования информационных систем;
 анализировать показатели эффективности информационных систем;
 организовывать работы по обеспечению качественного обслуживания и эксплуатации информационных систем;
 определять объект и предмет исследования, цели и задачи работы;
 формулировать гипотезу исследования;
 осуществлять поиск литературных источников и работать с научной и справочной
литературой;
 планировать работы по проведению исследования, оформлять их результаты;
 разрабатывать структуру научно-исследовательских работ;
иметь навыки (приобрести опыт):
 разработки требований к внедряемой информационной системе по обеспечению
надежности;
 расчета показателей надежности и построения математических моделей информационных систем;
 комплексного использования методов оценки, обеспечения и повышения надежности информационных систем;
 участия в научной дискуссии;
 организации самостоятельной научно-исследовательской работы;
 презентации исследовательских результатов;
 правильного оформления научно-исследовательских работ.
В результате освоения дисциплины студент осваивает следующие компетенции:
№ комКод
Дескрипторы
петен- компе– основные
ции по тенции
признаки
Формы и методы обучения, спопорядку по ЕК
освоения (пособствующие формированию и
Компетенция
согласказатели доразвитию компетенции
но ОС
стижения реНИУ
зультата)
ВШЭ
СК-1
СК-Б1
Способен приобретать ноДемонстри- Доклады приглашенных спевые знания, умения, навырует
циалистов и ППС кафедр,
ки, необходимые для осукруглые столы, дискуссии, обществления профессиосуждения, выполнение текунальной деятельности
щих и домашних заданий
СК-2
СК-Б2
Способен применять проДемонстри- Круглые столы, дискуссии,
фессиональные знания,
рует
обсуждения, выполнение те3
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа научно-исследовательского семинара «Методы анализа надежности информационных систем »
для направления 080500.62 «Бизнес-информатика» подготовки бакалавра
Компетенция
умения и навыки на практике
Способен выявлять научную сущность проблем в
профессиональной области
Способен решать проблемы в профессиональной
деятельности на основе
анализа и синтеза
Способен работать с информацией: находить, анализировать и использовать
информацию из различных
источников, необходимую
для решения научных и
практических задач в профессиональной сфере
Способен вести исследовательскую деятельность,
включая анализ проблем,
выделение объекта и предмета исследования, определение целей и задач, выбор и разработку методологии и методов исследования, а также оценку его качества
Способен критически оценивать и переосмысливать
накопленный опыт (собственный и чужой), собственную профессиональную и социальную деятельность
Способен к осознанному
целеполаганию, профессиональному и личностному
развитию
Способен проводить исследования и анализ рынка ИС
№ компетенции по
порядку
согласно ОС
НИУ
ВШЭ
Код
компетенции
по ЕК
Дескрипторы
– основные
признаки
освоения (показатели достижения результата)
Формы и методы обучения, способствующие формированию и
развитию компетенции
кущих и домашних заданий
СК-3
СК-Б3
Использует
Круглые столы, дискуссии,
обсуждения, выполнение текущих и домашних заданий,
доклады, презентации проектов исследовательских работ
Выполнение текущих и домашних заданий, подготовка
докладов, презентации проектов исследовательских работ
Доклады приглашенных специалистов и ППС кафедр, выполнение текущих и домашних заданий, подготовка докладов, проектов исследовательских работ
СК-4
СК-Б4
Владеет и
применяет
СК-6
СК-Б6
Использует
СК-7
СК-Б7
Использует
Круглые столы, дискуссии,
обсуждения, выполнение текущих и домашних заданий,
доклады, презентации проектов и готовых исследовательских работ
СК-10
СК-Б10
Демонстрирует
ПК-3
СЛК-Б3
Демонстрирует
ПК-10
ИКБ1.1АД_
Использует
Круглые столы, дискуссии,
обсуждения, выполнение текущих и домашних заданий,
презентации проектов исследовательских работ, самооценка выполненных проектов
исследовательских работ, рецензирование готовых работ
Круглые столы, дискуссии,
обсуждения, самооценка выполненных проектов исследовательских работ
Доклады приглашенных специалистов и ППС кафедр,
4
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа научно-исследовательского семинара «Методы анализа надежности информационных систем »
для направления 080500.62 «Бизнес-информатика» подготовки бакалавра
Компетенция
№ компетенции по
порядку
согласно ОС
НИУ
ВШЭ
и ИКТ, инноваций в экономике, управлении и сфере ИКТ
Код
компетенции
по ЕК
Дескрипторы
– основные
признаки
освоения (показатели достижения результата)
Формы и методы обучения, способствующие формированию и
развитию компетенции
круглые столы, дискуссии, обсуждения, выполнение текущих и домашних заданий,
подготовка статьи /тезисов
доклада на конференцию
Доклады приглашенных специалистов и ППС кафедр,
круглые столы, дискуссии, обсуждения, подготовка проекта
исследовательской работы /
статьи /тезисов доклада на
конференцию
7.1_7.2_
7.3_7.4Б
И
Способен использовать современные стандарты и методики, разрабатывать регламенты деятельности
предприятия, организации
управления процессами
жизненного цикла ИТ- инфраструктуры предприятий
Способен использовать соответствующий математический аппарат и инструментальные средства для
обработки, анализа и систематизации информации
по теме исследования
ПК-14
ИКБ1.1_1.2
ПД3_7.1
_7.2БИ
Владеет и
применяет
ПК-20
ИКБ1.1_1.2
ПД_АД_
5.2_5.4_
4.6_7.2Б
И
Владеет и
применяет
Способен готовить научнотехнические отчеты, презентации, научные публикации по результатам выполненных исследований
ПК-21
ИКБ1.1_1.2
НИД_3.2
_4.2_7.1
_7.2БИ
Использует
Доклады приглашенных специалистов и ППС кафедр, обсуждения, выполнение текущих и домашних заданий,
проекта исследовательской
работы подготовка статьи
/тезисов доклада на конференцию
Выполнение текущих и домашних заданий, подготовка
проекта исследовательской
работы /статьи /тезисов доклада на конференцию, презентаций проектов исследовательских работ
4. Место научно-исследовательского семинара в структуре образовательной программы
Научно-исследовательский семинар включен в рабочий учебный план по направлению
080500.62 «Бизнес-информатика» подготовки бакалавра для студентов 3 курса и относится к
вариативной части.
Изучение материала семинара базируется на следующих дисциплинах:
 Математический анализ;
 Теория вероятностей и математическая статистика
 Проектирование информационных систем;
 Управление информационными системами.
Студенты должны владеть методами проектирования ИС, уметь систематизировать и
обобщать информацию, разрабатывать конкретные предложения по результатам исследований,
готовить справочно-аналитические материалы.
5
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа научно-исследовательского семинара «Методы анализа надежности информационных систем »
для направления 080500.62 «Бизнес-информатика» подготовки бакалавра
Знания, умения, навыки и компетенции, приобретаемые в рамках научноисследовательского семинара, должны быть использованы при написании рефератов, курсовых
и выпускных квалификационных работ, подготовке научных статей, докладов, презентаций исследовательских работ, а также в дальнейшей практической и исследовательской деятельности.
5.
№
1
2
3
4
5
6
7
6.
Тематический план научно-исследовательского семинара
Всего
часов
Название тем
Взаимосвязь понятия эффективность, качество, надежность. Основные понятия теории надежности
Понятие и составляющие надежности информационных систем
Показатели надежности информационных
систем
Методы анализа надежности аппаратной
части информационных систем
Методы анализа надежности программных
средств
Методы анализа надежности информационных систем различной архитектуры
Перспективные направления исследования
надежности информационных систем
Итого:
Кредитные единицы
Аудиторные часы
ПрактиЛекСемические
ции
нары
занятия
Самостоятельная
работа
8
4
2
2
14
4
6
4
20
4
6
10
22
6
10
6
20
6
8
6
20
6
8
6
4
2
108
3
32
2
40
36
Формы контроля знаний студентов
Тип кон- Форма контроля
троля
ИтогоЗачет
вый
1
1 год
2 3
4
1
Кафедра
Параметры
корпоративных информационных систем
Письменная работа, 90 мин.
6.1 Критерии оценки знаний, навыков
Студент должен продемонстрировать знание материала научно-исследовательского семинара, способность представить результаты выполнения текущих заданий, в соответствии с
требуемыми компетенциями.
Оценки по итоговому контролю выставляются по 10-ти балльной шкале.
7. Содержание научно-исследовательского семинара
Тема 1. Взаимосвязь понятия эффективность, качество, надежность. Основные понятия теории надежности
Введение. Задачи, цели, содержание и порядок прохождения дисциплины.
Категории эффективность, качество, надежность. Эффективность и качество. Надежность и Качество. Эффективность и надежность.
История теории надежности. Экономический характер надежности. Значение надежности технических систем в настоящее время.
6
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа научно-исследовательского семинара «Методы анализа надежности информационных систем »
для направления 080500.62 «Бизнес-информатика» подготовки бакалавра
Определение надежности. Понятие отказа. Классификация отказов. Cоставляющие
надежности. Особенности и отличия понятия надежности программных средств.
Факторы, определяющие надежность. Факторы, влияющие на снижение надежности.
Задачи теории и анализа надежности сложных систем.
Методы обеспечения надежности функционирования сложных систем. Характеристики
отказов и возможность априорного определения надежности систем. Случайный характер внезапных отказов. Цели и задачи исследования статистических характеристик отказов систем.
Математические модели описания статистических характеристик отказов и ошибок. Вероятностные модели надежности информационных систем. Экспериментальные методы обеспечения надежности.
Основная литература
1. Воронин А.А., Морозов Б.И. Надежность информационных систем: Учебное пособие.СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001
2. Липаев В.В. Надёжность программных средств. - М.:СИНТЕГ, 1998.
3. Масюков В.А. Надежность информационных систем.- Тверь, ТГУ, 2002.
Дополнительная литература
1. Ушаков И.А. Вероятностные модели надежности информационно-вычислительных систем. - М.: Радио и связь, 1991.
2. Рябинин И.А., Черкесов Г.Н. Логико-вероятностные методы исследования надежности
структурно-сложных систем. - М.: Радио и связь, 1981.
3. Лонгботтом Р. Надёжность вычислительных систем. Пер. с англ.- М.: Энергоатомиздат
1985.
4. Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных производственных систем. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 480 с.
5. Ястребенецкий М.А., Иванова Г.М. Надежность автоматизированных систем управления
технологическими процессами. – Энергоатомиздат, 1989. – 264 с.
6. Гнеденко Б. В., Беляев Ю. К., Соловьев А. Д. Математические методы в теории надежности. – М.: Наука, 1965. – 524 с.
7. Колобов А.Б. Надежность технических систем.- Иваново, ИГЭУ, 2005.
8. Левин В.И. Логическая теория надежности сложных систем. - М.: Энергоатомиздат, 1985.
9. Рябинин И.А. Надежность и безопасность структурно-сложных систем. - СанктПетербург, Политехника, 2001.
10. Райншке К., Ушаков И.А. Оценка надежности систем с использованием графов. - М.: Радио и связь, 1998.
Тема 2. Понятие и составляющие надежности информационных систем
Значение надежности функционирования современных информационных систем.
Надежность информационной системы как вероятность управленческого и экономического
успеха. Структура современной информационной системы. Системный подход и математическое моделирование, как научная методология решения проблем. Жизненный цикл информационных систем. Особенности проектирования, внедрения и сопровождения современных информационных систем. Качество, надежность и безопасность сложных информационных систем.
Понятия “ надежности информационных систем ”. Простые и сложные системы. Работоспособность системы. Понятие сбоев и отказов. Принципы классификации сбоев и отказов. Понятие надежности системы. Международные и российские стандарты в области надежности
технических систем и надежности программных средств. Зависимость надежности системы от
7
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа научно-исследовательского семинара «Методы анализа надежности информационных систем »
для направления 080500.62 «Бизнес-информатика» подготовки бакалавра
надежности элементов. Составляющие надежности: безотказность, готовность, сохраняемость,
ремонтопригодность, живучесть. Характеристики надежности: устойчивость и восстанавливаемость. Факторы, определяющие надежность функционирования систем. Особенности и отличия
понятия надежности программных средств. Задачи теории и анализа надежности сложных систем.
Обеспечение надежности на всех этапах жизненного цикла информационной системы.
Методы обеспечения надежности функционирования сложных систем.
Определение реальной надежности функционирования сложных систем. Методы и средства контроля и диагностики функционирования системы. Задачи технической диагностики.
Основная литература
1. Воронин А.А., Морозов Б.И. Надежность информационных систем: Учебное пособие.СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001
2. Липаев В.В. Надёжность программных средств. - М.:СИНТЕГ, 1998.
3. Масюков В.А. Надежность информационных систем.- Тверь, ТГУ, 2002.
Дополнительная литература
1. Ушаков И.А. Вероятностные модели надежности информационно-вычислительных систем. - М.: Радио и связь, 1991.
2. Рябинин И.А., Черкесов Г.Н. Логико-вероятностные методы исследования надежности
структурно-сложных систем. - М.: Радио и связь, 1981.
3. Лонгботтом Р. Надёжность вычислительных систем. Пер. с англ.- М.: Энергоатомиздат
1985.
4. Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных производственных систем. – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 480 с.
5. Ястребенецкий М.А., Иванова Г.М. Надежность автоматизированных систем управления
технологическими процессами. – Энергоатомиздат, 1989. – 264 с.
6. Гнеденко Б. В., Беляев Ю. К., Соловьев А. Д. Математические методы в теории надежности. – М.: Наука, 1965. – 524 с.
7. Колобов А.Б. Надежность технических систем.- Иваново, ИГЭУ, 2005.
8. Левин В.И. Логическая теория надежности сложных систем. - М.: Энергоатомиздат,
1985.
9. Рябинин И.А. Надежность и безопасность структурно-сложных систем. - СанктПетербург, Политехника, 2001.
10. Райншке К., Ушаков И.А. Оценка надежности систем с использованием графов. - М.: Радио и связь, 1998.
Тема 3. Показатели надежности информационных систем
Показатели качества и надежности технических систем. Вероятность безотказной работы. Время безотказной работы. Наработка на отказ. Плотность распределения вероятности отказа. Вероятность отказа и вероятность безотказной работы. Безотказная работа функции
надежности. Числовые характеристики случайной наработки до отказа. Средняя наработка до
отказа. Функция распределения наработки до отказа. Интенсивность отказов. Числовые характеристики показателей надежности. Длительность восстановления. Коэффициент готовности.
Математические модели для оценки надежности функционирования информационной системы.
Экспериментальные методы определения надежности.
Методы повышения надежности функционирования сложных систем. Резервирование
как способ повышения надежности. Классификация методов резервирования.
Основная литература
8
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа научно-исследовательского семинара «Методы анализа надежности информационных систем »
для направления 080500.62 «Бизнес-информатика» подготовки бакалавра
1. Воронин А.А., Морозов Б.И. Надежность информационных систем: Учебное пособие.СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001
2. Масюков В.А. Надежность информационных систем.- Тверь, ТГУ, 2002.
Дополнительная литература
3. Ушаков И.А. Вероятностные модели надежности информационно-вычислительных
систем. - М.: Радио и связь, 1991.
4. Рябинин И.А., Черкесов Г.Н. Логико-вероятностные методы исследования надежности структурно-сложных систем. - М.: Радио и связь, 1981.
5. Лонгботтом Р. Надёжность вычислительных систем. Пер. с англ.- М.: Энергоатомиздат 1985.
6. Дружинин Г.В. Надежность автоматизированных производственных систем. – М.:
Энергоатомиздат, 1986. – 480 с.
7. Ястребенецкий М.А., Иванова Г.М. Надежность автоматизированных систем управления технологическими процессами. – Энергоатомиздат, 1989. – 264 с.
8. Гнеденко Б. В., Беляев Ю. К., Соловьев А. Д. Математические методы в теории
надежности. – М.: Наука, 1965. – 524 с.
9. Колобов А.Б. Надежность технических систем.- Иваново, ИГЭУ, 2005.
10. Левин В.И. Логическая теория надежности сложных систем. - М.: Энергоатомиздат,
1985.
11. Рябинин И.А. Надежность и безопасность структурно-сложных систем. - СанктПетербург, Политехника, 2001.
12. Райншке К., Ушаков И.А. Оценка надежности систем с использованием графов. - М.:
Радио и связь, 1998.
Тема 4. Методы анализа надежности аппаратной части информационных систем
Общая формула надежности. Плотность распределения отказов и ее интеграл. Период
нормальной эксплуатации элементов. Износ и надежность. Интегральная и условная вероятности изностных отказов. Совместное действие внезапных и изностных отказов. Приработочные
отказы и долговечность элементов. Надежность систем последовательного соединения элементов. Расчет надежности систем, содержащих параллельно соединенные элементы.
Способы описания условий работоспособности системы. Структурные схемы надежности. Монотонные структуры. Показатели надежности структурно-сложных систем. Методы
расчета показателей надежности с помощью алгоритма разрезания. Методы расчета показателей надежности с помощью алгоритма ортогонализации. Рекурентный метод. Алгоритм наращивания путей. Схемно-логический метод. Определение функции надежности по дереву отказов. Последовательность операций при построении деревьев отказов. Алгоритм нахождения
минимальных сечений в дереве отказов.
Математические модели для оценки надежности функционирования информационновычислительной системы. Определение границ показателей надежности. Расчет средней наработки системы на отказ и среднего времени ее восстановления. Оценивание надежности системы при отсутствии статистических данных об отказах элементов.
Марковские модели надежности информационных систем с восстановлением.
Характеристики надежности при внезапных и постепенных отказах. Комплексные показатели надежности информационных систем. Факторы, влияющие на надежность информационных систем. Влияние контроля и диагностики на надежность обработки, передачи и хранения
информации. Элементы теории восстановления. Вероятностные модели отказов.
Динамика надежности систем. Динамика надежности обслуживаемых систем.
9
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа научно-исследовательского семинара «Методы анализа надежности информационных систем »
для направления 080500.62 «Бизнес-информатика» подготовки бакалавра
Избыточность ресурсов для повышения надежности информационных систем. Оценка
влияния оперативного контроля и восстановления на надежность функционирования информационных систем.
Выбор периодичности профилактики. Среднее время между запланированными и незапланированными профилактиками. Вероятность износовых отказов. Прогноз долговечности
элементов. Средняя наработка на отказ в системах с периодическими проверками и профилактическим обслуживанием. Понятие постоянной средней интенсивности отказов. Формулы для
определения периодичности профилактического обслуживания резервированных систем. Профилактика и среднее время между износовыми отказами.
Основная литература
1. Воронин А.А., Морозов Б.И. Надежность информационных систем: Учебное пособие.СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001.
2. Масюков В.А. Надежность информационных систем.- Тверь, ТГУ, 2002.
Дополнительная литература
1. Ушаков И.А. Вероятностные модели надежности информационно-вычислительных систем. М.: Радио и связь, 1991.
2. Рябинин И.А., Черкесов Г.Н. Логико-вероятностные методы исследования надежности
структурно-сложных систем. - М.: Радио и связь, 1981.
3. Лонгботтом Р. Надёжность вычислительных систем. Пер. с англ.- М.: Энергоатомиздат
1985.
3. Ястребенецкий М.А., Иванова Г.М. Надежность автоматизированных систем управления
технологическими процессами. – Энергоатомиздат, 1989. – 264 с.
4. Гнеденко Б. В., Беляев Ю. К., Соловьев А. Д. Математические методы в теории надежности.
– М.: Наука, 1965. – 524 с.
5. Байхельт Ф., Франкен П. Надежность и техническое обслуживание: Математический подход. – М.: Ридио и связь, 1988. – 392 с.
6. Колобов А.Б. Надежность технических систем.- Иваново, ИГЭУ, 2005.
7. Левин В.И. Логическая теория надежности сложных систем. - М.: Энергоатомиздат, 1985.
8. Рябинин И.А. Надежность и безопасность структурно-сложных систем. - Санкт-Петербург,
Политехника, 2001.
9. Райншке К., Ушаков И.А. Оценка надежности систем с использованием графов. - М.: Радио
и связь, 1998.
Контрольные вопросы:
1. Объясните значение избыточности ресурсов для повышения надежности информационных систем.
2. Назовите методы и способы повышения надежности информационных систем.
3. Укажите виды резервирования.
4. Как определяются вероятностные характеристики износовых отказов.
5. Перечислите функции оперативного контроля.
Тема 5. Методы анализа надежности программных средств
Определение надежности программных средств. Основные понятия и показатели надежности программных средств. Стандарты по надежности сложных программных средств. Проектирование надежного программного обеспечения. Методы проектирования. Проектирование
структуры программ. Проектирование и программирование модуля. Инструментальные системы проектирования и разработки надежного программного обеспечения. Дестабилизирующие
факторы обеспечения надежности функционирования программных средств. Характеристики
10
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа научно-исследовательского семинара «Методы анализа надежности информационных систем »
для направления 080500.62 «Бизнес-информатика» подготовки бакалавра
программных ошибок и возможность априорного прогнозирования надежности программных
средств. Обеспечение качества программных компонент. Языки программирования и надежность. Принципы и этапы тестирования для обеспечения качества программных средств. Тестирование структуры программных компонент.
Обеспечение надежности функционирования сложных программных средств. Обеспечение надежности в процессе разработки программных средств. Виды тестирования для обеспечения надежности программных средств. Сертификация программных средств. Применение избыточности.
Методы оценки надежности программного обеспечения. Модели надежности. Вероятностные модели программного обеспечения. Показатели надежности программных средств.
Определение реальной надежности функционирования программных средств. Методы повышения надежности информационных систем
Основная литература
1. Липаев В.В. Надёжность программных средств. - М.:СИНТЕГ, 1998.
2. Масюков В.А. Надежность информационных систем.- Тверь, ТГУ, 2002.
1. Воронин А.А., Морозов Б.И. Надежность информационных систем: Учебное пособие.- СПб.:
Изд-во СПбГТУ, 2001.
Дополнительная литература
1. Майерс Г. Надёжность программного обеспечения – М.: Мир, 1980.
2. Левин В.И. Логическая теория надежности сложных систем. - М.: Энергоатомиздат, 1985.
3. Липаев В.В. Методы обеспечения надежности качества крупномасштабных программных
средств. - М.:СИНТЕГ, 2003.
4. Липаев В.В. Функциональная безопасность программных средств. - М.:СИНТЕГ, 2004.
5. Олейник А.И. Методы оценки надежности программного обеспечения. В кн.: Техника и
технология в XXI веке: современное состояние и перспективы развития: монография/ И.П.
Болодурина, А.С. Дулесов и др. Новосибирск: ЦРНС, 2009.
6. Рябинин И.А. Надежность и безопасность структурно-сложных систем. - Санкт-Петербург,
Политехника, 2001.
7. Райншке К., Ушаков И.А. Оценка надежности систем с использованием графов. - М.: Радио
и связь, 1998.
Тема 6. Методы анализа надежности информационных систем различной архитектуры
Логико-вероятностные методы расчета надежности информационных систем.
Экспоненциальная формула надежности. Зависимость надежности системы от надежности элементов. Общая формула надежности. Плотность распределения отказов и ее интеграл.
Период нормальной эксплуатации элементов. Износ и надежность. Интегральная и условная
вероятности изностных отказов. Совместное действие внезапных и изностных отказов. Приработочные отказы и долговечность элементов. Надежность систем последовательного соединения элементов. Расчет надежности систем, содержащих параллельно соединенные элементы.
Способы описания условий работоспособности системы. Структурные схемы надежности. Монотонные структуры. Показатели надежности структурно-сложных систем. Методы
расчета показателей надежности с помощью алгоритма разрезания. Методы расчета показателей надежности с помощью алгоритма ортогонализации. Рекурентный метод. Алгоритм наращивания путей. Схемно-логический метод. Определение функции надежности по дереву отказов. Последовательность операций при построении деревьев отказов. Алгоритм нахождения
минимальных сечений в дереве отказов.
11
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа научно-исследовательского семинара «Методы анализа надежности информационных систем »
для направления 080500.62 «Бизнес-информатика» подготовки бакалавра
Основная литература
1. Масюков В.А. Надежность информационных систем.- Тверь, ТГУ, 2002.
2. Воронин А.А., Морозов Б.И. Надежность информационных систем: Учебное пособие.СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001
Дополнительная литература
1. Ушаков И.А. Вероятностные модели надежности информационно-вычислительных
систем. - М.: Радио и связь, 1991.
2. Рябинин И.А., Черкесов Г.Н. Логико-вероятностные методы исследования надежности структурно-сложных систем. - М.: Радио и связь, 1981.
3. Лонгботтом Р. Надёжность вычислительных систем. Пер. с англ.- М.: Энергоатомиздат 1985.
4. Гнеденко Б. В., Беляев Ю. К., Соловьев А. Д. Математические методы в теории
надежности. – М.: Наука, 1965. – 524 с.
5. Колобов А.Б. Надежность технических систем.- Иваново, ИГЭУ, 2005.
6. Левин В.И. Логическая теория надежности сложных систем. - М.: Энергоатомиздат,
1985.
7. Олейник А.И. Методы оценки надежности программного обеспечения.
В кн.: Техника и технология в XXI веке: современное состояние и перспективы развития: монография/ И.П. Болодурина, А.С. Дулесов и др. Новосибирск: ЦРНС, 2009.
8. Ушаков И.А. Вероятностные модели надежности информационно-вычислительных
систем. - М.: Радио и связь, 1991.
Тема 7. Перспективные направления исследования надежности информационных
систем
Факторы, определившие развитие науки о Надежности
Перспективы повышения надежности информационных систем.
Основные понятия и факторы, определяющие безопасность информационных систем.
Ресурсы для обеспечения функциональной безопасности ИС. Разработка требований к функциональной безопасности ИС. Анализ рисков при разработке требований к функциональной безопасности ИС. Технологические процессы обеспечения функциональной безопасности в жизненном цикле программных средств. Основные стандарты, регламентирующие функциональную безопасность программных средств. Выбор инструментальных средств для обеспечения
функциональной безопасности в жизненном цикле комплексов программ.
Основные понятия и определения экономической эффективности информационных систем. Сбалансированная система показателей и оценка экономической эффективности проекта
развития информационных систем. Оценка экономической эффективности проекта развития
информационных систем на стадии эксплуатации. Экономический анализ проекта внедрения
крупной финансово-экономической информационной системы.
Взаимосвязь надежности и функциональной безопасности ИС. Влияние надежности ИС
на экономическую эффективность ИС. Проблема надежности “человек-оператор”.
От надежности ИС к надежности ИТ-услуг.
Перспективы развития информационных систем. Возрастающая роль информационных
технологий в различных аспектах деятельности предприятий и государственных структур.
Направления развития методов оценки надежности информационных систем. Перспективы
развития методов обеспечения надежности ИС. Возрастающее влияние надежности информационных систем на функциональную безопасность и экономическую эффективность ИС.
12
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа научно-исследовательского семинара «Методы анализа надежности информационных систем »
для направления 080500.62 «Бизнес-информатика» подготовки бакалавра
Основная литература
2. Масюков В.А. Надежность информационных систем.- Тверь, ТГУ, 2002.
3. Воронин А.А., Морозов Б.И. Надежность информационных систем: Учебное пособие.- СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001
Дополнительная литература
1. Ушаков И.А. Вероятностные модели надежности информационно-вычислительных
систем. - М.: Радио и связь, 1991.
4. Рябинин И.А., Черкесов Г.Н. Логико-вероятностные методы исследования надежности структурно-сложных систем. - М.: Радио и связь, 1981.
5. Лонгботтом Р. Надёжность вычислительных систем. Пер. с англ.- М.: Энергоатомиздат 1985.
6. Гнеденко Б. В., Беляев Ю. К., Соловьев А. Д. Математические методы в теории
надежности. – М.: Наука, 1965. – 524 с.
7. Колобов А.Б. Надежность технических систем.- Иваново, ИГЭУ, 2005.
8. Левин В.И. Логическая теория надежности сложных систем. - М.: Энергоатомиздат,
1985.
9. Олейник А.И. Методы оценки надежности программного обеспечения.
В кн.: Техника и технология в XXI веке: современное состояние и перспективы развития: монография/ И.П. Болодурина, А.С. Дулесов и др. Новосибирск: ЦРНС, 2009.
10. Ушаков И.А. Вероятностные модели надежности информационно-вычислительных
систем. - М.: Радио и связь, 1991.
8. Образовательные технологии
Образовательные технологии, используемые при реализации различных видов учебной
работы:
 Информационные: подбор и анализ литературы и других источников информации;
 интерактивные: обсуждение, дискуссия;
 проектные: подготовка исследовательских докладов;
 информационные технологии: работа с использованием ВТ и офисного пакета программ.
9. Оценочные средства для текущего контроля и аттестации студента
1.1.Тематика заданий текущего контроля
Текущего контроля не предусмотрено.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
1.2. Примеры заданий итогового контроля, зачета.
Примеры теоретических вопросов:
Перечислите составляющие понятия «надежность ИС» и факторы, определяющие
надежность функционирования систем.
Дайте классификацию сбоев и отказов аппаратной части и программного обеспечения.
Перечислите основные вероятностные и временные показатели надежности технических систем.
Приведите используемые в теории надежности законы распределения случайных величин.
Выведите общую формулу надежности.
Перечислите показатели надежности структурно-сложных систем.
Как определяется надежность систем последовательного соединения элементов?
13
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа научно-исследовательского семинара «Методы анализа надежности информационных систем »
для направления 080500.62 «Бизнес-информатика» подготовки бакалавра
8. Назовите особенности расчета надежности систем параллельного соединения элементов.
9. Как определяется функция надежности по дереву отказов?
10. Объясните значение избыточности ресурсов для повышения надежности информационных систем.
11. Назовите методы и способы повышения надежности информационных систем.
12. Перечислите виды резервирования. Укажите достоинства и недостатки резервирования.
13. Как определяются вероятностные характеристики износовых отказов.
14. Перечислите функции оперативного контроля.
15. Перечислите основные направления деятельности по обеспечению надежности на этапе
проектирования информационных систем.
16. Назовите особенности обеспечения надежности функционирования информационных
систем на этапе разработки.
17. Назовите методы обеспечения надежности информационных систем.
18. Объясните роль эксплуатации в обеспечении надежности функционирования информационных систем.
19. Перечислите особенности надежности программных средств.
20. Охарактеризуйте этапы жизненного цикла программных средств с точки зрения обеспечения надежности.
21. Укажите методы и способы обеспечения надежности программного обеспечения.
22. Назовите методы и особенности оценки надежности программного обеспечения.
23. Назовите вероятностные модели надежности программного обеспечения.
24. Приведите алгоритм формирования математических моделей для оценки надежности
функционирования информационных систем.
25. Назовите вероятностные модели надежности информационных систем.
26. Перечислите особенности оценки надежности аппаратной части ИС и ПО.
27. Приведите классификацию моделей оценки надежности ПО.
28. Назовите непрерывные модели оценки надежности ПО.
29. Дайте характеристику дискретным моделям оценки надежности ПО.
30. В чем особенность статических моделей оценки надежности ПО?
31. В чем суть и особенность моделей оценки надежности ПО:
- Модель Джелински – Моранды.
- Модель переходных вероятностей Маркова.
- Модель Нельсона.
- Модель Коркорэна.
- Эмпирические модели.
- Модель фирмы IBM.
- Модель Холстеда.
Примеры практической задачи
Задание 1.
Назначение информационно-вычислительной системы (ИВС) следует из ее наименования. Структура системы показана на рис. 1, где буквами А1, А2 обозначены устройства ввода
информации в систему, В1, В2, В3 - процессоры обработки информации и буквами С1, С2 устройства вывода информации.
Процесс функционирования ИВС организован таким образом, что система успешно решает свои задачи при условии, если в исправном состоянии находится хотя бы одно устройство
ввода информации, хотя бы одно устройство вывода информации и не менее двух процессоров. Рассматривается проблема определения вероятности безотказного функционирования
сложной информационно-вычислительной системы (ИВС).
Данной ИВС соответствуют следующие вероятности:
14
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа научно-исследовательского семинара «Методы анализа надежности информационных систем »
для направления 080500.62 «Бизнес-информатика» подготовки бакалавра



Вероятность безотказной работы устройства ввода информации - 0,97;
Вероятность безотказной работы процессора - 0,98;
Вероятность безотказной работы устройства вывода информации – 0,96;
Рис. 1. Функциональная структура информационно-вычислительной системы
Необходимо:
1. Составить структурную схему для расчета вероятности безотказной работы ИВС.
2. Рассчитать вероятность безотказной работы системы.
3. Дать предложения по повышению надежности сети.
Задание 2.




Дана сеть топологии «звезда» с активным концентратором (100 Мбит/с).
Возможны структурные схемы сетей двух типов:
а) одноранговая сеть и б) сеть на основе сервера.
Данной сети соответствуют следующие вероятности:
Вероятность безотказной работы кабелей - 0,92;
Вероятность безотказной работы рабочих станций (ПК) - 0,9;
Вероятность безотказной работы концентратора (например, SuperStack II Baseline Dual
Speed Hub (12 портов)) – 0,98;
Вероятность безотказной работы сервера – 0,999.
Для обоих вариантов:
1. Составить структурную схему для расчета вероятности безотказной работы системы.
2. Рассчитать показатели надежности (вероятность безотказной работы) системы.
Для схемы а) N = 5, для схемы б) N=4.
3. Дать предложения по повышению надежности сети.
10. Порядок формирования оценок по научно-исследовательскому семинару
Преподаватель оценивает работу студентов на семинарских занятиях: подготовку студентов к занятиям, знание изученного материала, активность студентов в дискуссиях и при решении практических задач.
15
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа научно-исследовательского семинара «Методы анализа надежности информационных систем »
для направления 080500.62 «Бизнес-информатика» подготовки бакалавра
Оценки за работу на семинарских занятиях преподаватель выставляет в рабочую ведомость. Накопленная оценка по 10-ти балльной шкале за работу на семинарских занятиях определяется перед итоговым контролем - Оаудиторная.
Преподаватель оценивает самостоятельную работу студентов: правильность выполнения
домашних работ, задания для которых выдаются на семинарских занятиях, полнота освещения
темы, которую студент готовит для выступления с докладом на занятии-дискуссии, использование дополнительной литературы, не рекомендованной преподавателем, и других источников
информации, в том числе зарубежных.
Оценки за самостоятельную работу студента преподаватель выставляет в рабочую ведомость. Накопленная оценка по 10-ти балльной шкале за самостоятельную работу определяется
перед итоговым контролем – Осам. работа.
Результирующая оценка за итоговый контроль в форме зачета выставляется по следующей формуле, где Озачет – оценка за работу непосредственно на зачете:
Оитоговый = 0.4·Озачет +0.3·Осам. работа + 0.3·Оаудиторная.
Оценки за зачет Озачет преподаватель выставляет в зачетную ведомость. Оценки определяются по 10-ти балльной шкале перед промежуточным контролем.
Способ округления накопленной оценки промежуточного контроля в форме зачета:
арифметический.
Результирующую оценку за итоговый контроль Оитоговый преподаватель выставляет в зачетную ведомость. Оценки определяются по 10-ти балльной шкале. Способ округления результирующей оценки по учебной дисциплине: арифметический.
В диплом выставляется результирующая оценка за итоговый контроль.
11. Учебно-методическое и информационное обеспечение научноисследовательского семинара
1.1. Базовый учебник
2. Гуров С.В., Половко А.М. Основы теории надежности. - СПб.:«БХВ-Петербург», 2008.
2.1. Основная литература
1. Липаев В.В. Надёжность программных средств. - М.:СИНТЕГ, 1998.
2. Воронин А.А., Морозов Б.И. Надежность информационных систем: Учебное пособие.- СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001.
2.1.Дополнительная литература
1. Левин В.И. Логическая теория надежности сложных систем. - М.: Энергоатомиздат,
1985.
3. Лонгботтом Р. Надёжность вычислительных систем. Пер. с англ.- М.: Энергоатомиздат 1985.
4. Липаев В.В. Методы обеспечения надежности качества крупномасштабных программных средств. - М.:СИНТЕГ, 2003.
5. Липаев В.В. Функциональная безопасность программных средств. - М.:СИНТЕГ,
2004.
6. Майерс Г. Надёжность программного обеспечения – М.: Мир, 1980.
7. Олейник А.И. Методы оценки надежности программного обеспечения. В кн.: Техника
и технология в XXI веке: современное состояние и перспективы развития: монография/ И.П. Болодурина, А.С. Дулесов и др. Новосибирск: ЦРНС, 2009.
8. Сотсков Б. С. Основы теории и расчета надежности элементов и устройств автоматики и вычислительной техники. - М.: Высш. школа, 1970.
9. Скрипкин К.Г. Экономическая эффективность информационных систем. – М.:ДМК
Пресс, 2002.
16
Национальный исследовательский университет «Высшая школа экономики»
Программа научно-исследовательского семинара «Методы анализа надежности информационных систем »
для направления 080500.62 «Бизнес-информатика» подготовки бакалавра
10. Райншке К., Ушаков И.А. Оценка надежности систем с использованием графов. - М.:
Радио и связь, 1998.
11. Рябинин И.А. Надежность и безопасность структурно-сложных систем. - СанктПетербург, Политехника, 2001..
12. Рябинин И.А., Черкесов Г.Н. Логико-вероятностные методы исследования надежности структурно-сложных систем. - М.: Радио и связь, 1981.
13. . Ушаков И.А. Вероятностные модели надежности информационно-вычислительных
систем. - М.: Радио и связь, 1991.
13.1.
Справочники, словари, энциклопедии
1. Клюев В.В. Машиностроение. Энциклопедия. Измерения, контроль, испытания и диагностика. Т. III-7 – М.: Машиностроение, 1996.
2. Справочник по надежности. В 3-х т. – М.: Мир, 1966.
3. Надежность технических систем. Справочник. Под общ. ред. Ушакова И.А. - М.: Радио и
связь, 1985.
11. Программные средства
Для успешного освоения дисциплины, студент использует стандартные офисные программы.
12. Дистанционная поддержка научно-исследовательского семинара
Дистанционной поддержки курса нет.
В качестве дальнейшего развития и повышения степени интерактивности взаимодействия преподаватель-студент планируется работа по переносу материалов дисциплины в систему LMS.
12. Материально-техническое обеспечение научно-исследовательского
семинара
Используются ПК/ноутбук и проектор для проведения лекций и практических занятий,
техническое оснащение компьютерных классов
Автор программы:
_____________________________________ А.И. Олейник
17