MTBF a metódy predpokladania a odhadu

Parameter MTBF sa v súčasnosti využíva v mnohých metódach ako základ pre výpočet rôzných veličín a v rôznych oblastiach, vrátane hodnotenia telekomunikačných a IT zariadení.

Metódy predpokladania MTBF

Metódy, ktoré predpokladajú MTBF parameter sú založené iba na zložení daného zariadenia a výpočet je vykonávaný ešte na začiatku jeho životného cyklu. Všetky metódy poskytujú iba aproximáciu skutočnej hodnoty MTBF, pričom žiadna z týchto metód nie je štandardizovaná.

MIL-HDBK 217

Dokument (MIL-HDBK 217 – The Military Handbook 217) bol vyvinutý americkou armádou v roku 1965 ako štandard pre odhad spoľahlivosti elektronických zariadení a systémov používaných v armáde. Tento dokument uvádza dva spôsoby odhadu, a to:
-Parts Count Prediction
-Parts Stress Analysis Prediction

Parts Count Prediction

Je hlavne používaná na predikciu spoľahlivosti zariadenia ešte pri jeho vývoji. Intenzita porúch je počítaná doslova zrátaním podobných komponentov zariadenia a zoskupením ich do rôznych skupín prvkov. Počet prvkov v každej skupine je potom vynásobený spoločnou intenzitou porúch a faktorom kvality. Celková intenzita porúch je potom vypočítaná z čiastkových intenzít. Dostupnosť všetkých komponentov zapojených paralelne je nutné počítať prioritne, a až následne komponenty zapojené do série.

Parts Stress Analysis Prediction

Je väčšinou používaná vo vývojovom cykle, keď návrh aktuálnych obvodov a hardvéru je blízko produkcie. Je podobná metóde Parts Count, a to tým, že intenzity porúch sú sčítavané dokopy avšak na základe špecifických úrovní stresu (napr. vlhkosť vzduchu, teplota okolia, vibrácie, napätie) pre každý komponent individuálne.

V dnešnej dobe sú tieto metódy používane len vo veľmi malej miere. Ich používanie bolo zastavené z dôvodov nespoľahlivosti, chybovosti a možnosti klamlivých predikcií spoľahlivosti.

Telcordia GR-512

Obsahom tohto dokumentu je súbor odporúčaného hardvéru a výkonnostné požiadavky na prevádzkovú spoľahlivosť prístupových a prenosových spínacích systémov a to systémov ISDN aj neISDN. Špecifikuje okolnosti, kedy je služba, alebo systém považovaný za nečinný. Jeho použitie je možné v návrhoch budovania dátových sietí na výpočet doby nečinnosti navrhovaného systému. Avšak, tento dokument tiež stanovuje výnimky, ktoré sa nezarátavajú do dostupnosti typu koniec-koniec, čím sa výpočet stáva nepresným.

Výpočet dostupnosti PBX na základe Telcordia GR-512

Pobočková ústredna je zložitý systém skladajúci sa z veľkého počtu komponentov. Ako zobrazuje obrázok 1, komponenty, ktoré sú rozhodujúce pri výpočte dostupnosti PBX systému, sú nasledovné:

• sieťové karty, ku ktorým su pripojené zariadenia ako telefóny a faxy
• karty prípojných vedení, poskytujú pripojenie k PSTN
• karty riadenia a kontroly, ktoré tvoria mozog systému
• TDM zbernica, ktorá spojuje všetky karty
• napájací zdroj, poskytuje energiu celému systému

Pri redundancii sa obvykle stretávame s duplikáciou riadiacich a kontrolných prvkov, TDM zbernice a napájacieho zdroja. Zálohovanie sieťových kariet a kariet prístupových vedení nie je zvyčajné.

Pri výpočte dostupnosti PBX systému na obrázku musíme musíme brať ohľad na to, ktoré súčasti sú v stave nečinnosti:

• zlyhanie sieťovej karty sa týka veľkého počtu telefónov a faxov
• zlyhanie karty prístupových vedení z činnosti sú vyradené početné prístupové kanály
• strata niekoľkých obsluhujúcich panelov

Do výpočtu dostupnosti sa nezarátava ani jedno z hore uvedených zlyhaní a systém sa nepovažuje za nečinný, ak sa výpadok týka počtu portov menšieho ako 64.

Pri poruche sieťovej karty sa doba jej výmeny pohybuje približne okolo 4 hodín. Na dosiahnutie dostupnosti piatich deviatok, si môžeme dovoliť prerušenie prevádzky iba na 5 minút a 15 sekúnd. To by tiež znamenalo, že pobočkový systém nie je možné označiť ako systém spĺňajúci kritéria dostupnosti päť deviatok. Pobočková ústredňa je však stále systémom s piatimi deviatkami, pretože vyradenie sieťovej karty z činnosti nemá za následok vyradenie celého systému.

Výpočet dostupnosti IP siete podľa Telcordia GR-512

Pri aplikácií GR-512 štandardu na IP sieť, je táto stále považovaná, že je v stave činnosti ak sa výpadok týka menej ako 64 užívateľov. Naviac, prenos súborov, ktorý trvá rádovo hodiny a nie minúty, je považovaný ako prenos v normálnom pracovnom stave, pretože služba je stále dostupná.

Z obrázku je vidieť, že IP sieť sa skladá z komponentov, ktoré sú úplne odlišné od komponentov používaných v sieťach TDM, preto je veľmi zložité použiť rovnaké kritéria hodnotenia dostupnosti v sieťach TDM na sieť IP. Jedná sa totiž o úplne inú technológiu, na ktorú nie je možné aplikovať koncept z obdobia, kedy ešte nebola vyvinutá IP technológia. V sieťach TDM sa nevyskytujú vážnejšie problémy ohľadom časovej odozvy akonáhle je vytvorené spojenie medzi dvomi koncovými zariadeniami. Dátové siete sú odlišné a i po vytvorení spojenia neexistuje záruka stabilného prevádzkového zaťaženia.

HRD5

HRD5 obsahuje dáta s hodnotami spoľahlivosti elektronických komponentov používaných v telekomunikačných systémoch. HRD5 bolo vyvinuté v British Telecom a je používaný hlavne v Spojenom kráľovstve. Je podobná s MIL-HDBK 217, avšak nezahŕňa toľko premenných a neposkytuje taký model predikcie spoľahlivosti, ktorý by zahŕňal širokú škálu elektronických komponentov.

RBD (Reliability Block Diagram)

Blokový diagram spoľahlivosti je používaný na modelovanie dostupnosti a spoľahlivosti. Štruktúra blokového diagramu spoľahlivosti definuje logickú interakciu zlyhaní v systéme a nie nevyhnutne ich logické, alebo fyzické prepojenie. Každý blok môže reprezentovať samostatný komponent, subsystém, alebo iný predstaviteľ zlyhania. Diagram môže reprezentovať rozsiahly systém, alebo akúkoľvek podmnožinu, alebo kombináciu systémov, ktoré si vyžadujú analýzu spoľahlivosti, alebo dostupnosti. Diagram taktiež slúži ako nástroj na analýzu ako môže vplývať každý element na funkčnosť systémových operácií ako celku.

Markov Model

Markove modely poskytujú schopnosť analyzovať komplexné systémy a sú tiež známe ako stavové diagramy, alebo stavové grafy. Stavový priestor je definovaný ako súbor všetkých stavov, v ktorých sa systém môže nachádzať. Na rozdiel od blokových diagramov, stavové grafy poskytujú oveľa presnejšie zobrazenie systému. Markove modely poskytujú rôzne iné hodnotenia systému, vrátane dostupnosti, MTTR, pravdepodobnosti nadobudnutia daného stavu v danom čase a mnohé iné.

FMEA / FMECA

FMEA je proces používaný na analýzu možností zlyhania zariadenia. Táto informácia je potom použitá na zistenie vplyvu každého zlyhania na dané zariadenie, čo sa zohľadňuje pri zmene štruktúry zariadenia.

Pri ďalšej analýze sa každému módu zlyhania priradí určitý stupeň dôležitosti, čo sa nazýva FMECA (Failure Mode, Effects and Criticality Analysis - Mód zlyhania, analýza vplyvu a kritickosti). Údaje potrebné pre výpočet pre rôzne komponenty je veľmi náročné získať, obvzlášť ak sa môžu nachádzať vo viacerých stavoch.

Fault Tree

Strom poruchy je metóda vyvinutá v Bell Telephone Laboratories. Spoľahlivosť je vyrátavaná konvertovaním kompletného stromu do ekvivalentnej sústavy rovníc pomocou Booleovej algebry. Podobne ako FMEA je veľmi ťažké získať údaje pre výpočet.

Metódy odhadu spoľahlivosti

Similar Item Prediction Method

Táto metóda poskytuje rýchly spôsob odhadnutia spoľahlivosti založeného na už existujúcich dátach. Účinnosť tejto metódy je väčšinou založená na tom, aké zložité je nové zariadenie vzhľadom k existujúcemu, ku ktorému sú dostupné prevádzkové údaje. Podobne tomu tak je aj medzi výrobnými procesmi, prevádzkovými podmienkami, činnosťou zariadení a konštrukciou.

Field Data Measurement Method

Metóda merania prevádzkových údajov je založená na aktuálnych prevádzkových skúsenostiach s daným zariadením. Táto metóda je preto často využívaná výrobcami, pretože je neoddeliteľnou súčasťou ich programu kontroly kvality. Tieto programy sú často označované aj ako manažment rastu spoľahlivosti. Sledovanie poruchovosti zariadenia môže výrobca rýchlo identifikovať a adresovať problémy a týmto spôsobom odstrániť chyby. Pretože je táto metóda založená na reálnych prevádzkových poruchách, predikcia nie je vždy presná. Táto metóda je založená na sledovaní určitého počtu vzoriek nových produktov a zhromažďovaní dát. Zo zhromaždených dát je možné potom vyrátať poruchovosť a hodnotu MTBF. Poruchovosť je percentuálny podiel jednotiek z celkového množstva sledovaných vzoriek, u ktorých je očakávaná porucha počas jedného kalendárneho roka. Ak uvážime, že táto metóda je rozšírená medzi výrobcami, poskytuje nám tiež možnosť porovnávania MTBF hodnôt.