Introducción Fulvio Corno, Maurizio Rebaudengo, Matteo Sonza Reorda Politecnico di Torino Dipartimento di Automatica e Informatica
Sumario Introcucción Ciclo de vida de un producto Confiabilidad Aplicaciones confiables 2
Sumario Introducción Ciclo de vida de un producto Confiabilidad Aplicaciones confiables 3
Introducción La calidad de un sistema electrónico influye de manera importante sobre el éxito del producto. Entre los parámetros que influencian la calidad de un producto, la confiabilidad es particularmente relevante. 4
Malfuncionamientos La confiabilidad de un sistema se puede ver afectada por la aparición de malfuncionamientos, es decir de diferencias entre el comportamiento real y el comportamiento previsto (o deseado). Los malfuncionamientos son provocados por los daños, que ocurren en un momento cualquiera precedente a la manifestación del malfuncionamiento. 5
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La aplicación Al interno de una aplicacíón se pueden distiguir: El producto: en el caso de sistemas electrónicos, el producto está compuesto por los componentes de HW y los componentes SW. El usuario: se trata de todas las entidades que interactúan funcionalmente con el producto. El usuario puede ser una persona u otro producto. El ambiente (a veces se define como no funcional) que interfiere sobre el producto sin actuar directamente sobre sus entradas. 7
Ejemplo 1 Consideremos el sistema ABS de in automóvil: El producto es el sistema electrónico ABS El usuario es el conjunto Conductor Sistema hidráulico de freno El ambiente es el resto de elementos que influyen sobre el sistema ABS a travéz de parámetros como: temperatura, humedad, interferencia electromagnética, tipo de autopista, etc. 8
Ejemplo 2 Un distribuidor de bebidas. El sistema está compuesto por: El producto, se trata del controlador El usuario, representado por: El aparato electromecánico que administra las monedas, las bebeidas, los vasos, etc. El cliente, que paga para obtener una bebida El personal de mantenimiento, que provee los vasos, el azucar,recupera las monedas, etc. El ambiente, agua, electricidad, etc. 9
Misión El producto debe desempeñar una misión caracterizada por: Función Duración (o tiempo de vida operativo). 10
Ciclo de vida Cada producto tiene un ciclo de vida compuesto por 4 fases: La fase de especificaciones, che permite pasar de las solicitudes del cliente (requirements) a las especificaciones del producto. La fase de proyecto, que transforma las especificaciones en la descripción del sistema que las implementa. La fase de producción, que transforma un proyecto en un producto. La fase operativa, en la cual el producto interactúa con el usuario dentro del ambiente con el fin de cumplir su misión. 11
12 Ciclo de vida (II) ambiente solicitudes especificaciones descripción producto Fase de especificaión Fase de proyecto Fase de producción Fase operativa Proceso de desarrollo usuario
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Dependability La dependability es la disciplina disciplina que estudia los daños y desarrolla las técnicas para realizar sistemas confiables. Dependability es también la propriedad que caracteriza un sistema confiable. 14
15 Attributos de la dependability La dependability de un producto puede ser evaluada científicamente a través de algunos atributos: Confiabilidad (reliability) Mantenibilidad (maintainability) Diposición para Test (testability) Seguridad (safety) Disponibilidad (availability).
16 Confiabilidad Se define como la probabilidad condicional R(t) de que el sistema funcione correctamente luego del intervalo t 0 -t, dado que funcionaba correctamente al tiempo t 0
17 Mantenibilidad Es la probabilidad M(t) de que un sistema funcionante pueda ser puesto de nuevo en funcionamiento correctamente en un tiempo inferior a t.
18 Disposición para Test Es la facilidad con la cual las diferentes características del sistema pueden ser probadas o sometidas a Test.
19 Seguridad Es la probabilidad de que el sistema funcione correctamente o esté en grado de interrumpir su propio funcionamiento sin crear daños graves.
20 Disponibilidad Es la probabilidad de que un sistema funcione correctamente y pueda cumplir sus funciones en un tiempo genérico t. Se diferencia de la confiabilidad en que se relaciona con un único instante de tiempo y no con un periodo. Sistemas con malfuncionamientos relativamente frecuentes, pero que se pueden reparar rápidamente, pueden tener poca confiabilidad pero una disponibilidad alta.
Diseño de Sistema Confiables La aproximación más simple consiste en diseñar el sistema y después volverlo confiable. Tal aproximación es costosa e ineficaz Es preferible tener en cuenta la confiabilidad desde los primeros pasos de diseño. 21
Técnicas de Diseño Las técnicas de diseño de sistemas confiables se clasifican normalmente en 4 categorías: Fault prevention (Prevención de fallas) Fault removal (Remoción de fallas) Fault tolerance (Tolerancia a fallas) Fault forecasting (Detección de errores) Estas técnicas son complementarias entre ellas. 22
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Aplicaciones dependable Las aplicacione para las cuales existen vículos de dependability se agrupan en 4 categorías: Aplicaciones de larga duración Aplicaciones con cálculos críticos Aplicaciones de manutención retardada Aplicaciones de alta disponibilidad 24
Aplicaciones de Larga Duración El caso más común es el de sistemas aéreos y espaciales sin tripulación (satélites por ejemplo). Normalmente se necesita que tengan una probabilidad superior al 95% de estar funcionantes luego de 10 años de funcionemiento. Pueden tener periodos de no funcionamiento y a menudo pueden ser reconfigurados. 25
Aplicación con cálculos críticos Se trata de aplicaciones en las cuales un error de cálculo puede causar perdida de vidas humanas o daños económicos de gran magnitud. Un requisito típico para este tipo de aplicaciones requiere garantizar funcionamiento correcto 0.9999999 (0.9 7 ). Ejemplos: aviones, sistemas de control para plantas nucleares, sistemas de control para tráfico ferroviario o aéreo. 26
Aplicaciones de mantenimiento retardado Se usan cuando las operaciones de mantenimiento no pueden ser llevadas a cabo o tienen costos muy altos, o solo se pueden hacer siguiendo una periodicidad programada. La tolerancia a fallas sirve para mantener el sistema funcionante mientras llega el personal de mantenimiento. Ejemplo: Sistemas de control para equipos remotos (represas) 27
Aplicaciones de alta disponibilidad Deben garantizar su funcionamiento con una probabilidad muy elevada. Ejemplo: aplicaciones bancarias, centrales telefónicas 28
29 Técnicas de Diseño De acuerdo al tipo de aplicación, es conveniente usar técnicas de diseño diferentes, que permitan alcanzar el mejor compromiso entre costo y resultados.