电脑系统可靠度分析报告-电脑系统可靠度分析

1.非功能性需求都包括哪些方面？

2.如何管理MTBF/MTTR

3.可靠性分析的详细内容

4.可靠度的分类

非功能性需求都包括哪些方面？

非功能性需求，指的是信息系统中保证性能、系统可靠性、可扩展性要求等方面相应的需求要素。一般不会在用户的业务需求中进行明确的提出，需要分析人员根据实际业务需要进行调研归纳。

例如税务业务系统的非功能性需求，可以从以下几个方面进行分析。

一：性能方面：

1。响应时间：分日常交互类、日常查询类、批量交易分别考虑。

日常交易指传统的大厅交互业务，如纳税申报、发票销售等，以及一次完成多笔业务处理的交易，如批量扣款等，日常交互类业务具有较高的响应要求。 查询类业务如登记资料查询、申报数据查询等。查询业务由于受到查询的复杂程度、查询的数据量大小等因素的影响，需要根据具体情况而定，给出一个参考范围。

批处理业务如会计核算等业务处理，该类业务处理复杂、操作数据量大、处理时间长。

响应时间指标包括：平均响应时间参考值(秒)、峰值响应时间参考值（秒）。

2。用户数：用户数要考虑用户数的增长情况，有以下指标：总用户数、峰值在线用户数、峰值并发用户数、平均在线用户数、平均并发用户数。

3。吞吐量：系统交易量的估算。指标有年交易笔数（笔/年）、高峰期交易笔数（笔/天）。

4。数据存储量：每年的数据存储容量（G）及未来几年该数量的预期（增长）值。指标包括累计存储容量（G）、年增长（G）。

二、系统可靠性：一般是窗口业务应在从星期一到星期五的所有工作日的工作时间是可以使用的；其它业务应满足7×24小时可以使用；

三、可扩展性：可实现负载均衡；日后若信息量较大，则系统可相应增加服务器实现扩展。

所谓非功能性需求，是指软件产品为满足用户业务需求而必须具有且除功能需求以外的特性。软件产品的非功能性需求包括系统的性能、可靠性、可维护性、可扩充性和对技术和对业务的适应性等。下面对其中的某些指标加以说明。在这里可以看到非功能性需求涉及的范围很广，软件产品本身不是孤立存在的，还涉及到诸多外在环境的影响。非功能性需求必须考虑软件既要可用，又要易用。

对于非功能性需求描述的困难在于很难像功能性需求那样，可以通过结构化和量化的词语来描述清楚，在描述这类需求时候我们经常采用软件性能要好，查询要在多少时间内出结果，软件健壮性要好等较模糊的描述词语。这类描述词语都是脱离了软件的执行环境，人和相关的场景的描述，因此信息很难体现到软件架构设计和具体的实现中。我们在架构设计中关注的安全，系统开发框架，并发和性能，异常日志等不是凭空产生出来的，而是来源于我们对非功能性需求的分析。

一个软件系统必须完整，因此不仅仅包括了可执行的程序，还包括了在线帮助，数据和用户管理，日志异常查询，自动升级等相关功能特征。这些需求不仅仅是为了满足用户的需要，也是为了我们后续维护和监控系统的需要。

系统的可靠性，可维护性和适应性是密不可分的。当系统出现故障和用户出现错误的操作后是否支持恢复，当用户在使用过程中遇到错误的时候是否可以立即定位问题，但业务场景和逻辑发生变化的时候系统是否支持，当网络不稳定或使用中异常中断的情况下系统是否都有相应的容错措施，这些都是需要在非功能性需求中考虑到的问题。

易用性也是我们在开发非功能性需求中必须要考虑到的问题，易用性同时还涉及到美工和UI界面，人机工程，交互式设计，心理学，用户行为模式等多方面的知识。易用性的三原则就是易见，易学和易用或者叫为发现，易懂，效率。易见就是各种功能操作不要藏得太深，用户很容易找到他们期望进行的各种操作；易学需要软件系统通过在线帮助，导航，向导等各种方式保证软件是可自学习的；易用的重点则在软件在熟练使用后应该可以更快的进行各项操作。这三者相互间也存在冲突，需要平衡，而平衡的一个重点就是真正的做到以用户为中心进行设计，需要去细分场景和用户。

对于非功能性需求的描述，在描述过程中必须要强调到人，业务场景，环境等各方面的内容。强调的目的就是要说明非功能性需求不是无限度的，任何一项非功能性需求的实现往往会付出更大的研发人力成本和硬件网络成本。比如我们在描述一个表单的模糊查询功能的时候，如果简单的描述为所有查询都要在多少秒内完成，那么这种需求将很难得到满足，以下是一些可选的描述方式。

1.估计用户数为1万人，每天登录用户数为3000左右，网络的带宽为100M带宽。

2.在非高峰时间根据编号和名称特定条件进行搜索，可以在3秒内得到搜索结果。

3.当通过互联网接入系统的时候，期望在编号和名称搜索时最长查询时间<15秒。

如何管理MTBF/MTTR

一般来说，对于设备的关键性指标的统计，国际惯例中有三个指标用来进行统计，它们分别是：

1、MTTR（Mean Time To Repair），平均修复时间。计算方法是:总的故障时间/故障次数。计算公式为：MTTR =∑(T2+T3)/ N。MTTR越短表示易恢复性越好。

2、MTTF（Mean Time To failures），平均故障时间。计算方法是：总的正常运行时间/故障次数。计算公式为：MTTF =∑T1/ N。该值越大，表示系统的可靠性越高，平均无故障时间越长。

3、MTBF（Mean Time Between Failure）,平均故障间隔时间。使用该设备总的计划运行时间/故障次数来表示，具体计算公式：MTBF =∑(T2+T3+T1)/ N。MTBF越长表示可靠性越高正确工作能力越强 。

很明显，它们之间的关系有一个简单的公式 MTBF = MTTR + MTTF。企业一般都是追求高的MTTF和低的MTTR，理想状态是MTTF≈MTBF。因为MTTF和MTBF存在这样的关系，所以很多企业都不会既统计MTBF，又统计MTTF。二者往往选择其一即可。

扩展资料：

MTTF、MTBF和MTTR的区别：

可靠性是最初是确定一个系统在一个特定的运行时间内有效运行的概率的一个标准。可靠性的衡量需要系统在某段时间内保持正常的运行。

目前，使用最为广泛的一个衡量可靠性的参数是，MTTF(mean time to failure，平均失效前时间)，定义为随机变量、出错时间等的"期望值"。但是，MTTF经常被错误地理解为，"能保证的最短的生命周期"。MTTF 的长短，通常与使用周期中的产品有关，其中不包括老化失效。

MTTR（mean time to restoration，平均恢复前时间），源自于IEC61508中的平均维护时间（mean time to repair），目的是为了清楚界定术语中的时间的概念，MTTR是随机变量恢复时间得期望值。它包括确认失效发生所必需的时间，以及维护所需要的时间。?

MTTR也必须包含获得配件的时间，维修团队的响应时间，记录所有任务的时间，还有将设备重新投入使用的时间。

百度百科-平均修复时间

百度百科-平均故障间隔时间

可靠性分析的详细内容

用概率统计方法对电力系统保证按规定的电能质量标准连续供电能力进行定量分析或评估。电力系统可靠性是指该系统按规定的电能质量保证向用户连续供电的概率。分析研究电力系统可靠性的目的在于,从电力系统各个环节和侧面研究使系统丧失正常功能的因素，提出定量的评价准则，寻求提高电力系统可靠性的途径和方法。提高电力系统可靠性的根本对策在于整个系统（包括发电、输电、变电、配电各个环节）的正确规划与设计，保证合理的冗余度；精心的运行、操作与维护，减少发生故障的可能性，以求尽可能地提高设备的可用率。研究分析电力系统可靠性有助于提高系统的安全运行水平，促进可靠性管理，求得管理目标定量化、综合化和规律化，有利于提高电力系统的经济效益。1990年中国大陆的发电量为6105亿千瓦时。若能提高发电设备的可靠性，使这些设备的可用率提高1%,就可多发电61亿千瓦时。

简史可靠性理论源于20世纪50年代。1956年，穆尔和C.E.香农研究了可靠性系统和冗余理论，奠定了可靠性理论的基础。把可靠性理论运用到电力工业则始于60年代末。当时，由于电力系统规模扩大,联网增多,单机容量越来越大，系统安全可靠的问题日益突出。加之在60年代，美、英、日本等国相继发生多起大停电事故，造成极大的经济损失，促使各国都高度重视电力系统的可靠性问题。1968年美国成立了全国电力可靠性协会。以后，苏、英、法、日等国相继成立了专门机构，拟订可靠性准则，陆续建立电力设备可靠性数据库。中国于1985 年1月由水利电力部颁布了《发电设备可靠性、可用率统计评价办法》和《配电系统供电可靠性统计暂行规则》，同年成立中国电力可靠性管理中心，并初步建立起发电设备可靠性数据管理系统和配电系统可靠性数据管理系统，定期发布可靠性信息。

研究内容和方法电力系统可靠性研究的主要内容包括发电容量可靠性估计；互联系统可靠性估计；发电和输电组合系统可靠性估计；配电系统可靠性估计；发电厂、变电所主接线可靠性估计及继电保护可靠性估计等。建立基本设备的可靠性数据库也是研究的重要内容。

分析方法有解析法和模拟法两类。解析法的特点是，首先建立电力系统可靠性数学模型，并通过数值计算求解。在给定的简化假设条件下,一般可得到正确结果,因此应用很广泛。但解法有时过于复杂。模拟法是把系统分成许多元素，这些元素的特性可通过概率分布加以预测，然后将这些元素特性组合起来确定系统的可靠性。模拟法分析比较灵活，但结果不够精确。

发电容量可靠性估计发电容量可靠性估计的任务是在不考虑输电系统可靠性约束的条件下，研究电力系统容量的逾度。当电力系统的可用发电容量大于负荷容量，电力系统容量是充裕的；当电力系统的可用发电容量小于负荷容量，电力系统将发生电力不足。发电容量可靠性估计广泛应用于电力系统规划及运行管理。进行这种估计主要分3步:建立机组停运容量概率模型；建立负荷的概率模型；合并机组停运容量概率模型与负荷概率模型，得到电力系统容量适应性模型，求出系统的可靠性指标。表示发电容量可靠性的指标有电力不足概率、电能不足期望值、停电频率和持续时间。发电容量可靠性估计的方法主要有电力不足概率法、电能不足期望值法、频率和持续时间法。

互联系统可靠性估计互联系统指用具有一定输送能力的输电线把两个或多个彼此独立的发电系统联系起来的系统。研究互联电力系统可靠性的任务是计算互联系统的可靠性指标；研究合理的互联结构；研究合理的互联方针及提高互联效益的措施。

研究互联系统的主要方法有4种：①LOLP法,这是一种常用方法，它包括二维概率阵列法和支援容量概率法；②网络流法；③频率期间法；④模拟法。

发电和输电组合系统可靠性估计发电厂以及把这些电厂发出的电能送到主要负荷点的输电系统的总和称为发电和输电组合系统，其可靠性受发电系统及输电系统两方面的制约。它要求估计主要负荷点的可靠性指标，因此既要考虑输电线的正常限制和临时性限制，还要考虑输电系统的某一部分受扰动而扩展为大范围的系统故障。组合系统的可靠性包括两个内容：逾度和安全性。逾度按静态或事故后停运状况分析，一是分析电源的可用容量是否满足负荷需要；二是分析输电线是否能在发热容限内承载负荷，某些中枢点电压波动是否超限。安全性指分析系统是否能保持稳定，是否会产生过负荷连锁反应和电压崩溃。逾度不足可能引起局部电力不足，须对用户削减电力供应或削减电量供应。安全性不足将导致停电的蔓延或整个系统解列。在组合系统的逾度评估中，主要有事故枚举法和法。前者属于解析法，其中网络法用得最广。它的基本思想是用线性网络流作为模型，并利用图论算法寻找网络的临界最小割集，以此把系统的故障状态分离出来，再通过计算与临界最小割集有关的各种事件的概率组合，求出系统的故障概率。法可用以详细模拟事故前的条件，发电和输电停运以及运行中的实际问题。描述系统运行状态的参数，如负荷、发电元件和输电元件的状态，均服从一定的概率分布。计算时按参数的概率分布用随机抽样来选择参数。对选定的运行状态进行试验时可以根据一种或多种准则判断选定的运行状态是否为故障。模拟法的主要优点是，把电力系统状态的综合统计数据引进计算，它对计算一段时间的可靠性较合适。它的缺点是费时且误差较大。

配电系统的可靠性估计配电系统包括一次配电线路、配电站、二次配电线路等。研究配电系统可靠性的意义，一是它量大面广，涉及大量资金（见配电规划）；二是在评估电力系统各个组成部分(发电、输电、配电)时需要协调；三是需要研究合理的运行策略、维修策略和管理方案，不断提高经济效益。

配电系统有3个主要可靠性指标:平均故障率、平均停运持续时间和年平均停运时间。它们是在某种概率分布下的期望值。为了进一步反映系统停运的严重程度和重要性,可由这3个指标计算出其他的可靠性指标：系统平均停电频率指标,以(停电次数)/(年·用户)表示；用户平均停电频率指标，以(停电次数)/(受停**响的用户·年)表示；系统平均停电持续时间指标，以(小时)/(用户·年)表示；用户平均停电持续时间指标；以(小时) /(受影响的用户·年)表示；平均供电可用率指标；电量不足指标，以千瓦时表示；平均电量不足,以(千瓦时)/(用户·年)表示；平均用户削减指标，以 (千瓦·时)/(受影响用户·年)表示。

分析配电系统可靠性的基本方法是故障模式及后果分析，即查清每个基本故障事件及其后果，然后加以综合。可靠性判据主要是供电的连续性。可以分析单一故障，也可分析双重故障或故障与计划检修的重叠。必要时，还可考虑气象条件的影响。

发电厂、变电所主接线可靠性估计发电厂和变电所的主接线包括：发电机、变压器、断路器、母线、互感器、隔离开关等。研究电气主接线的可靠性时，一般假定电源为起点,以负荷母线为终点,然后分析计算由起点到终点的可靠性指标。估计电气主接线的可靠性，有助于设计工程师选择和比较不同主接线设计方案，计算不同方案的定量可靠性指标和投资，为技术经济决策提供科学依据。一般电气主接线的可靠性准则主要是供电连续性，即不停电为正常，停电为故障。对发电厂，还要求计算发出给定电力的概率。可靠性指标包括故障概率、频率及平均无故障工作时间、平均停电时间等。

展望电力系统可靠性将在以下一些主要方面发展：①进一步完善可靠性数据库，包括发电、输电、配电的数据库，改善信息收集和反馈的手段，发挥数据库在规划、管理、设备制造等多方面的功能。②可靠性估计将不仅仅用于规划,而且用于实时控制,因此对可靠性模型和算法均要求有新的突破性进展。③发电和输电组合系统的安全性将是优先注意的领域。人们将探讨如何用概率方法来研究电力系统对一定紧急事故的响应能力。④可靠性准则将得到更充分的研究和应用。⑤研究可靠性和经济性的最佳协调。

参考书目

郭永基编著:《电力系统可靠性原理和应用》(上、下册)，清华大学出版社，北京，1985、1986。

可靠度的分类

可靠度一般可分成两个层次，首先是所谓组件可靠度(Reliability of component)。也就是将产品拆解成若干不同的零件或组件，先就这些组件的可靠度进行研究，然后再探讨整个系统、整个产品的整体可靠度，也就是系统可靠度(Reliability of system)。组件可靠度分析的方法，其实就是统计分析，至于系统可靠度分析，较为复杂，可采行的方法也较多，

①按重要程度分配可靠度。

②按复杂程度分配可靠度。

③按技术水平、任务情况等的综合指标分配可靠度。

④按相对故障率分配可靠度。

各部分有了明确的可靠性指标后，根据不同计算准则，进行零件的设计计算。主要的计算方法为：根据载荷和强度的分布计算可靠度或所需尺寸；根据载荷和寿命的分布计算可靠度或安全寿命；求出可靠度与安全系数间的定量关系，沿用常规设计方法计算所需尺寸或验算安全系数。与可靠性设计有关的载荷、强度、尺寸和寿命等数据都是随机变量，必须用概率统计方法进行处理。