Файл: Учебнометодическое пособие по курсовому проектированию А. Н. Губин спбгут. СанктПетербург, 2021. 30 с. Содержит рекомендации по выполнению курсового проектиро вания при изучении дисциплины Проектная оценка надежности ин формационных систем.pdf

А. Н. ГУБИН
Учебно-методическое пособие
по курсовому проектированию
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2021

МИНИСТЕРСТВО ЦИФРОВОГО РАЗВИТИЯ,
СВЯЗИ И МАССОВЫХ КОММУНИКАЦИЙ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ
БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ
им. проф. М. А. БОНЧ-БРУЕВИЧА»
(СПбГУТ)
А. Н. Губин
ПРОЕКТНАЯ ОЦЕНКА
НАДЕЖНОСТИ
ИНФОРМАЦИОННЫХ
СИСТЕМ
Учебно-методическое пособие
по курсовому проектированию
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2021

2
УДК 004
ББК 32.97
Г 93
Рецензент кандидат технических наук, доцент кафедры конструирования и производства радиоэлектронных средств СПбГУТ
С. М. Сотенко
Рекомендовано к печати
редакционно-издательским советом СПбГУТ
Губин, А. Н.
Г 93
Проектная оценка надежности информационных систем : учебно-методическое пособие по курсовому проектированию /
А. Н. Губин ; СПбГУТ. – Санкт-Петербург, 2021. – 30 с.
Содержит рекомендации по выполнению курсового проектиро- вания при изучении дисциплины «Проектная оценка надежности ин- формационных систем».
Предназначено для бакалавров направления подготовки
09.03.02 «Информационные системы и технологии».
УДК 004
ББК 32.97
© Губин А. Н., 2021
© Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
«Санкт-Петербургский государственный университет телекоммуникаций им. проф. М. А. Бонч-Бруевича», 2021

3
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ .................................................................................................................... 4
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ .................................... 5 1.1. Оформление пояснительной записки к курсовому проекту ............................. 5 1.2. Требования к содержанию курсового проекта ................................................... 7
2. КОМПЛЕКТ ЗАДАНИЙ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА 9
3. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ
НАДЕЖНОСТИ ИС ................................................................................................ 13
4. ПРИМЕР ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА ..................................... 15 4.1. Введение ................................................................................................................ 15 4.2. Постановка задачи ................................................................................................ 16
4.2.1. Задание на курсовое проектирование ............................................................ 16
4.2.2. Разработка структурной схемы расчета надежности
для заданной ИС ............................................................................................... 17 4.3. Основные сведения необходимые для выполнения курсового проекта .......... 18
4.3.1. Восстанавливаемые информационные системы ......................................... 18
4.3.2. Показатели надежности восстанавливаемого элемента .......................... 19
4.3.3. Расчет показателей надежности ИС с последовательным
соединением элементов ................................................................................... 21
4.3.4. Расчет показателей надежности ИС с параллельным
соединением элементов ................................................................................... 23 4.4. Расчет показателей надежности заданной ИС ................................................... 25
4.4.1. Расчет коэффициента готовности для параллельно
соединенных элементов ................................................................................... 25
4.4.2. Расчет коэффициента готовности для последовательно
соединенных элементов ................................................................................... 25 4.5. Разработка рекомендаций по увеличению значения коэффициента готовности рассматриваемой ИС ........................................................................ 26 4.6. Заключение ............................................................................................................ 28
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ .......................................................................................... 29

4
ВВЕДЕНИЕ
Курсовой проект является неотъемлемой частью учебного процесса и выполняется в рамках образовательной программы «Интеллектуальные системы и технологии».
Выполнение курсового проекта представляет собой решение студен- том, под руководством преподавателя, конкретной задачи оценки пока- зателей надежности информационной системы (ИС) на этапе ее проек- тирования.
Цель курсового проекта – углубить знания и умения студентов, полу- ченные в процессе теоретических и практических занятий, улучшить навыки самостоятельного поиска и изучения материала по теме курсового проекта, а также развить компетенции аналитической, исследовательской и проектной деятельности, в том числе:
– ПК-2 – способность проводить техническое проектирование;
– ПК-3 – способность проводить рабочее проектирование;
– ПК-6 – способность оценивать надежность и качество функциониро- вания объекта проектирования.

5
1. ОБЩИЕ ТРЕБОВАНИЯ
К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ
Курсовой проект должен быть выполнен на основе тщательно прорабо- танных материалов научной и учебной литературы, собранных и обработан- ных эмпирических и теоретических данных по изучаемой дисциплине.
Курсовой проект должен отличаться критическим подходом к изуче- нию литературных источников и демонстрировать умение студента исполь- зовать методы исследования в информационных технологиях, изученных в дисциплинах учебного плана соответствующего курса обучения. Мате- риал, привлекаемый из источников, должен быть переработан и органиче- ски увязан с решаемой студентом задачей. Изложенный материал должен быть насыщен фактическими данными, содержать расчеты, графики, таб- лицы и анализ полученных результатов.
Курсовой проект должен завершаться конкретными выводами и реко- мендациями.
1.1. Оформление пояснительной записки
к курсовому проекту
Пояснительная записка к курсовому проекту (КП) должна содержать:
– титульный лист;
– содержание (с указанием разделов и подразделов);
– введение;
– текстовое изложение материалов курсового проекта (по разделам), а именно:
1. Постановка задачи.
1.1. Задание на курсовое проектирование.
1.2. Разработка структурной схемы расчета показателей надежности.
В зависимости от результатов данного раздела определяется содержи- мое последующего раздела курсового проекта. Так, если структурная схема расчета показателей надежности восстанавливаемой ИС содержит последо- вательно-параллельное соединение элементов ИС, то в разд. 2 следует вклю- чить приведенные ниже подразделы.
2. Основные сведения, необходимые для выполнения курсового проекта.
2.1. Восстанавливаемые ИС.
2.2. Показатели надежности восстанавливаемых систем.
2.3. Расчет показателей надежности ИС с последовательным соедине- нием элементов.

6
2.4. Расчет показателей надежности ИС с параллельным соединением элементов.
Если результаты первого раздела предполагают наличие схемы, кото- рая содержит соединения элементов, не сводящиеся к последовательно-па- раллельным соединениям, то в следующий, второй раздел следует добавить материалы, содержащие сведения о табличном методе расчета показателей надежности перебором состояний ИС [3] или о методе наименьших путей и сечений [4], в зависимости от планируемых к использованию в курсовом проекте методов оценки показателей надежности ИС.
3. Расчет показателей надежности заданной ИС.
3.1. Расчет значений коэффициента готовности для параллельно соеди- ненных элементов структурной схемы расчета надежности ИС.
3.2. Расчет значений коэффициента готовности для последовательно соединенных элементов структурной схемы расчета надежности ИС.
4. Разработка рекомендаций по увеличению значения коэффициента готовности ИС на требуемую величину.
– Заключение.
– Список использованных источников.
Пояснительная записка КП должна быть напечатана на одной стороне листов формата А4 с полями размером 35 мм слева и 10 мм справа. Текст должен быть набран шрифтом Times New Roman, 14 кеглем, междустроч- ный интервал ‒ 1,5.
Все листы должны быть пронумерованы и сброшюрованы. Каждый раздел в тексте должен иметь заголовок в точном соответствии с названи- ями в содержании.
Новый раздел можно начинать на той же странице, на которой закон- чился предыдущий, если на этой странице, кроме заголовка, поместится не- сколько строк текста.
Таблицы, рисунки (графический и другой иллюстративный материал) необходимо размещать по ходу изложения, после соответствующей ссылки на них. Они должны иметь название и порядковый номер. Не рекомендуется переносить таблицы и рисунки с одной страницы на другую, недопустимо разрывать заголовок с таблицей и рисунком, помещая их на разных страни- цах. Номера формул проставляются справа от них в круглых скобках.
В пояснительной записке можно использовать только общепринятые сокращения и условные обозначения. Цитаты, цифровые и графические ма- териалы, взятые из соответствующих источников, должны сопровождаться ссылками на них. Эти ссылки могут быть сделаны в виде сносок в нижней части страницы с указанием автора, названия работы, места (город, изда- тельство) и года издания, а также номера страницы, где находится данное высказывание. Либо это могут быть внутритекстовые ссылки (сразу после

7
высказывания) с указанием в квадратных скобках номера источника в списке литературы, если речь идет о содержании всего источника, напри- мер: [1]. Если же дается точная цитата, то в скобках приводится как номер источника, так и номер страницы (страниц), например: [1, с. 2]. Цитаты должны быть тщательно выверены и заключены в кавычки. Студент несет ответственность за точность приведенных данных и цитирования.
Общий объем курсового проекта – до 20–30 страниц машинописного текста.
Список использованной литературы и других источников составляется в следующей последовательности:
1. Законы, постановления правительства и Государственной думы.
2. Нормативные акты, инструктивные материалы, официальные до- кументы.
3. Специальная техническая литература в алфавитном порядке по фа- милиям авторов или названиям.
4. Периодические издания с указанием года и месяца выпуска журна- лов и газет (если статьи из них не приведены в предыдущем разделе списка литературы).
На титульном листе курсового проекта должна стоять подпись студента.
1.2. Требования к содержательной части
курсового проекта
Во введении (1–2 страницы) обосновывается актуальность темы, опре- деляются объект и предмет исследования, формулируются цели и задачи курсового проектирования. Далее следует кратко раскрыть содержание от- дельных разделов проекта, отметить особенности применяемых методик.
Содержательная часть курсового проекта должна включать в себя по- становку задачи курсового проектирования (задание на курсовое проекти- рование), теоретический материал, практические расчеты по проектной оценке надежности ИС заданной структуры и разработку рекомендаций по увеличению значений показателей надежности на заданную величину.
Теоретическая часть является результатом работы студента над лите- ратурными источниками, отражающими отечественный и зарубежный опыт, отвечающий целям и задачам курсового проекта.
Основные теоретические положения и выводы желательно иллюстри- ровать материалами из справочников, монографий, журнальных статей и других источников. В данной части работы студент должен показать уме- ния критически подходить к рассмотрению проблемы, вытекающей из целей и задач курсового проекта, обобщать, анализировать и систематизировать

8
собранный материал, раскрывать проблемы рассматриваемого вопроса.
Разработка рекомендаций предусматривает исследование возможных способов решения задачи увеличения значений показателей надежности ИС на требуемую величину. Предлагаемые мероприятия по повышению надеж- ности должны быть аргументированы, их изложение должно быть последо- вательным и логичным.
Следует обратить внимание на стилистику, язык изложения материа- лов, оформление пояснительной записки. Цифровой материал следует при- водить в виде таблиц, для наглядности рекомендуется строить схемы и гра- фики, отображающие закономерности изменения исследуемых величин.
Все таблицы, схемы и графики необходимо нумеровать. Разделы курсового проекта должны быть взаимосвязаны. Каждый раздел должен заканчиваться выводами, позволяющими перейти к изложению материала следующего раздела.
В заключении следует сделать общие выводы и кратко изложить разра- ботанные рекомендации. После заключения необходимо привести список использованных источников (с соблюдением всех правил библиографиче- ского оформления, в соответствии с требованиями современных ГОСТов).

9
2. КОМПЛЕКТ ЗАДАНИЙ
ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ КУРСОВОГО ПРОЕКТА
В процессе курсового проектирования необходимо вычислить значе- ние коэффициента готовности информационной системы заданной струк- туры. При расчетах следует предполагать, что вероятность безотказной работы элементов системы и время восстановления оборудования опреде- ляются экспоненциальным распределением.
Исходные данные для расчета указаны в табл. 1 и 2.
При разработке структурной схемы расчета показателей надежности для заданных информационных систем считать, что ИС сохраняет работо- способность при отсутствии отказов в любой из входящих в ее состав под- систем; кроме того, все рабочие станции, сервера и коммутаторы считать взаимозаменяемыми.
После расчета значения коэффициента готовности (К
Г
) необходимо определить мероприятия, увеличивающие его значение на 10 % от вели- чины (1 – К
Г
).
Затем следует определить мероприятия, необходимые для соответству- ющего изменения значения вычисленного коэффициента готовности ИС.
Таблица 1
Исходные данные для выбора структуры ИС
Последняя цифра № зачетной книжки
0; 1 2; 4 3; 5 6; 7 8; 9
Структура информационной системы
Рис. 1
Рис. 2
Рис. 3
Рис. 4
Рис. 5
Рис. 1. Структура информационной системы
(варианты 0 и 1)

10
Рис. 2. Структура информационной системы
(варианты 2 и 4)
Рис. 3. Структура информационной системы
(варианты 3 и 5)

11
Рис. 4. Структура информационной системы
(варианты 6 и 7)
Рис. 5. Структура информационной системы
(варианты 8 и 9)

12
Таблица 2
Исходные данные для курсового проектирования
Оборудование
Λ (1/ч)
Μ (1/ч)
Сервер (Ser0, Ser1)
0,000114 0,1
Коммутатор (SW01, SW02,
SW1…)
0,000114 0,041667
Рабочая станция
(WS1.1, …)
0,000228 0,1
Кабельные соединения
Не учитывать
Не учитывать
Содержание разделов КП как вариант оформления результатов курсо- вого проектирования представлен в разд. 4 в виде примера выполнения кур- сового проектирования.

13
3. РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ
РАСЧЕТА ПОКАЗАТЕЛЕЙ
НАДЕЖНОСТИ ИС
Разработка структурной схемы расчета показателей надежности ин- формационной системы является важнейшим этапом проектной оценки надежности ИС, поскольку корректное решение задачи разработки схемы обеспечивает достоверность результатов расчета показателей надежности.
Структурная схема расчета надежности определяется не только струк- турой проектируемой ИС, но и принимаемыми проектировщиком (заказчи- ком) условиями, при которых ИС сохраняет работоспособность или выхо- дит из строя.
Например, ИС, структурная схема которой приведена на рис. 3, можно представить как совокупность двух подсистем (WS1.1, WS1.2, SW1 и WS2.1,
SW2), которые через коммутатор ядра (SW0) взаимодействуют с серверами
Ser0.1 и Ser0.2.
Если действует соглашение 1 о том, что ИС считается работоспособной при условии, что работает хотя бы одна подсистема, то структурная схема расчета показателей надежности (с учетом взаимозаменяемости рабочих станций WS1.1, WS1.2 и серверов Ser0.1, Ser0.2) будет выглядеть следую- щим образом (рис. 6).
Рис. 6. Структурная схема расчета показателей надежности при действии соглашения 1
Если принять соглашение 2 о том, что ИС сохраняет свою работоспо- собность только при условии, что работают обе подсистемы, то структурная схема расчета показателей надежности будет иметь следующий вид (рис. 7).
Рис. 7. Структурная схема расчета показателей надежности при действии соглашения 2

14
При действии соглашения 3 (ИС сохраняет работоспособность только в случае исправности всех элементов) структурная схема расчета показате- лей надежности вырождается в основную схему соединения элементов, ко- гда все элементы ИС соединены друг с другом последовательно.
Очевидно, что результаты расчетов показателей надежности ИС в со- ответствие с приведенными выше структурными схемами будут суще- ственно различаться.