课件03-软件可靠性与安全性-指标分配
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第三章 可靠性预计和分配01ppt课件
§3—2可靠性预测（预计）
一、可靠性预测的含义和作用 1.可靠性预测的含义 可靠性预测是指在设计阶段（当产品还只 是图纸时）定量地估计未来产品的可靠性的一 种方法。 2.可靠性预测的作用 （1）发现可靠性薄弱环节，对设计方案提 出改进意见，以保障产品质量。 （2）为用一般元器件和一般设计代替昂贵元 器件和特殊可靠性设计提供依据，以节约费用 加快进度，降低成本。
二、系统可靠性指标的论证方法 1.以各组成部分的可靠性指标来确定系统可 靠性指标，有时（如做方案比较时）可不确定 各方案系统的可靠性指标，只做各组成部分可 靠性的比较。 2. 根据以往统计的同类产品实际达到的可 靠性指标，只做宏观分析。 人所周知，产品，特别是一般可靠性不太 好的电子产品大多是由很多元器件组成的，故 知元器件是组成产品的最小、最基本的单元。 元器件的失效率直接影响所组成产品的可靠性 ，故应了解元器件的失效率情况。
2. 元器件失效率的预计 根据国标和国军标和应用有关手册进行预计。 (1) 我国民品手册《电子设备可靠性预计 册》；
8
(2) 我国军品手册
《电子设备可靠性预计
手册》－GJB299 ；
(3) 美国军品用手册
MIL－HDBK－217。
产品的可靠性高低并不取决于论证，而决 定于其本身。 若想提高产品本身的固有可靠性，则 应在产品设计阶段对它进行可靠性的预测 和分配， 下面分别讨论预测和分配这两个问题。
4
§3—1系统可靠性指标的论证
一、常用可靠性指标
1.电子元器件、电子线路、电子设备(电子产 品)：常用 ( t ) 失效率 。
2. 一般系统 ： (1) 不可修产品：常用可靠度 R ( t ) 或平均寿 命MTTF（失效前的平均工 作时间）。 (2)可修产品：常用可用性 A ( t ) 或平均无 故障工作时间MTBF（故障 间隔平均时间）。
系统可靠性预计与指标分配
可靠性设计
14
可靠性定量要求
概念
确定产品的可靠性参数、指标以及验证时机 和验证方法，以便在设计、生产、试验验证、 使用过程中用量化方法评价或验证装备的可 靠性水平。 可靠性参数要反映战备完好性，任务成功性， 维修人力费用及保障资源费用等四个方面的 要求。
MTBF
MFHBF
MCSP
2020/10/14
可靠性设计
15
可靠性定量要求
分类
基本可靠性要求
基本可靠性反映了产品对维修人力费用和后勤保 障资源的需求。 确定基本可靠性指标时应统计产品的所有寿命单 位和所有的故障。
任务可靠性要求
任务可靠性是产品在规定的任务剖面中完成规定 功能的能力。 确定任务可靠性指标时仅考虑在任务期间那些影 响任务完成的故障(即致命性故障)。
可靠性设计
4
可靠性要求
可靠性要求
产品使用方向承制方(或生产方)从可靠性角 度提出的研制目标,是进行可靠性设计、分析、 制造、试验和验收的依据。
研制人员只有在透彻地了解这些要求后，才 能将可靠性正确地设计、生产到产品中去， 并按要求有计划地实施有关的组织、监督、 控制及验证工作。
2020/10/14
用可靠性设计准则逐条审查设计的符合性， 完成设计准则符合性报告，供设计评审时使 用。
2020/10/14
可靠性设计
9
可靠性设计准则
作用
可靠性设计准则是进行可靠性定性设计的重 要依据。 贯彻可靠性设计准则可以提高产品的固有可 靠性。 可靠性设计准则是把可靠性设计和性能设计 有机结合的有效方法。 可靠性设计准则是一个单位产品设计经验的 总结与升华。
研制阶段 目标值
研制阶段 门限值
2020/10/14
课件02-软件可靠性与安全性-分析方法
造成人员重大伤亡及系统严重 IV 灾难性的 破坏的灾难性事故，必须予以 果断排除并进行重点防范
PHA
危险发生的可能性分级
级别
A B C
发生的可能性
经常发生 容易发生 偶尔发生
D
E F
很少发生
不易发生 极难发生
风险分析
风险
可能会发生也可能不会发生的事件，该 事件的发生会带来损失
风险特性 不确定性：可能发生也可能不发生，用 发生概率描述
损失：如果风险变成了现实就会产生恶 性后果或损失，用损失大小表示
风险管理
风险识别
风险分析 风险评估
风险管理 风险计划 风险控制 风险跟踪 风险应对
风险识别
将不确定性的事件转变为风险陈述的一系列 必要任务 目标 提出已察觉的风险 识别潜在的风险 揭示风险来源 文档方式记录所有风险及其属性 与那些能应对风险的人交流风险
是基本的危险分析
PHA
目的
识别系统中的潜在危险
确定危险等级
防止危险发展成事故
PHA
PHA的特点
是进一步进行危险分析的先导，是一种 宏观概略定性分析方法
简单易行，经济有效 为系统分析和设计提供指南 识别可能的危险，用很少的费用、时间 就可以实现改进
PHA
PHA的步骤
发生概率
发生频度 频繁 很可能 不经常 运行生存期发生 10000 × 10-6; 可能频繁感受到 100 × 10-6; 可能经常发生 1 × 10-6; 可能发生数次
较少
很少 极少
0.01 × 10-6; 有时可能会发生
0.0001 × 10-6; 不大可能, 例外情况下 有可能发生 0.000001 × 10-6; 极其不可能发生
可靠性分配-PPT课件
* * K i i 新 S 新
Company LOGO
比例组合法
要求设计一种飞机，在5h的飞行任务时间内可 靠度为0.9。根据这种类型飞机各分系统故障百分比的 统计资料，将指标分配给各分系统。
序号
1 2 3 4 … 13 14
* S 新 * ln R ln 0 . 9 S 0 . 021072 5 5
Company LOGO
Company LOGO
可靠性分配
可靠性分配概念 可靠性分配的目的、用途、分类 可靠性分配的程序 可靠性分配的原理与准则 可靠性分配的方法 可靠性分配的注意事项
Company LOGO
可靠性分配的目的、用途、分类
例2
分系统名称
机身与货舱 起落架 操纵系统 动力装置 … 通讯、导航 其他各项 总计
按历史资料占飞机 新飞机分系统分 分配给分系统的 故障数的百分比 配的故障率 (1/h) 可靠度指标 12.0 0.002529 0.9874 7.0 0.001475 0.9927 5.0 0.001054 0.9947 26.0 0.005479 0.9930 … … … 5.0 0.001054 0.9947 5.0 0.001054 0.9947 100.0 0.021072 ≈0.90
例1
Company LOGO
比例组合法
比例组合法原理
–一个新设计的系统与老的系统非常相似，也就是组 成系统的各单元类型相同。 –对这个新系统只是提出新的可靠性要求。 可以根据老系统中各单元的故障率，按新系统可靠 性的要求，给新系统的各单元分配故障率。 i老 * * i新 S新 S老 如果有老系统中各分系统故障数占系统故障数百分 比的统计资料，可以按下式进行分配
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比例组合法
要求设计一种飞机，在5h的飞行任务时间内可 靠度为0.9。根据这种类型飞机各分系统故障百分比的 统计资料，将指标分配给各分系统。
序号
1 2 3 4 … 13 14
* S 新 * ln R ln 0 . 9 S 0 . 021072 5 5
Company LOGO
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可靠性分配
可靠性分配概念 可靠性分配的目的、用途、分类 可靠性分配的程序 可靠性分配的原理与准则 可靠性分配的方法 可靠性分配的注意事项
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可靠性分配的目的、用途、分类
例2
分系统名称
机身与货舱 起落架 操纵系统 动力装置 … 通讯、导航 其他各项 总计
按历史资料占飞机 新飞机分系统分 分配给分系统的 故障数的百分比 配的故障率 (1/h) 可靠度指标 12.0 0.002529 0.9874 7.0 0.001475 0.9927 5.0 0.001054 0.9947 26.0 0.005479 0.9930 … … … 5.0 0.001054 0.9947 5.0 0.001054 0.9947 100.0 0.021072 ≈0.90
例1
Company LOGO
比例组合法
比例组合法原理
–一个新设计的系统与老的系统非常相似，也就是组 成系统的各单元类型相同。 –对这个新系统只是提出新的可靠性要求。 可以根据老系统中各单元的故障率，按新系统可靠 性的要求，给新系统的各单元分配故障率。 i老 * * i新 S新 S老 如果有老系统中各分系统故障数占系统故障数百分 比的统计资料，可以按下式进行分配
系统可靠性预计与指标分配幻灯片PPT
研制阶段 目标值
研制阶段 门限值
2021/5/25
设计 定型
生产 定型
批生产
可靠性设计
大量部署 和使用
23
可靠性参数值时序图
论证阶段
方案阶段
工程研制阶段
生产阶段
使用阶段
目标值
目标值 (协调)
预计值
目标值
门限值
门限值 (协调)
规定值 最低可接受值
研制结束 门限值
研制结束 最低可接受值
设计值 增长计划
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可靠性设计
9
可靠性设计准则
作用
可靠性设计准则是进行可靠性定性设计的重 要依据。 贯彻可靠性设计准则可以提高产品的固有可 靠性。 可靠性设计准则是把可靠性设计和性能设计 有机结合的有效方法。 可靠性设计准则是一个单位产品设计经验的 总结与升华。
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可靠性设计
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可靠性设计准则
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可靠性定量要求
分类
基本可靠性要求
基本可靠性反映了产品对维修人力费用和后勤保 障资源的需求。 确定基本可靠性指标时应统计产品的所有寿命单 位和所有的故障。
任务可靠性要求
任务可靠性是产品在规定的任务剖面中完成规定 功能的能力。 确定任务可靠性指标时仅考虑在任务期间那些影 响任务完成的故障(即致命性故障)。
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可靠性设计
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可靠性定性要求
可靠性定性要求概念
用一种非量化的形式来设计、评价和保证产 品的可靠性，对数值无确切要求。 在定量化设计分析缺乏大量数据支持的情况 下，提出定性设计分析要求并加以实现更为 重要。
可靠性定性要求分类
定性设计要求 定性分析要求
软件质量概念软件质量保证软件可靠软件配置管理课件
符合需求
软件产品应满足用户明确和隐 含的需求，实现预期的功能和 性能。
易用性
软件产品应易于理解、学习和 使用，提供友好的用户界面和 文档。
可维护性
软件产品应易于修改、扩展和 适应环境变化，降低维护成本。
软件质量属性
功能性
软件产品提供的功能 和服务应满足用户需 求，包括正确性、完 整性、安全性等。
可靠性
CMMI质量标准
包括功能性、可靠性、易用性、效率、可 维护性和可移植性等六个质量特性，每个 特性下包含若干子特性。
关注软件开发过程的成熟度，通过持续改 进和标准化流程来提高软件质量。
IEEE质量标准
敏捷开发质量标准
涉及软件需求、设计、编码、测试和维护 等各个阶段的质量标准，强调全生命周期 的质量管理。
第三章
软件质量保证。系统阐述质量保证原则、方法、 技术和工具，包括测试、评审、审计等。
第四章
软件可靠性。深入讲解可靠性概念、模型、度量方 法及其在软件开发中的应用。
第五章
软件配置管理。全面概述配置管理原理、流程、 技术和工具，包括版本控制、变更管理等。
第六章
总结与展望。对全文进行总结，并指出未来研究方向和 应用前景。
课件学习建议与要求
学习建议
建议学员在课前预习相关知识点，课后及时复习巩固，并结合实际项目经验加深对理论知识的理解。同时，鼓励 学员积极参与课堂讨论和案例分析，提高学习效果。
学习要求
要求学员掌握软件质量的基本概念、评价标准和方法，熟悉质量保证和可靠性的原理和技术，了解配置管理的基 本流程和工具。同时，要求学员具备一定的编程基础和项目管理经验，以便更好地理解和应用所学知识。
持续集成工具
如Jenkins、Travis CI等， 用于实现持续集成和持 续交付流程中的自动化 构建、测试和部署。
《可靠性分配》课件
03 提高客户满意度
可靠性高的产品能够提高客户的满意度和忠诚度 ，从而增加企业的市场份额和竞争力。
可靠性分配的历史与发展
早期发展
早期的可靠性分配方法比较简单，主 要依靠工程经验和判断。
当前趋势
目前，可靠性分配已经成为产品设计 阶段的重要环节，许多专业软件工具 被开发出来，用于辅助进行可靠性分
配。
进一步发展
多目标问题
总结词
可靠性分配往往是一个多目标问题，需要同时考虑多个相互冲突的目标，如可靠性、成 本、时间等。
详细描述
在可靠性分配中，我们通常需要考虑多个目标，如设备的可靠性、成本、响应时间等。 这些目标之间可能存在冲突，例如提高设备的可靠性可能会导致成本增加或响应时间延 长。因此，我们需要采用多目标优化方法，综合考虑各个目标，找到最优的可靠性分配
靠性。
可靠性分配的方法包括比例法、评分法、工程判 03 断法等，具体方法的选择应根据实际情况和需求
来确定。
可靠性分配的重要性
01 提高产品质量
通过可靠性分配，可以确保各个组成部分的可靠 性，从而提高整个产品的质量。
02 降低维修成本
通过合理的可靠性分配，可以减少维修和更换部 件的频率，从而降低维修成本。
模型误差
总结词
模型误差是指模型预测结果与实际结果 之间的差异。在可靠性分配中，模型误 差可能导致不准确的可靠性预测。
VS
详细描述
模型的建立基于一定的假设和简化条件， 这可能导致模型无法完全准确地反映实际 情况。此外，模型的参数和变量也可能存 在误差或不确定性，进一步影响模型的预 测准确性。为了减小模型误差，可以采用 更复杂的模型、增加数据量、提高数据质 量等方法。
个设备的性能和寿命。
可靠性高的产品能够提高客户的满意度和忠诚度 ，从而增加企业的市场份额和竞争力。
可靠性分配的历史与发展
早期发展
早期的可靠性分配方法比较简单，主 要依靠工程经验和判断。
当前趋势
目前，可靠性分配已经成为产品设计 阶段的重要环节，许多专业软件工具 被开发出来，用于辅助进行可靠性分
配。
进一步发展
多目标问题
总结词
可靠性分配往往是一个多目标问题，需要同时考虑多个相互冲突的目标，如可靠性、成 本、时间等。
详细描述
在可靠性分配中，我们通常需要考虑多个目标，如设备的可靠性、成本、响应时间等。 这些目标之间可能存在冲突，例如提高设备的可靠性可能会导致成本增加或响应时间延 长。因此，我们需要采用多目标优化方法，综合考虑各个目标，找到最优的可靠性分配
靠性。
可靠性分配的方法包括比例法、评分法、工程判 03 断法等，具体方法的选择应根据实际情况和需求
来确定。
可靠性分配的重要性
01 提高产品质量
通过可靠性分配，可以确保各个组成部分的可靠 性，从而提高整个产品的质量。
02 降低维修成本
通过合理的可靠性分配，可以减少维修和更换部 件的频率，从而降低维修成本。
模型误差
总结词
模型误差是指模型预测结果与实际结果 之间的差异。在可靠性分配中，模型误 差可能导致不准确的可靠性预测。
VS
详细描述
模型的建立基于一定的假设和简化条件， 这可能导致模型无法完全准确地反映实际 情况。此外，模型的参数和变量也可能存 在误差或不确定性，进一步影响模型的预 测准确性。为了减小模型误差，可以采用 更复杂的模型、增加数据量、提高数据质 量等方法。
个设备的性能和寿命。
课件01-软件可靠性与安全性-解决之道
➢ 缺陷应对策略 ❖ 容错(Fault Tolerance) ❖ 恢复(Fault Recovery)
软件避错策略
➢ 第一次就做正确(Do It Right the First Time) ❖ 建立先进的理念, 避免错误及预防失误 ❖ 采取适当的实践, 形成缺陷预防的趋势 ❖ 利用一切可用的方法及工具, 确保不引入 缺陷到软件
➢ 可核查性(Accountability) ❖ 保证实体的活动与实体实现唯一性追踪的 能力
软件全保密性
➢ 确实性(Authenticity) ❖ 确认和识别一个主体或资源就是其所声称 的能力
软件质量的系统化考虑
➢ 可信性 ❖ 可靠性 + 可用性 + 安全危险性 + 安全保 密性 + 维护性 ❖ 没有普遍接受的定义
软件安全危险性
➢ 安全危险性(Safety)是使人员或者环境免受 风险影响的能力 经济风险 健康和安全风险 环境风险
➢ 风险常常是由功能性、可靠性、安全保密性、 易用性或维护性中的缺陷所致
➢ 安全危险性与系统所处的环境相关, 是使用 质量
安全相关系统和软件
➢ 必须能够实现要求的安全功能, 以达到或保 持受控设备的安全状态; 并且, 自身或与其他 安全相关系统或外部风险降低设施一道, 能 够达到要求的安全功能所需的安全完整性
失效分类
➢ 检测到的失效 ❖ 被系统诊断功能检测到的失效 ❖ 许多安全相关系统具有自诊断能力, 诊断 功能可降低事故和误停车发生的可能性
➢ 未检测到的失效 ❖ 未被自诊断功能检测到的失效 ❖ 系统的自诊断能力影响系统的安全性能
软件失效机理
➢ 导致软件失效的缺陷主要是设计问题 ➢ 老化/磨损不会导致软件失效, 软件失效没有
软件避错策略
➢ 第一次就做正确(Do It Right the First Time) ❖ 建立先进的理念, 避免错误及预防失误 ❖ 采取适当的实践, 形成缺陷预防的趋势 ❖ 利用一切可用的方法及工具, 确保不引入 缺陷到软件
➢ 可核查性(Accountability) ❖ 保证实体的活动与实体实现唯一性追踪的 能力
软件全保密性
➢ 确实性(Authenticity) ❖ 确认和识别一个主体或资源就是其所声称 的能力
软件质量的系统化考虑
➢ 可信性 ❖ 可靠性 + 可用性 + 安全危险性 + 安全保 密性 + 维护性 ❖ 没有普遍接受的定义
软件安全危险性
➢ 安全危险性(Safety)是使人员或者环境免受 风险影响的能力 经济风险 健康和安全风险 环境风险
➢ 风险常常是由功能性、可靠性、安全保密性、 易用性或维护性中的缺陷所致
➢ 安全危险性与系统所处的环境相关, 是使用 质量
安全相关系统和软件
➢ 必须能够实现要求的安全功能, 以达到或保 持受控设备的安全状态; 并且, 自身或与其他 安全相关系统或外部风险降低设施一道, 能 够达到要求的安全功能所需的安全完整性
失效分类
➢ 检测到的失效 ❖ 被系统诊断功能检测到的失效 ❖ 许多安全相关系统具有自诊断能力, 诊断 功能可降低事故和误停车发生的可能性
➢ 未检测到的失效 ❖ 未被自诊断功能检测到的失效 ❖ 系统的自诊断能力影响系统的安全性能
软件失效机理
➢ 导致软件失效的缺陷主要是设计问题 ➢ 老化/磨损不会导致软件失效, 软件失效没有
软件可靠性设计及分析ppt课件
软件避错设计 • 慎重使用容易引入缺陷的结构和技术
– 浮点数 – 指针 – 动态内存分配 – 并行 – 递归 – 中断 – 继承 – 别名 – 默认输入的处理
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
软件查错设计
数据采集的多路冗余设计
关键数据的采集可采用多路冗余设计，即可以从 多个通讯口对同一数据进行采集，通过表决进行有 效数据的裁决。通常多采用奇数路的冗余设计，如3 路、5路等。
(1)开关量的裁决可采用多数票的裁决，如3取2、 5取3等。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
看门狗的设计
看门狗技术是控制运行时间的一种有效方法。看门狗实际上是
一种计时装置，当计时启动后看门狗在累计时间，当累计时间到了
规定值时触发到时中断（即狗叫），看门狗在不需要时可以关闭。
快查明，以限制错误的损害并降低排错的 难度。
• 负效应
– 所设置的“接收判据”不可能与预期的正
确结果完全吻合，导致错判 或漏判；
– 软件增加了冗余可能降低可靠性
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
被动式错误检测的实施方法
当然这必须与避免潜在的死循环的设计准则联合使用。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
握手标志置不上的可能
可靠的设计方法
– 浮点数 – 指针 – 动态内存分配 – 并行 – 递归 – 中断 – 继承 – 别名 – 默认输入的处理
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
软件查错设计
数据采集的多路冗余设计
关键数据的采集可采用多路冗余设计，即可以从 多个通讯口对同一数据进行采集，通过表决进行有 效数据的裁决。通常多采用奇数路的冗余设计，如3 路、5路等。
(1)开关量的裁决可采用多数票的裁决，如3取2、 5取3等。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
看门狗的设计
看门狗技术是控制运行时间的一种有效方法。看门狗实际上是
一种计时装置，当计时启动后看门狗在累计时间，当累计时间到了
规定值时触发到时中断（即狗叫），看门狗在不需要时可以关闭。
快查明，以限制错误的损害并降低排错的 难度。
• 负效应
– 所设置的“接收判据”不可能与预期的正
确结果完全吻合，导致错判 或漏判；
– 软件增加了冗余可能降低可靠性
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
被动式错误检测的实施方法
当然这必须与避免潜在的死循环的设计准则联合使用。
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
握手标志置不上的可能
可靠的设计方法
软件工程概论参考课件5_8_软件可靠性PPT精品文档17页
• 按照IEEE的规定，术语“错误”的含 义是由开发人员造成的软件差错（bug ），而术语“故障”的含义是由错误引 起的软件的不正确行为。
2020/4/22
2. 软件的可用性
• 通常用户也很关注软件系统可以使用的 程度。一般说来，对于任何其故障是可 以修复的系统，都应该同时使用可靠性 和可用性衡量它的优劣程度。
• (1) 植入错误法 • 使用这种估计方法，在测试之前由专人
2020/4/22
• 假设人为地植入的错误数为Ns,经过一 段时间的测试之后发现ns个植入的错误 ，此外还发现了n个原有的错误。如果 可以认为测试方案发现植入错误和发现 原有错误的能力相同，则能够估计出程 序中原有错误的总数为
• N^=n/ns×Ns
2020/4/22
4. 估计错误总数的方法
• 程序中潜藏的错误的数目是一个十分重 要的量，它既直接标志软件的可靠程度 ，又是计算软件平均无故障时间的重要 参数。显然，程序中的错误总数ET与 程序规模、类型、开发环境、开发方法 论、开发人员的技术水平和管理水平等 都有密切关系。下面介绍估计ET的两个 方法。
• ET——测试之前程序中错误总数； • IT——程序长度(机器指令总数)； • τ——测试(包括调试)时间； • End)——在0至τ期间发现的错误数； • Ec(τ)——在0至τ期间改正的错误数。
2020/4/22
2. 基本假定
• 根据经验数据，可以作出下述假定。 • (1) 在类似的程序中，单位长度里的错
• 平均无故障时间MTTF是系统按规格说 2020/4/22
5.8.2 估算平均无故障时间的方法
• 软件的平均无故障时间MTTF是一个重 要的质量指标，往往作为对软件的一项 要求，由用户提出来。
2020/4/22
2. 软件的可用性
• 通常用户也很关注软件系统可以使用的 程度。一般说来，对于任何其故障是可 以修复的系统，都应该同时使用可靠性 和可用性衡量它的优劣程度。
• (1) 植入错误法 • 使用这种估计方法，在测试之前由专人
2020/4/22
• 假设人为地植入的错误数为Ns,经过一 段时间的测试之后发现ns个植入的错误 ，此外还发现了n个原有的错误。如果 可以认为测试方案发现植入错误和发现 原有错误的能力相同，则能够估计出程 序中原有错误的总数为
• N^=n/ns×Ns
2020/4/22
4. 估计错误总数的方法
• 程序中潜藏的错误的数目是一个十分重 要的量，它既直接标志软件的可靠程度 ，又是计算软件平均无故障时间的重要 参数。显然，程序中的错误总数ET与 程序规模、类型、开发环境、开发方法 论、开发人员的技术水平和管理水平等 都有密切关系。下面介绍估计ET的两个 方法。
• ET——测试之前程序中错误总数； • IT——程序长度(机器指令总数)； • τ——测试(包括调试)时间； • End)——在0至τ期间发现的错误数； • Ec(τ)——在0至τ期间改正的错误数。
2020/4/22
2. 基本假定
• 根据经验数据，可以作出下述假定。 • (1) 在类似的程序中，单位长度里的错
• 平均无故障时间MTTF是系统按规格说 2020/4/22
5.8.2 估算平均无故障时间的方法
• 软件的平均无故障时间MTTF是一个重 要的质量指标，往往作为对软件的一项 要求，由用户提出来。
课件03-软件可靠性与安全性-指标分配
1
S
C1 K
=
0.00025(8/12.2) = 0.000164
2
S
C2 K
=
0.00025(1/12.2) = 0.000020
3
S
C3 K
= 0.00025(4/12.2) = 0.000082
4
S
C4 K
= 0.00025(4/12.2) = 0.000082
5
S
C5 K
➢ 使用(shǐyòng)失效率指标
共四十六页
重要度分配(fēnpèi)法步骤
① 确定整个软件系统的可靠性需求(λs) ② 确定整个软件系统的CSCI数量(N) ③ 对于每个CSCI, 确定它的重要度因子(Ci), 对
于系统(xìtǒng)更为重要CSCI, 赋予较低的Ci 值 ④ 确定系统的任务持续时间 (T) ⑤ 确定系统任务持续期内, 每个CSCI的活动时
➢ 基于功能进行分配 ➢ 选定指标 ➢ 考虑因素 ❖ 系统总的可靠性指标 ❖ 总的任务时间 ❖ CSCI数量 ❖ 各CSCI的拓扑结构/操作剖面(pōumiàn)/关键等级/
复杂度
共四十六页
常用 方法 (chánɡ yònɡ)
➢ 顺序(shùnxù)执行分配法 ➢ 并行执行分配法 ➢ 复杂度因子分配法 ➢ 操作剖面分配法 ➢ 重要度分配法
i S
共四十六页
并行执行分配(fēnpèi)法前提
➢ 软件的各个CSCI是并行执行, 但这些CSCI代表 了整个软件的一系列的功能, 任何一个CSCI的 执行不依赖于其他CSCI的执行结果, 所有CSCI 执行时间均等于系统任务执行时间
➢ 任何一个CSCI失效(shī xiào)意味着整个软件系统 失效(shī xiào)
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当软件从时刻T1工作到时刻T2, 若发生了 n次 失效, 则：
MT BF
T2 T1 n 1
平均失效间隔时间
单位
时间
当量纲取距离时，可以用MDBF表示
量纲取周期时，可以用MCBF表示
是失效率的倒数
MTBF
1
平均失效间隔时间
MTBF = MTTF + MTTR
F (t ) P(T t )
与可靠度R(t)之间的关系
F (t ) 1 R(t )
失效强度
失效概率的密度函数
单位时间软件系统出现失效的概率
用f(t)表示
如果 F(t) 是可微分的 , 失效强度 f(t) 是 F(t) 关 于时间的一阶导数
dFt dR t f t dt dt
软件可靠性与安全性
第三部分
软件可靠性指标及其 分配
提要
3 1
软件可靠性度量参数
3 2
软件可靠性指标分配方法
参数与指标
可靠性度量参数
是可靠性定量化描述的数学属性
可靠性参数体系
是某种软件产品可靠性的参数的集合
可靠性度量指标
是软件某一可靠性参数的要求值
可靠性指标体系
是某种软件所有可靠性参数的要求值
可靠度
软件可靠性的基本定义
软件在规定条件下和规定时间内 , 完成规
定功能的概率 软件失效行为的概率描述
在 t ＝ 0 时系统正常的条件下 , 系统在时间
区间[0,t]内能正常运行的概率
用R(t)表示
Rt PT t
失效概率
软件在规定条件下和规定时间内 , 丧失规定 功能的概率 用F(t)表示
使用功能规模调节因子
可靠性影响因素
期望的 实现的
软件可靠性与安全性
C1 K C2 2 S K C 3 S 3 K C 4 S 4 K C 5 S 5 K
1 S
= 0.00025(8/12.2) = 0.000164 = 0.00025(1/12.2) = 0.000020 = 0.00025(4/12.2) = 0.000082 = 0.00025(4/12.2) = 0.000082
item1∩item2∩……∩itemn＝Φ
p
i 1
n
i
1
使用失效率指标
操作剖面分配法步骤
① 确定整个软件系统的可靠性需求(λs)
② 确定确定整个软件系统的操作剖面(PF)
③ 对于每个功能，分配可靠性需求(λi)
i
S
pi
重要度分配法前提
基于对软件失效影响认知来分配失效率, 将重 要度等级与维持系统运行并且保持故障防护 能力联系起来 对于确定的操作模式或CSCI, 如果其重要度等 级高, 应分配较低的失效率, 如果其重要度等 级较低, 应分配高一些失效率 如果必须为某项特定的操作模式分配特别低 的失效率, 就需要采用容错或其它失效缓解设 计技术 使用失效率指标
Mean Time To Repair (MTTR)
维修包括
确定并修正导致失效的缺陷
通过重新启动系统, 恢复系统服务
Mean Time To Restore (MTTR) Mean Time To Disruption (MTTD)
可用性
定义(Availability)
2
3
4
5
重要度分配法改进
需要考虑的问题
系统中各CSCI的规模(如: 功能的数量)可
能存在较大差别, 规模大的CSCI对系统可 靠性影响大 同一个CSCI中的功能, 重要度等级不是完 全一样的
改进重要度分配法步骤
① 确定整个软件系统的可靠性需求(λs)
② 确定整个软件系统的功能数量(N)
杂度
常用方法
顺序执行分配法
并行执行分配法
复杂度因子分配法
操作剖面分配法
重要度分配法
顺序执行分配法前提
软件的各个CSCI是顺序执行, 所有CSCI执行 时间之和等于系统任务执行时间
所有的CSCI都成功执行才能保证软件不失效 使用失效率指标
顺序执行分配法步骤
① 确定整个软件系统的可靠性需求(λs)
③ 对于每个功能, 确定它的重要度因子(Ci)
④ 确定系统的任务持续时间 (T)
⑤ 确定每个功能在系统任务期内活动时间(τi) ⑥ 计算系统的失效率调节因子(K) ⑦ 计算每个功能分配的失效率指标(λi) ⑧ 分级别累计每个CSCI的失效率指标(λcj)
指标分配的系统性考虑
分配与验证所选择的参数应保持一致
SF2: 477, 1048, 685, 396
SF3: 894, 1422
MTTFSF1 = 2594/7 = 370.57 MTTFSF2 = 2606/4 = 651.5 MTTFSF3 = 2316/2 = 1158
平均失效前时间
MTTF R x dx
0
② 确定整个软件系统的CSCI数量(N)
③ 对于每个CSCI, 分配可靠性需求(λi)
i S
并行执行分配法前提
软件的各个CSCI是并行执行, 但这些CSCI代 表了整个软件的一系列的功能 , 任何一个 CSCI 的执行不依赖于其他 CSCI 的执行结果 , 所有CSCI执行时间均等于系统任务执行时间 任何一个CSCI失效意味着整个软件系统失效
3
重要度分配法实例
计算系统失效率调节因子K
C1 1 C 2 2 C3 3 C4 4 C5 5 K T
=
83 12 45 (3)( 4) (1)(3)
5
= 12.2
重要度分配法实例
计算各 CSCI 非规格化失效率指标 ( 次失效 / 任 务小时 )
可靠性分配是贯穿软件开发周期的工作 , 逐 步细分
不同系统顶层的分配可采用不同的分配方法 分配的最小粒度可确定为可靠性测试中可独 立验证和度量的功能
一个功能从多个来源获得分配的指标时 , 可 选择最高要求的指标
指标分配的若干问题
接口和交互的考虑 需求与实现的颗粒度
在划分时考虑
失效率
软件在0~t时刻内没有发生失效的条件下, 在t 时刻软件系统的失效强度 又称为
条件失效强度 风险函数(hazard function)
用λ(t)表示
dFt f t dt t R t R t
失效率
失效率也是失效数与测试用例、操作事件或 操作时间总数的比
= 0.00025(1/12.2) = 0.000020
重要度分配法实例
规格化(次失效/任务小时) (0.00025/0.00036.67935) = 0.000111 = (0 000020)(0.67935) = 0 000014 = (0.000082)(0.67935) = 0.000056 = (0.000082)(0.67935) = 0.000056 = (0 000020)(0.67935) = 0 000014
重要度分配法计算方法
失效率调节因子
K
Ci i
i1
N
T
每个CSCI分配的失效率指标
Ci i S K
重要度分配法
重要度 等级 说明 重要度 因子
直接影响系统使用安全和危 关键软件 及人员安全，或影响关键任 务完成的软件 不影响系统使用安全，但影 重要软件 响任务完成的软件 不影响系统使用安全和任务 一般软件 完成的软件
③ 对于每个 CSCI, 确定它的复杂度因子 (Wi), CSCI的复杂度越高, Wi值越高
④ 确定系统的任务持续时间 (T) ⑤ 确定系统任务持续期内, 每个CSCI的活动时 间(τi)
⑥ 计算系统的失效率调节因子(K)
⑦ 计算每个CSCI分配的失效率指标(λi)
复杂度分配法计算方法
失效率调节因子
当失效呈现指数分布时
F(t) = 1-exp (-t/MTTF) R(t) = exp (-t/MTTF)
平均失效间隔时间
定义(MTBF)
两次相继失效之间的时间间隔的均值 。
MTBF 在实际使用时通常是指当 n 很大时， 软件第n次失效与第n+1次失效之间的平均 时间
平均失效间隔时间
单位
失效次数/时间 失效次数/距离 失效次数/周期
例如
0.1次失效/CPU小时
失效率
在度量间歇性且不常发生的服务请求的可靠 性时, 可使用服务失效率(POFOD)
POFOD(Probability of failure on demand) 对于使用者提出的请求，系统无法提供服
需要时软件可用的概率
计算
MTTF MTTF Availabili ty MTTF MTTR MTBF
提要
3 1
软件可靠性度量参数
3 2
软件可靠性指标分配方法
原则和因素
基于功能进行分配 选定指标
考虑因素
系统总的可靠性指标 总的任务时间 CSCI数量 各CSCI的拓扑结构/操作剖面/关键等级/复
几种常见的参数
可靠度(Reliability) 失效概率(Failure Probability)
失效强度(Failure Intensity)
失效率(Failure Rate) 平 均 失 效 前 时 间 (MTTF, Mean Time To Failure) 平 均 失 效 间 隔 时 间 (MTBF, Mean Time Between Failures) 可用性(Availability)
MT BF
T2 T1 n 1
平均失效间隔时间
单位
时间
当量纲取距离时，可以用MDBF表示
量纲取周期时，可以用MCBF表示
是失效率的倒数
MTBF
1
平均失效间隔时间
MTBF = MTTF + MTTR
F (t ) P(T t )
与可靠度R(t)之间的关系
F (t ) 1 R(t )
失效强度
失效概率的密度函数
单位时间软件系统出现失效的概率
用f(t)表示
如果 F(t) 是可微分的 , 失效强度 f(t) 是 F(t) 关 于时间的一阶导数
dFt dR t f t dt dt
软件可靠性与安全性
第三部分
软件可靠性指标及其 分配
提要
3 1
软件可靠性度量参数
3 2
软件可靠性指标分配方法
参数与指标
可靠性度量参数
是可靠性定量化描述的数学属性
可靠性参数体系
是某种软件产品可靠性的参数的集合
可靠性度量指标
是软件某一可靠性参数的要求值
可靠性指标体系
是某种软件所有可靠性参数的要求值
可靠度
软件可靠性的基本定义
软件在规定条件下和规定时间内 , 完成规
定功能的概率 软件失效行为的概率描述
在 t ＝ 0 时系统正常的条件下 , 系统在时间
区间[0,t]内能正常运行的概率
用R(t)表示
Rt PT t
失效概率
软件在规定条件下和规定时间内 , 丧失规定 功能的概率 用F(t)表示
使用功能规模调节因子
可靠性影响因素
期望的 实现的
软件可靠性与安全性
C1 K C2 2 S K C 3 S 3 K C 4 S 4 K C 5 S 5 K
1 S
= 0.00025(8/12.2) = 0.000164 = 0.00025(1/12.2) = 0.000020 = 0.00025(4/12.2) = 0.000082 = 0.00025(4/12.2) = 0.000082
item1∩item2∩……∩itemn＝Φ
p
i 1
n
i
1
使用失效率指标
操作剖面分配法步骤
① 确定整个软件系统的可靠性需求(λs)
② 确定确定整个软件系统的操作剖面(PF)
③ 对于每个功能，分配可靠性需求(λi)
i
S
pi
重要度分配法前提
基于对软件失效影响认知来分配失效率, 将重 要度等级与维持系统运行并且保持故障防护 能力联系起来 对于确定的操作模式或CSCI, 如果其重要度等 级高, 应分配较低的失效率, 如果其重要度等 级较低, 应分配高一些失效率 如果必须为某项特定的操作模式分配特别低 的失效率, 就需要采用容错或其它失效缓解设 计技术 使用失效率指标
Mean Time To Repair (MTTR)
维修包括
确定并修正导致失效的缺陷
通过重新启动系统, 恢复系统服务
Mean Time To Restore (MTTR) Mean Time To Disruption (MTTD)
可用性
定义(Availability)
2
3
4
5
重要度分配法改进
需要考虑的问题
系统中各CSCI的规模(如: 功能的数量)可
能存在较大差别, 规模大的CSCI对系统可 靠性影响大 同一个CSCI中的功能, 重要度等级不是完 全一样的
改进重要度分配法步骤
① 确定整个软件系统的可靠性需求(λs)
② 确定整个软件系统的功能数量(N)
杂度
常用方法
顺序执行分配法
并行执行分配法
复杂度因子分配法
操作剖面分配法
重要度分配法
顺序执行分配法前提
软件的各个CSCI是顺序执行, 所有CSCI执行 时间之和等于系统任务执行时间
所有的CSCI都成功执行才能保证软件不失效 使用失效率指标
顺序执行分配法步骤
① 确定整个软件系统的可靠性需求(λs)
③ 对于每个功能, 确定它的重要度因子(Ci)
④ 确定系统的任务持续时间 (T)
⑤ 确定每个功能在系统任务期内活动时间(τi) ⑥ 计算系统的失效率调节因子(K) ⑦ 计算每个功能分配的失效率指标(λi) ⑧ 分级别累计每个CSCI的失效率指标(λcj)
指标分配的系统性考虑
分配与验证所选择的参数应保持一致
SF2: 477, 1048, 685, 396
SF3: 894, 1422
MTTFSF1 = 2594/7 = 370.57 MTTFSF2 = 2606/4 = 651.5 MTTFSF3 = 2316/2 = 1158
平均失效前时间
MTTF R x dx
0
② 确定整个软件系统的CSCI数量(N)
③ 对于每个CSCI, 分配可靠性需求(λi)
i S
并行执行分配法前提
软件的各个CSCI是并行执行, 但这些CSCI代 表了整个软件的一系列的功能 , 任何一个 CSCI 的执行不依赖于其他 CSCI 的执行结果 , 所有CSCI执行时间均等于系统任务执行时间 任何一个CSCI失效意味着整个软件系统失效
3
重要度分配法实例
计算系统失效率调节因子K
C1 1 C 2 2 C3 3 C4 4 C5 5 K T
=
83 12 45 (3)( 4) (1)(3)
5
= 12.2
重要度分配法实例
计算各 CSCI 非规格化失效率指标 ( 次失效 / 任 务小时 )
可靠性分配是贯穿软件开发周期的工作 , 逐 步细分
不同系统顶层的分配可采用不同的分配方法 分配的最小粒度可确定为可靠性测试中可独 立验证和度量的功能
一个功能从多个来源获得分配的指标时 , 可 选择最高要求的指标
指标分配的若干问题
接口和交互的考虑 需求与实现的颗粒度
在划分时考虑
失效率
软件在0~t时刻内没有发生失效的条件下, 在t 时刻软件系统的失效强度 又称为
条件失效强度 风险函数(hazard function)
用λ(t)表示
dFt f t dt t R t R t
失效率
失效率也是失效数与测试用例、操作事件或 操作时间总数的比
= 0.00025(1/12.2) = 0.000020
重要度分配法实例
规格化(次失效/任务小时) (0.00025/0.00036.67935) = 0.000111 = (0 000020)(0.67935) = 0 000014 = (0.000082)(0.67935) = 0.000056 = (0.000082)(0.67935) = 0.000056 = (0 000020)(0.67935) = 0 000014
重要度分配法计算方法
失效率调节因子
K
Ci i
i1
N
T
每个CSCI分配的失效率指标
Ci i S K
重要度分配法
重要度 等级 说明 重要度 因子
直接影响系统使用安全和危 关键软件 及人员安全，或影响关键任 务完成的软件 不影响系统使用安全，但影 重要软件 响任务完成的软件 不影响系统使用安全和任务 一般软件 完成的软件
③ 对于每个 CSCI, 确定它的复杂度因子 (Wi), CSCI的复杂度越高, Wi值越高
④ 确定系统的任务持续时间 (T) ⑤ 确定系统任务持续期内, 每个CSCI的活动时 间(τi)
⑥ 计算系统的失效率调节因子(K)
⑦ 计算每个CSCI分配的失效率指标(λi)
复杂度分配法计算方法
失效率调节因子
当失效呈现指数分布时
F(t) = 1-exp (-t/MTTF) R(t) = exp (-t/MTTF)
平均失效间隔时间
定义(MTBF)
两次相继失效之间的时间间隔的均值 。
MTBF 在实际使用时通常是指当 n 很大时， 软件第n次失效与第n+1次失效之间的平均 时间
平均失效间隔时间
单位
失效次数/时间 失效次数/距离 失效次数/周期
例如
0.1次失效/CPU小时
失效率
在度量间歇性且不常发生的服务请求的可靠 性时, 可使用服务失效率(POFOD)
POFOD(Probability of failure on demand) 对于使用者提出的请求，系统无法提供服
需要时软件可用的概率
计算
MTTF MTTF Availabili ty MTTF MTTR MTBF
提要
3 1
软件可靠性度量参数
3 2
软件可靠性指标分配方法
原则和因素
基于功能进行分配 选定指标
考虑因素
系统总的可靠性指标 总的任务时间 CSCI数量 各CSCI的拓扑结构/操作剖面/关键等级/复
几种常见的参数
可靠度(Reliability) 失效概率(Failure Probability)
失效强度(Failure Intensity)
失效率(Failure Rate) 平 均 失 效 前 时 间 (MTTF, Mean Time To Failure) 平 均 失 效 间 隔 时 间 (MTBF, Mean Time Between Failures) 可用性(Availability)