Резервирование аппаратурное

Надежность является одной из основных проблем современной техники. Благодаря совместным усилиям специалистов различного профиля, в том числе инженеров, математиков, экономистов, в настоящее время в этой области достигнуты значительные успехи. Для повышения надежности используются разнообразные методы, затрагивающие вопросы технологии, конструкции, структуры и правил эксплуатации технических систем. Одним из основных методов повышения надежности является введение избыточности, в частности, структурное (аппаратурное) резервирование. Структурное резервирование в течение длительного времени считалось универсальным методом, позволяющим создавать из ненадежных элементов сколь угодно надежные системы [89]. Однако при схемной реализации этот метод не является столь безукоризненным, как это следует из классических моделей надежности, прежде всего из-за наличия в элементах двух типов отказов, неидеальности переключателя резерва, перераспределения нагрузки при отказах отдельных элементов. Поэтому внимание разработчиков сложных систем в последние годы все чаще обращается к другим видам избыточности, в частности к временной. [c.3]

Нетрудно заметить некоторую аналогию между аппаратурной и временной избыточностью. Она проявляется, в частности, в том, что на временное резервирование можно распространить до некоторой степени существующую классификацию аппаратурного резервирования и выделить такие способы резервирования, как общее, групповое, раздельное, полное, частичное, целой и дробной кратности и т. д. При общем резервировании выделяемый резерв времени можно израсходовать на восстановление работоспособности любого устройства (элемента) системы. Раздельное резервирование характерно для так называемых многофазных систем, состоящих из нескольких последова-вательно соединенных устройств (фаз) с промежуточными накопителям и. Создавая запас продукции в своем выходном накопи- [c.6]

Для сравнения отметим, что при общем нагруженном аппаратурном резервировании целой кратностью с неограниченным восстановлением выигрыш надежности по Кпр имеет степенную зависимость от числа резервных блоков [38]. Линейная же зависимость выигрыша надежности по среднему времени наблюдается только при одном способе аппаратурного резервирования — общем ненагруженном, целой кратности. [c.47]

При сравнении временного резервирования с аппаратурным эквивалентное значение резерва времени находится из уравнения [c.48]

Этот факт можно истолковать следующим образом. Известно, что с увеличением времени выигрыш надежности в системе с аппаратурным резервом падает ( парадокс резервирования ) [62]. Рост эквивалента свидетельствует о том, что в кумулятивной системе он также падает, причем быстрее, чем в системе с восстанавливаемым аппаратурным резервом. [c.49]

Введение аппаратурного резерва позволяет значительно сократить резерв времени, требуемый для обеспечения необходимой вероят иости безотказного функционирования. С другой стороны, наличие сравнительно небольшого резерва времени позволяет уменьшить кратность резервирования аппаратуры и тем самым улучшить технико-экономические показатели системы. Этот вывод иллюстрируется такими цифрами. При 4 = 0,7 о = 10 ч вероятность 0,97 можно достигнуть введением либо двух резервных устройств в нагруженном режиме, либо резерва време- [c.76]

Сравним теперь временное резервирование с такими методами повышения надежности, как уменьшение интенсивности отказов К и аппаратурное резервирование. Для этого определим те значения резерва времени, которые оказываются эквивалентными некоторому уменьшению интенсивности отказов и введению аппаратурного резерва заданной кратности. При сравнении по критерию вероятности безотказного функционирования необходимо решить уравнение [c.123]

Для обеспечения высокой вероятности безотказного функционирования кроме резерва времени можно использовать и аппаратурный резерв. В результате установки дополнительных резервных каналов стабилизируется производительность системы и существенно уменьшается вероятность того, что реальная производительность станет меньше номинальной. Резервные каналы можно включать по схеме раздельного, скользящего (общего и группового) резервирования и пр. [c.155]

При небольших заданиях характеристики надежности т-канальной системы с резервом времени такие же, как в одноканальной системе без резерва времени с обш,им ненагруженным аппаратурным резервом кратностью т—1 [62]. В частности, начальное значение частоты отказов й(0, т)=0, что выполняется во всех резервированных системах. В этом отношении рассматриваемая здесь система в большей степени похожа на системы с аппаратурным резервом, чем на одноканальную систему с резервом времени, в которой начальное значение частоты отказов ни при каких значениях резерва времени не равна нулю. [c.173]

Сравнивая (5.5.5) с (5.4.19), нетрудно убедиться, что -канальная система без аппаратурного резерва и т-канальная система с раздельным резервированием каналов эквивалентны лишь при [c.180]

Рис. 5.17. Зависимости вероятности срыва функционирования восстанавливаемой многоканальной системы от коэффициента использования оперативного времени прп различном числе каналов без аппаратурного резервирования (---) и с ненагружен-

Сравнивая (5.8.7) с (5.4.19), можно сделать вывод о том, что при высокой кратности резервирования рассматриваемая система с аппаратурным резервом дробной кратности и постоянной интенсивностью отказов каждого канала оказывается эквивалентной по вероятности безотказного функционирования (т-Ь/г)-канальной системе, выполняющей задание того же объема. Это становится очевидным, если в формуле [c.197]

Увеличение кратности аппаратурного резервирования в системе (2 2) по сравнению с системой (2 1) снижает выигрыш надежности от введения резерва времени по Тср, а при больших и по таким показателям, как вероятность срыва функционирования и интенсивность отказов. Однако при малых к(з выигрыш надежности, напротив, увеличивается G<3 —от 3/2р до 2/р, а —от 1/р до 3/2р. Интенсивность отказов при увеличении Уз растет от нуля до 2Я,, как и в системе (2 1) (рис. 5.25). Частота отказов при небольших Ua имеет один максимум в точке [c.210]

При фиксированном frit зависимость вероятности невыполнения задания от p = Wa является монотонно возрастающей функцией лишь при малых fht (рис. 2.7). С увеличением nit монотонность нарушается вероятность Q ta, ta) растет лишь при увеличении р до некоторого ркр, а при р>ркр начинает уменьшаться. Такая зависимость (кстати, совершенно необычная для всех способов аппаратурного резервирования) объясняется тем, что с увеличением р пропорционально растет и абсолютное значение резерва времени, которого хватает не только для компенсации [c.35]

Относительное увеличение эквивалентов при замене нагруженного резерва на ненагруженный оказывается меньше возникающего при этом выигрыша надежности по вероятности отказа. Это различие более значительно при высоких кратностях аппаратурного резервирования. Например, при Л4=1 и р=10 изменение способа резервирования приводит к уменьшению вероятности отказа в 1,8 раза при росте у на 40%, если кратность резервирования /Па = 1, и в 2,3 раза при росте уна20%, если 1Па = 2. [c.49]

Рис. 2.31. Зависимости вероятнасти безотказного функционирования кумулятивной системы с общим нагруженным резервом от резерва времени при различных кратностях аппаратурного резервирования и различном минимальном времени выполнения задания.

Из приведенных в данной главе аналитических формул, числовых данных и примеров видно, что кумулятивные системы с необесценивающими отказами, допускающие перерывы в работе для восстановления работоспособности, при введении резерва времени обладают высокими показателями надежности, причем для достижения таких показателей вовсе не требуется большого резервного времени. Как правило, оно составляет лишь единицы, а иногда даже и доли процентов от основного. Однако, как и при других видах избыточности, улучшение надежности не происходит даром уменьшается реальная производительность системы, усложняются алгоритмы функционирования, а иногда и структура системы, предъявляются повышенные требования к ремонтному персоналу н всей системе обслуживания. Тем не менее временное резервирование может быть полезным в технических системах и успешно применяться вместо аппаратурного резервирования и других методов повы- шения надежности или в комбинации с ними. [c.79]

Ша), где P t, tp) определяется из (4.2.5) или (4.2.8), а P t, Ша) для различных вариантов резервирования может быть взято, например, из [38 или 62]. Эквиваленты, приведенные на рис. 4.6, рассчитывались в предположении, что в системе с временной избыточностью 1 = 0,Ih,. а в дублированной системе резерв либо-не восстанавливается (кривые J и 4), либо имеет то же время восстановления is=0,1 0, что и в сравниваемой системе (/ и 2). При расчете P t, гпа) использовались точные формулы из 38]. Из графиков видно, что при небольших kt эквивалентный резерв гфемени занимает значительную часть рабочего интервала. Поэтому может оказаться, что при таких ki целесообразнее применить аппаратурное [c.124]

При наличии ограничений одновременно на время каждого восстановления и на суммарное время простоя системы в ремонте эффективность временного резервирования существенно зависит от способа использования пополняемой и непополняемой составляющих резерва и соотношения между их значениями. Одновременна увеличивая обе составляющие, при правильном выборе пропорций между ними и в системе с комбинированным резервом времени удается довести показатели надежности до требуемого уровня при сравнительно небольших кратностях временного резервирования без применения аппаратурного резерва. [c.152]

Если объем задания таков, что с ним может справиться один канал, то все слагаемые в (5.4.19), кроме первого, равны нулю. Нетрудно заметить, что в этом случае т-канальная система в резервном времени имеет ту же вероятность безотказного функционирования, что и одноканальная с общим ненагруженньш аппаратурным резервом кратностью т—1 62], но более высокую, чем одноканальная система с нагруженным резервом той же кратностью. При кратности временного резервирования вероятность / i(4, t, т) многоканальной системы не зависит от величины оперативного интервала времени. Это значит, что в невосстанавливаемой системе резерв времени улучшает показатели надежности лишь до некоторого предела. Как только /,/ 168 [c.168]

Одним из способов поддержания стабильности производительности многоканальной системы и повышения эффективности использования резерва времени является создание аппаратурного резерва. Рассмотрим систему (рис. 5.14,а), в которой каждое основное устройство (канал) имеет по одному или более идентичных ему устройств в нагруженном или неиагруженном резерве. Резерв, приданый одному пз каналов нельзя использовать для резервирования других каналов. В отсутствие резерва времени логика возникновения отказов снстемы отражена на схе.ме, приведенной на рпс. 5.14,6 78 [c.178]

В заключение отметим, что многоканальная кумулятивная система является примером системы, в которой своеобразно сочетаются аппаратурная и временная избыточность. Избыточные каналы находятся здесь не в резерве, а работают, создавая всей системе запас производительности и, как следствие, резерв времени для выполнения задания. Проведенный анализ показывает, что многоканальные системы содержат в себе большие возможности повышения надежности и во многих случаях имеют значительно более высокие показатели, чем аналогичные системы с аппаратурным резервом. Это означает, во-иервых, что при разработке высоконадежных систем следует отдавать предпочтение системам с многоканальной структурой, а во-вторых, что при расчете показателей их надежности нельзя пользоваться формулами для резервированных систем (даже как приближенными), так как они могут привести к грубым ошибкам. [c.236]

Из графиков на рис. 6.3 видно, что внутренний резерв времени входного устройства, создаваемый благодаря накопителю, существенно уменьшает влияние этого устройства на вероятность безотказного функционирования системы, в особенности при больших Xii 3. Имея сравнительно небольшой запас производительности, в быстро восстанавливаемой системе можно обеспечить некоторый гарантированный уровень вероятности Qiita, а). Так, при Xi/fi = 0,001 запас в Ъ% позволяет удерживать вероятность срыва функционирования пз-за отказа временном резервировании увеличение задания неизменно приводило к уменьшению вероятности безотказного функционирования до нуля. Появление [c.242]

Блочный принцип построения системы в значительной степени определяет ее хорошую аппаратурную надежность, а наличие че-тырех-пяти запасных блоков позволяет обеспечивать высокий процент холодного резервирования. [c.6]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...