Opća rezervacija. Trajna rezervacija
Povećana pouzdanost kroz redundantnost opreme
Redundantnost je jedan od najčešćih i fundamentalnih načina za povećanje pouzdanosti i preživljavanja računarskih sistema. Međutim, redundantnost dolazi po cijenu značajnog povećanja veličine, težine i potrošnje energije.
To također otežava provjeru opreme i njeno održavanje. Budući da se broj kvarova povećava zbog povećanja broja opreme. Redundancija smanjuje nosivost opreme i povećava njenu cijenu.
Glavni parametar rezervacije je omjer rezervacije. Ovo je omjer broja rezervnih uređaja i broja radnih (primarnih) uređaja. Omjer redundancije je ograničen strogim ograničenjima u pogledu mase, dimenzija i potrošnje energije BCWS.
Postoje opšte i posebne rezervacije. Redundancija kompjutera u cjelini je generalna redundantnost. U ovom slučaju, glavni i rezervni ugrađeni računari rade paralelno.
Sa odvojenom redundantnošću, ugrađeni računar je podijeljen na zasebne podsisteme, od kojih su svaki ili neki od njih zasebno redundantni. Kada se koristi zasebna redundancija, može se razlikovati nekoliko nivoa redundanse:
1. Rezervacija za nivoe detalja
2. Redundantnost na nivou elementa
3. Redundantnost na nivou uređaja.
Trenutno je najčešća odvojena redundantnost redundantnost na nivou uređaja (RAM, procesor, čvrsti diskovi, itd.), budući da su moderni ugrađeni računari modularni, a redundantnost na nivou modula značajno povećava mogućnost održavanja.
Ovisno o načinu uključivanja rezervnog elementa ili on-board kompjutera, razlikuje se toplo i hladno sigurnosno kopiranje.
S vrućim stanjem pripravnosti, rezervni elementi rade pod istim uvjetima kao i glavni elementi i obavljaju sve svoje funkcije. Istovremeno se povećava potrošnja energije, a održavanje postaje složenije, jer je potrebno identificirati neispravne elemente i pravovremeno ih zamijeniti.
Kod hladnog backup-a, rezervni elementi ne rade ili rade pod svjetlosnim uvjetima. U ovom slučaju, rezervni element se aktivira samo ako glavni element pokvari. Hladna rezervna kopija troši manje energije, lakša je za održavanje, a elementi rezervne kopije ne troše svoje resurse. Međutim, kod hladnog backup-a potrebno je koristiti posebne prekidače koji omogućavaju rad rezervnog elementa. Uključivanje rezervnih elemenata može se desiti ručno ili automatski.
Hladna rezervna kopija se koristi samo na nivou velikih elemenata ili čitavih ugrađenih računara koristeći različite metode detekcije kvarova.
Hot standby se takođe može koristiti na dubljim nivoima koristeći redundantnost zasnovanu na većinskoj logici.
U stvarnoj opremi, hladna i vruća rezerva se obično koriste u različitim kombinacijama.
Pogledajmo različite metode rezervacije:
1. Rezervacija zasnovana na većinskoj logici.
Ova vrsta redundantnosti se koristi za vruće stanje pripravnosti elemenata ili čitavih kompjutera na brodu. Izlazni signali iz glavnog i svih rezervnih elemenata se konvertuju u jedan signal na većinskom elementu. U ovom slučaju se upoređuju svi signali, a ispravnim se smatra onaj koji se podudara s najvećim brojem puta (2 od 3, 3 od 5, itd.).
Prednosti logike većinske rezervacije:
2. Nema potrebe za otkrivanjem neispravnog elementa i prebacivanjem na rezervni.
3. Svi kvarovi su potisnuti.
Nedostaci:
1. Zapremina, težina i potrošnja energije opreme značajno se povećavaju.
2. Performanse se smanjuju, jer su većinski elementi povezani u seriju sa glavnim elementima računarskog sistema.
3. Nema indikacija neispravnih uređaja, što smanjuje mogućnost održavanja.
4. Sistem propada kada još ima dobrih elemenata, jer većinski element ne može donijeti ispravne odluke ako ima više neuspjelih nego dobrih.
Kod ove vrste redundantnosti, nakon svakog redundantnog elementa nalazi se detektor greške koji bilježi neslaganje između rezultata rada glavnog i rezervnog elementa. Ako se otkrije neusklađenost, pokreće se dijagnostički program koji utvrđuje koja jedinica je otkazala i isključuje je iz rada dok se greška ne otkloni.
Šematski, takav dijagram povezivanja izgleda ovako:
Ovdje Ao i Ap čine prvi blok računarskog sistema, pri čemu je Ao glavni element, a Ap rezervni. Oba ova elementa, osim ako je jedan od njih neispravan, imaju iste izlaze.
Vo i Vr – čine drugi blok. Izlazi ovih elemenata su također identični.
Signali glavnog i pomoćnog elementa se kombinuju pomoću logičkog elementa „ili“ tako da kada se neispravni element isključi iz rada, signal i dalje stiže u oba kanala.
Slično, možete primijeniti rezervacije za tri, četiri i tako dalje elementa. Istovremeno se povećava vjerovatnoća rada bez kvarova, međutim potrošnja energije, dimenzije, težina se značajno povećavaju, a struktura računarskog sistema i programiranje za njega postaju sve komplikovaniji.
Prednosti redundancije sa detektorom kvara:
1. Verovatnoća neometanog rada računarskog sistema značajno se povećava.
2. Manje redundantnih elemenata nego kada se koristi logika većinske redundancije.
3. Povećava se održivost, jer se tačno zna koji element je pokvario
4. Detektor greške ne utiče na tokove informacija i ne umanjuje performanse računarskog sistema, jer je povezan paralelno u odnosu na uređaje koji se testiraju.
Nedostaci:
1. Ako se otkrije greška, potrebno je prekinuti rad glavnog softvera kako bi se otkrio neispravan element i isključio iz rada.
2. Softver postaje složeniji, jer je potreban poseban program za otkrivanje neispravnih elemenata.
3. Sistem ne može otkriti grešku ako pokvare i primarni i rezervni element.
3. Redundantnost zasnovana na postepenoj degradaciji računarskog sistema.
U ovom slučaju, ako su svi elementi računarskog sistema u dobrom stanju, oni su potpuno funkcionalni, a svaki element obavlja svoju funkciju. Međutim, ako barem jedan element pokvari, odmah se pokreće dijagnostički program koji utvrđuje koji element je pokvario i eliminira ga iz rada. U ovom slučaju, funkcije koje je izvršio neispravni element se redistribuiraju između radnih elemenata uz održavanje cjelokupne funkcionalnosti, smanjenjem obima obrađenih informacija ili smanjenjem funkcionalnosti uz održavanje volumena obrađenih informacija.
Budući da su kompjuterski sistemi na vozilu dizajnirani za maksimalno opterećenje, što se javlja prilično rijetko, ovaj metod redundantnosti značajno povećava pouzdanost, bez značajnih troškova.
Prednosti:
1. Povećava se izdržljivost računarskog sistema.
2. Dimenzije, težina i potrošnja energije se ne povećavaju.
3. Povećava se održivost, jer se tačno zna koji element je pokvario.
4. Specijalizovani elementi koji analiziraju signale elemenata nisu potrebni, te se stoga čitav računarski sistem može razviti na standardizovanoj opremi.
Nedostaci:
1. Softver postaje složeniji, jer je potrebno implementirati algoritme koji prate zdravlje elemenata računarskog sistema i redistribuiraju zadatke nakon kvara jednog ili više elemenata
2. Kada elementi računarskog sistema pokvare, količina obrađenih informacija ili funkcionalnost se smanjuje.
3. Redundantnost je moguća samo na nivou procesorskih modula i računara.
4. Održavanje postaje skuplje, jer je potrebno zamijeniti cijele jedinice i računare.
Ovo su glavne metode redundancije korištenjem opreme. Obično se u stvarnoj opremi koriste u različitim kombinacijama, u zavisnosti od traženog rezultata, stepena potrebne pouzdanosti i preživljavanja pojedinih elemenata računarskog sistema i čitavog kompleksa u celini.
POGLAVLJE V. REDUKCIJA SISTEMA
Jedan od temeljnih zadataka teorije pouzdanosti je zadatak razvoja metoda za povećanje pouzdanosti sistema. Ova metoda je redundantnost sistema.
Rezervacija - metoda povećanja pouzdanosti objekta uvođenjem redundancije.
Redundantnost - dodatna sredstva ili sposobnosti iznad minimuma potrebnih da bi objekat izvršio određene funkcije.
Razlikuju se sljedeće vrste redundancije:
1.Privremeni višak . Osigurava da objekt koristi višak vremena za izvođenje određenih funkcija. Odnosno, sa ovom vrstom redundancije, određene funkcije mogu biti izvršene od strane objekta, općenito govoreći, u kraćem vremenskom periodu. Primjer: Digitalni računar može kontinuirano obavljati brojne zadatke, ali da bi se povećala pouzdanost, može se izvršiti dijagnostika kvarova.
2.Informacijska redundantnost . Uključuje korištenje suvišnih informacija. Na primjer:
a) ponavljanje slanja poruke u kanalu sa smetnjama u cilju povećanja pouzdanosti prenosa informacija,
b) zadržavanje dodatnog broja značajnih cifara u proračunima,
c) suvišno kodiranje otporno na buku,
3.Učitavanje redundantnosti javlja se kada objekt radi u načinu lakšem od normalnog. Na primjer: faktor opterećenja elementa Kn< I.
4.Strukturna redundantnost je da objekat uključuje suvišne elemente. Na primjer, digitalno računalo obično uključuje nekoliko ulaznih i izlaznih uređaja.
§ 5.1 Klasifikacija metoda redundancije
Radi praktičnosti, dogovorićemo se u budućnosti da govorimo o rezervisanju elementa, podrazumevajući pod rečju i sam element i bilo koji deo sistema, uključujući ceo sistem.
Dajemo sljedeće definicije.
Glavni element - minimalni element neophodan za osiguranje funkcionalnosti sistema.
Rezervni element - element dizajniran da osigura operativnost sistema u slučaju kvara glavnog elementa. Skup glavnih i njegovih rezervnih elemenata nazvat će se rezervna grupa.
Primjer: Digitalno računalo sa nekoliko ulaznih i izlaznih uređaja. Jedan ulazni i jedan izlazni uređaj su glavni elementi, drugi ulazni i izlazni uređaji su rezervni. Svi ulazni i izlazni uređaji su dvije redundantne grupe.
Rezervna grupa - ovo je ukupnost glavnog elementa i svih njegovih rezervnih.
Klasifikacioni znak | Vrsta rezervacije |
||
Korištenje neuspjelog elementa (primarni ili rezervni) | Sigurnosna kopija s oporavkom |
||
Sigurnosna kopija bez oporavka |
|||
Metoda za omogućavanje rezervnog elementa | Opća rezervacija |
||
Zasebna rezervacija |
|||
Šema za spajanje rezervnog elementa | Konstantna redundancija (pasivno) |
||
Rezervacija zamjenom (aktivna) |
|||
Status rezerve (za aktivne metode rezerve | Istovarena (hladna) rezerva |
||
Napunjena (vruća) rezerva |
|||
Lagana (topla) rezerva |
|||
Raspodjela opterećenja između neispravnih elemenata (za metode pasivne redundanse) | Sa konstantnim opterećenjem |
||
Sa preraspodjelom opterećenja |
|||
Fiksacija rezerve (za metode aktivne rezerve) | Fiksna rezervacija |
||
Rolling reservation |
|||
Ujednačenost rezervacije | Homogena rezervacija |
||
Mješovita rezervacija |
Ako se glavni ili rezervni element vrati nakon kvara, redundantnost će biti vraćena. Inače - nema oporavka.
Opća rezervacija - kada je obezbeđena rezerva u slučaju kvara celog sistema u celini (Sl. 40).
Zasebna rezervacija - kada je obezbeđena rezerva u slučaju kvara pojedinih elemenata objekta ili njihovih grupa (vidi sliku 41).
Primer: ETsVM+EDSVM - opšta redundantnost.
ulazni uređaj+ulazni uređaj, AU+AU, OU+UU,ZU+ZU,
izlazni uređaj + izlazni uređaj - odvojena redundantnost.
Trajna rezervacija - redundantnost, u kojoj rezervni elementi sudjeluju u funkcioniranju objekta zajedno s glavnim. Blok dijagram trajne rezervacije prikazan je na sl. 40
Rezervacija zamjenom - redundantnost, u kojoj se funkcije glavnog elementa prenose na rezervni tek nakon kvara glavnog elementa. Blok dijagram je prikazan na slici 42 (opcija a) - zasebna redundantnost, opcija b) - opšta redundantnost).
Primjer: Digitalni računar ima nekoliko izlaznih uređaja (ADC). Ako se informacije izlaze na sve odjednom (ADC), onda imamo stalnu redundantnost. Ako su rezervni ADPU-ovi povezani tek nakon što glavni otkaže, onda imamo redundantnost zamjenom.
U redundantnosti zamjenom, pojava kvara elementa uzrokuje restrukturiranje sistema. Ovo restrukturiranje se provodi pomoću prekidača koji isključuju neispravne elemente i povezuju funkcionalne.
Postoje dvije vrste trajne rezervacije:
1. Sa konstantnim opterećenjem kada se, u slučaju kvara jednog ili više elemenata rezervne grupe, opterećenje preostalih uslužnih elemenata ne mijenja.
Primjer: Kada su glavni i rezervni ADPU stalno povezani i na svaki od njih izlazi isti materijal, uređaji za prikaz.
2. Sa preraspodjelom opterećenja kada, ako barem jedan element rezervne grupe otkaže, opterećenje na elementima koji ostaju u funkciji se mijenja.
Primjer: U nedostatku kvarova, bušene kartice se unose jednolično sa više ulaznih uređaja. Ako barem jedan ulazni uređaj pokvari, opterećenje preostalih se povećava.
Ovisno o stanju sigurnosnih elemenata prije puštanja u rad, aktivni backup se dijeli na nekoliko tipova:
1. Napunjena rezerva- kada su rezervni elementi u istom režimu kao i glavni element.
2. Istovarena rezerva- kada su rezervni elementi isključeni. Do trenutka uključivanja rezervni ne mogu otkazati.
3. Lagana rezerva- kada su rezervni elementi u manje opterećenom okruženju od glavnog. Dok čekaju, rezervni elementi mogu pokvariti, ali s manjom vjerovatnoćom od primarnog elementa.
Očigledno, laka rezerva je najopštija vrsta aktivnih rezervi, budući da se 1. i 2. dobijaju kao djelimične od lakših.
Fiksna rezervacija - redundantnost zamjenom, u kojoj je mjesto priključka svakog rezervnog elementa strogo unaprijed određeno (Sl. 42a).
https://pandia.ru/text/78/494/images/image005_73.gif" width="77" height="25 src=">
nepopravljiv sistem
elementi (primarni i rezervni) su podjednako pouzdani i funkcija pouzdanosti =
Uporedićemo pouzdanost redundantnih i neredundantnih sistema prema indikatoru
https://pandia.ru/text/78/494/images/image008_44.gif" width="114" height="28 src="> - funkcije pouzdanosti redundantnog i neredundantnog sistema.
§ 5.2 Pouzdanost sistema sa opterećenom aktivnom redundantnošću i pasivnom redundantnošću bez raspodjele opterećenja
Neka sistem sadrži N serijski povezanih glavnih elemenata.
1. Opći slučaj rezervacije
https://pandia.ru/text/78/494/images/image010_42.gif" width="344" height="386 src="> Razmotrimo vremenski dijagram funkcionisanja redundantnog sistema u posebnom slučaju N =2, M=1 Prikazan je na slici 45. Prikazuje vreme rada do kvara n-tog elementa u m-toj rezervnoj grupi, u opštem slučaju 
A) Razmotrite slučaj aktivna rezervacija.
Nađimo funkciju pouzdanosti sistema. Može se vidjeti da je njegov blok dijagram pouzdanosti serijski paralelan i da ima M+1 paralelno povezanih grupa, od kojih svaka sadrži N elemenata. Zatim iz (4.25) pouzdanost redundantnog sistema
gdje će se https://pandia.ru/text/78/494/images/image015_29.gif" width="49" height="28 src="> odrediti iz (5.1)
Iz (5.1) slijedi:
1. Pouzdanost sistema ne zavisi od redosleda uključivanja rezervnih elemenata.
2. Pouzdanost sistema u trenutku t određena je vrijednostima pouzdanosti elemenata u istom trenutku t i potpuno je nezavisna od toga kako se pouzdanost promijenila prije vremena.
3. Pouzdanost redundantnog sistema je veća od pouzdanosti neredundantnog sistema. Zaista lako provjeriti
Gdje je vrijeme rada do otkaza, m je broj rezervne grupe, n je broj elementa u rezervnoj grupi
Zadatak 1. Neka se specificira pouzdanost elementa i potrebno je odrediti takav M broj grupa rezervnih elemenata pri kojem pouzdanost redundantnog sistema neće biti niža od https://pandia.ru/text/78/494/images /image019_21.gif" width="87" height=" 28">
https://pandia.ru/text/78/494/images/image021_22.gif" width="212" height="31 src=">
https://pandia.ru/text/78/494/images/image023_20.gif" width="193" height="52 src=">
https://pandia.ru/text/78/494/images/image006_62.gif" width="52 height=29" height="29">.gif" width="87" height="28">
https://pandia.ru/text/78/494/images/image022_17.gif" width="303" height="31 src=">
https://pandia.ru/text/78/494/images/image026_18.gif" width="199" height="32 src=">
Sistem ima N rezervnih grupa, od kojih svaka sadrži 1 primarni i N rezervni element. U nastavku ćemo uslovno smatrati glavni element kao nulti rezervni element (u rezervnoj grupi). Razmotrimo vremenski dijagram funkcionisanja redundantnog sistema u posebnom slučaju N=2, M=1 (vidi sliku 42-a). To je prikazano na sl. 46.
 |
A) Razmotrite slučaj aktivna rezervacija .
Nađimo funkciju pouzdanosti sistema. Njegov blok dijagram pouzdanosti će biti serijski paralelan, sadržavati N serijski povezanih grupa, od kojih svaka sadrži M+1 paralelno povezanih elemenata. Od (4.26)
https://pandia.ru/text/78/494/images/image006_62.gif" width="52" height="29 src="> funkcija pouzdanosti elementa.
b) Za slučaj pasivna redundantnost bez preraspodjele opterećenja dijagrami će biti slični na sl. 46 i odredit će se iz (5.2). Iz (5.2) slijede zaključci koji su slični onima datim gore za slučaj opšte rezerve. Iskoristite rezervaciju
https://pandia.ru/text/78/494/images/image031_15.gif" width="236" height="35 src=">
5.3 Pouzdanost sistema sa neopterećenom aktivnom redundantnošću
Za neopterećenu rezervu, pretpostavit ćemo da se pouzdanost rezervnih elemenata ne smanjuje kada nisu u funkciji. Sjetit ćemo se i pretpostavki iznesenih ranije.
1. Opći slučaj rezervacije
Razmotrimo slučaj opšteg redundantnog sistema koji se sastoji od N glavnih elemenata povezanih u seriju. Struktura redundantnog sistema biće slična onoj na Sl. 44. Razmotrimo vremenski dijagram funkcionisanja redundantnog sistema u posebnom slučaju N=2, M=1 (vidi sliku 42-b). To je prikazano na sl. 47.
 |
Vrijeme kvara sistema:
https://pandia.ru/text/78/494/images/image034_18.gif" width="124" height="33 src=">, što neće zavisiti od M pošto su elementi (primarni i rezervni) podjednako pouzdani i brojčani elementi u grupi serijski povezanih glavnih i pomoćnih elemenata su isti i = N.
https://pandia.ru/text/78/494/images/image036_16.gif" width="495" height="33 src="> (5.5)
1. dobitak u pouzdanosti
2. ne zavise od redosleda povezanih rezervnih grupa
3. Iz (5.5) proizlazi da je za slučaj neopterećene rezerve, za razliku od opterećene, funkcija pouzdanosti redundantnog sistema u trenutku t određena vrijednostima funkcija pouzdanosti elemenata na interval , odnosno predistorija rada.
Uporedimo napunjene i neopterećene aktivne rezerve. Teško je izvršiti kvantitativno poređenje (5.1) i (5.5), pa ćemo se ograničiti na kvalitativne zaključke.
Vrijeme do otkazivanja sistema:
-
https://pandia.ru/text/78/494/images/image011_38.gif" width="35" height="25 src="> vrijeme prije otkazivanja n-tog elementa m-te grupe rezervnih elemenata.
-
https://pandia.ru/text/78/494/images/image039_13.gif" width="223 height=52" height="52"> tj.
i zbog toga , neopterećena rezerva je pouzdanija od napunjene .
2. Slučaj posebne rezervacije
https://pandia.ru/text/78/494/images/image042_12.gif" width="104" height="35 src=">
Redundantna funkcija pouzdanosti sistema:
https://pandia.ru/text/78/494/images/image044_12.gif" width="119" height="52 src=">
Odnosno, tok kvarova elemenata u n-toj rezervnoj grupi sličan je toku kvarova za MVE. Tada iz (3.7)
https://pandia.ru/text/78/494/images/image046_12.gif" width="52" height="29 src="> - funkcija raspodjele vremena do otkazivanja elementa.
Zamjenom (5.7) u (5.6) dobijamo
(5.8)
Uporedimo utovarene i istovarene rezerve na kvalitativnom nivou.
Vrijeme do otkazivanja sistema:
-za napunjenu aktivnu rezervu
https://pandia.ru/text/78/494/images/image011_38.gif" width="35" height="25 src="> - vrijeme prije otkazivanja m -tog elementa u n -toj rezervnoj grupi .
- za neopterećenu aktivnu rezervu
https://pandia.ru/text/78/494/images/image050_12.gif" width="215" height="52 src=">
tj.gif" width="77" height="25">, ako je isto za utovarene i neopterećene rezerve.
§ 5.4. Poređenje pouzdanosti sistema sa aktivnom učitanom i neopterećenom redundantnošću
Teško je napraviti kvantitativno poređenje funkcija pouzdanosti, pa ćemo se ograničiti na kvalitativne zaključke i napraviti poređenje na nivou poređenja vremena rada prije kvara sistema.
1. Opća rezervacija
Za napunjeno rezerva
Gif" width="251" height="61 src=">
Očigledno je da. i stoga je neopterećena rezerva pouzdanija od napunjene.
2. Zasebna rezervacija
Za napunjeno rezerva
Za neispunjenu rezervu
Očigledno, jer uvek 
tj. neopterećena rezerva je pouzdanija od napunjene.
Imajte na umu da ovaj zaključak vrijedi za svima metode aktivne redundanse, uključujući i neapsolutno pouzdane prekidače, ako DIV_ADBLOCK253">
Nađimo funkciju pouzdanosti sistema za slučaj general redundantnost sistema koji sadrži N elemenata povezanih u seriju (slika 44)
Dijagram rada sistema za slučaj N=2 i M=1 će biti isti kao na sl. 47, samo dok se funkcionalna grupa rezervnih elemenata ne poveže na mjesto neispravne grupe glavnih ili rezervnih elemenata ona će biti u laganom stanju, u kojem elementi otkazuju s manjom vjerovatnoćom nego u radnom stanju.
Radi jednostavnosti rasuđivanja, ali ne na račun općenitosti (zbog činjenice da su glavni i rezervni elementi podjednako pouzdani), pretpostavljamo da brojevi grupa rezervnih elemenata odgovaraju redoslijedu kojim su povezani. .
Označimo:
Vrijeme kvara (M - 1) grupe rezervnih elemenata
Vrijeme kvara M -te grupe rezervnih elemenata = vrijeme kvara sistema.
Imajte na umu da su vremenski zavisni, jer zavise od trenutka prelaska m-te grupe m=1,M rezervnih elemenata iz lakog stanja u radno, tj.
Funkcija pouzdanosti sistema:
https://pandia.ru/text/78/494/images/image070_8.gif" width="363" height="42 src="> (5.7)
https://pandia.ru/text/78/494/images/image072_8.gif" width="226" height="44 src=">
https://pandia.ru/text/78/494/images/image074_7.gif" width="314" height="38 src="> (5.8)
gdje https://pandia.ru/text/78/494/images/image076_6.gif" width="39" height="19">
- vjerovatnoća da M-ta grupa, odnosno element ove grupe neće otkazati u intervalu, pod uslovom da nije bilo kvara prije trenutka kvara.
To jest, (5.7), (5.8) određuje kroz . Slično se određuje kroz, itd. kroz - funkciju distribucije grupe osnovnih elemenata.
§ 5.5. Utjecaj skale redundancije na pouzdanost sistema
Rezerva može obuhvatiti ili pojedinačne glavne elemente, ili više glavnih elemenata, ili sve glavne elemente sistema. Nivo na kojem se vrše rezervacije naziva se skala rezervacije. Što je veći dio glavnih elemenata sistema pokriven jednom rezervom, to je veća skala rezervacije. Što je više grupa rezervnih kopija, to je manja skala rezervne kopije.
Razmotrimo utjecaj skale redundancije na pouzdanost sistema sa apsolutno pouzdanim i apsolutno nepouzdanim prekidačem.
1. Apsolutno pouzdan prekidač.
Pokažimo da povećanje skale redundancije dovodi do smanjenja pouzdanosti sistema. Odnosno, sekvencijalna kombinacija rezervnih elemenata koji pripadaju različitim rezervnim grupama (slika 49 a, b) dovodi do smanjenja pouzdanosti.
 |
Pre nego što pređemo na dokaz, napominjemo da je dovoljno dokazati formulisanu tvrdnju za slučaj rezervisanja dva glavna elementa sa dva rezervna sa različitim razmerama (Sl. 48-b). -ti elementi rezervnih grupa, grupa glavnih i rezervnih elemenata, dobijeni u prethodnom koraku spajanja, mogu se smatrati jednim elementom. Odnosno, potrebno je i dovoljno da pokažemo da redundantnost element po element (slika 49-a) pruža veću pouzdanost od opće redundance (slika 49-b).
a) aktivna učitana redundantnost
Za element po element rezervacija (Sl. 49a) iz (5.2)
https://pandia.ru/text/78/494/images/image089_7.gif" width="12" height="23 src=">.gif" width="384" height="37 src=">. gif" width="478" height="38 src=">
https://pandia.ru/text/78/494/images/image095_7.gif" width="212" height="38 src=">
Odnosno, povećanje skale redundancije dovodi do smanjenja pouzdanosti.
b) aktivna neopterećena rezervacija
Za redundantnost element po element (slika 49a)
https://pandia.ru/text/78/494/images/image097_5.gif" width="349" height="41 src=">
Za komparativnu analizu treba uzeti u obzir sve moguće odnose između vremena kvara glavnog i rezervnog elementa.
Neka https://pandia.ru/text/78/494/images/image101_6.gif" width="239" height="25">
Neka DIV_ADBLOCK255">
https://pandia.ru/text/78/494/images/image105_5.gif" width="115" height="25 src=">
itd. Ako analiziramo sve slučajeve, dobićemo 
Otkud to sledi odvojena redundantnost je pouzdanija .
Imajte na umu da dokazani rezultat vrijedi za bilo koji zakon o pouzdanosti. To se fizički može objasniti činjenicom da se kod odvojene redundancije kvar glavnog elementa nadoknađuje samo jednim rezervnim elementom, a ne grupom rezervnih elemenata, kao u slučaju opšte redundanse, tj. racionalna potrošnja rezervnih elemenata.
2. Nije apsolutno pouzdan prekidač.
a) Razmotrite slučaj opšte aktivne napunjena rezerva (sl. 50)
U odnosu na svaki element redundantnih grupa, prekidači će se ponašati kao serijski povezani element. Pod pretpostavkom da su svi N prekidači u rezervnim grupama podjednako pouzdani, dobijamo
Upoređujući (5.2) i (5.12), dobijamo sličan zaključak.
Iznad smo zaključili da je kod apsolutno pouzdanog prekidača najveća pouzdanost redundantnosti osigurana uz najmanju skalu redundancije od 5 serijski povezanih elemenata.
Sa smanjenjem skale redundancije, nepouzdanost sistema zbog neapsolutne pouzdanosti prekidača će se povećati, a nepouzdanost samog sistema zbog smanjenja skale redundancije će se smanjiti. Stoga će postojati određena optimalna skala rezervacije na kojoj je lijevo">
1. Napunjena rezerva . Razmotrimo vremenski dijagram funkcionisanja redundantnog sistema u posebnom slučaju N=2, M=1. To je prikazano na sl. 53.
 |
Funkcija pouzdanosti
https://pandia.ru/text/78/494/images/image118_4.gif" width="47" height="28 src="> - broj neuspjelih elemenata po .
2. https://pandia.ru/text/78/494/images/image120_4.gif" width="136" height="29">. Ovo proizilazi iz činjenice da se kod kliznog rezerviranja svi rezervni elementi u potpunosti koriste, tj. Do kvara sistema dolazi nakon što ne preostane niti jedan rezervni element, a glavni otkaže.U slučaju odvojene redundanse može doći do nedovoljnog korištenja rezervnih elemenata, zbog činjenice da kvar rezervne grupe uzrokuje kvar sistema. U ovom slučaju, neki od rezervnih elemenata u drugim rezervnim grupama mogu biti nedovoljno iskorišteni.
Upotreba klizne rezervacije u praksi ograničena je složenošću sklopnih uređaja.
Sa apsolutno pouzdanim prekidačem i sa istim brojem rezervnih elemenata, klizna rezervacija ima veću pouzdanost od zasebne i, još više, općenite, stoga je potrebno težiti korištenju klizne rezervacije.
Ograničenja:
Kada se implementira u softveru, nema ograničenja za prekidače;
Kod hardverske implementacije postoji, jer pored funkcije preklapanja, prekidaču je dodatno dodeljena funkcija identifikacije neispravnog elementa.
§5.8. Sigurnosna kopija s oporavkom
U praksi, kako bi se povećala pouzdanost, oni često pribjegavaju obnavljanju redundantnih sistema. U ovom slučaju, za najopštiju situaciju, može se dati sljedeći dijagram sistema (u uobičajenom smislu)
https://pandia.ru/text/78/494/images/image122_4.gif" width="133" height="30">(Ovdje pretpostavljamo da to ne zavisi od t.
Tada se graf prijelaza sistema iz stanja u stanje može predstaviti u obliku slike 55. To je usmjereni graf.
U opštem slučaju (sa proizvoljnim brojem rezervnih elemenata), proces smrti i reprodukcije (koji je markovski) može se koristiti za opisivanje ponašanja sistema. Ograničenje Markovljevog svojstva ovdje nije izvedeno.
Na osnovu prijelaznog grafa kompilira se sistem diferencijalnih jednadžbi koristeći sljedeće pravila:
Sistem sadrži onoliko diferencijalnih jednačina koliko ima stanja analiziranog sistema (vrhova grafa)
Lijeva strana i -te jednačine sistema sadrži https://pandia.ru/text/78/494/images/image126_5.gif" width="39" height="29 src="> vjerovatnoću i -to stanje, a desno - onoliko pojmova koliko ima lukova grafa povezanih sa i -tim stanjem.
Svaki pojam predstavlja proizvod intenziteta prijelaza u ili iz i-tog stanja i vjerovatnoće stanja iz kojeg luk izlazi. Ako je luk usmjeren na i-to stanje, tada se termin uzima sa znakom “+”, ako dolazi iz i-tog stanja, onda sa znakom “-”.
https://pandia.ru/text/78/494/images/image128_4.gif" width="33" height="23"> može se uraditi pomoću Laplaceove transformacije, svodeći sistem diferencijalnih jednadžbi na sistem algebarskih Vjerojatnost operativnog stanja u ovom trenutku ili faktor dostupnosti:
https://pandia.ru/text/78/494/images/image130_3.gif" width="157 height=23" height="23"> A sistem diferencijalnih jednadžbi ide u sistem algebarskih jednadžbi. , od (4.11 )
https://pandia.ru/text/78/494/images/image132_3.gif" width="180" height="34 src="> (5.17)
§ 5.9 Rezerva većine
Ova metoda se također naziva metodom rezervacije glasanja. Svoje ime duguje prisustvu posebnog elementa u rezervnim grupama, koji se naziva element većine ili element glasanja (element kvoruma).
Većinska rezervacija se široko koristi u diskretnim (digitalnim) sistemima, uključujući računarstvo.
Neka sistem ima rezervnu kopiju koji se sastoji od N elemenata povezanih u seriju u smislu pouzdanosti (slika 56-a). Svaki element sistema je diskretan, stvarajući 0 ili 1 u zavisnosti od 0 ili 1 na izlazu. Da bismo to odredili, pretpostavimo da u radnom stanju, 0 na izlazu odgovara 0 na ulazu, a 1 na izlazu odgovara 1 na ulazu.
Primjer takvog sistema bi bio sklop koji odlaže prednji dio (pozadi ili prednji) impulsa jedinične amplitude za vrijeme ³ t. Za mali t, takav sklop se može implementirati korištenjem logičkih elemenata tipa “AND-NE”, od kojih svaki daje kašnjenje za vrijeme t0. Tada broj elemenata “I-NE” mora biti paran i odabran iz uslova 1. klasa" href="/text/category/1_klass/" rel="bookmark">1. klasa: sa pojedinačnim vezama (Sl. 56 c)
Svaki glavni element sistema zamjenjuje se rezervnom grupom koja se sastoji od neparnog broja M ulaznih elemenata i jednog većinskog elementa (ME). Kao ulazni elementi obično se koriste elementi slični glavnim.
Većinski element implementira u opštem slučaju funkciju
https://pandia.ru/text/78/494/images/image135_2.gif" width="91" height="24"> - signal na izlazu mth ulaznog elementa.
Upor je prag za aktiviranje većinskog elementa.
Y - izlazni signal rezervne grupe.
 |
.
 |
b) Prilagodljiva većinska rezerva
Omogućava vam da uzmete u obzir kvarove ulaznih elemenata. Ovo se postiže činjenicom da je u (5.13) am=var (0 ili 1) i Upor=var. Rezervna grupa će izgledati kao na slici 60. Ulazni elementi se isključuju u paru. U ovom slučaju, Uthr se mijenja
2. razred" href="/text/category/2_klass/" rel="bookmark">2. razred (sa više priključaka) Slika 54 d.
Ova metoda većinske rezerve omogućava smanjenje zahtjeva pouzdanosti za većinski element, koji se mora ispuniti s neprilagodljivom većinskom rezervom.
Dajemo proračun pouzdanosti 1. rezervne grupe. Ona je operativna kada (pod uslovom da su u funkciji ulazni elementi 2. rezervne grupe) kada je najmanje
izlazi većinskih elemenata će imati ispravan signal
Za povećanje pouzdanosti složenih sistema i pojedinačnih objekata postoje četiri glavna načina:
1) povećanje pouzdanosti elemenata sistema. Ovo je jednostavan i lak način, ali da biste ga koristili, potrebne su vam pouzdanije komponente. Ali čak i ako su dostupni, uvijek su mnogo skuplji od prethodnih i potrebna je ekonomska računica;
2) konstruktivne mjere za povećanje pouzdanosti (na primjer, prigušivanje mogućih vibracija, prelazak sa statički neodređene strukture na statički odredivu, sve vrste zaštitnih premaza sa tvrdim metalom, polimerima itd.). Ovaj put je povezan sa tehnologijom mašinstva i takođe može biti predmet posebnog proučavanja u teoriji pouzdanosti;
3) radikalnu promjenu principa rada sistema za ovu svrhu. Povezan sa stvaranjem nove tehnologije, ovo je kvalitativni iskorak u razvoju ove industrije - proizilazi iz ekonomske neisplativosti dosadašnjih inženjerskih rješenja.
4) uvođenje raznih vrsta viška.
Redundantnost je dodatna sredstva i mogućnosti iznad minimuma potrebnih da bi objekat izvršio određene funkcije
Metoda povećanja pouzdanosti objekta uvođenjem redundancije je redundantnost.
Postoji nekoliko metoda za povećanje pouzdanosti kroz redundantnost. Postoje rezervacije:
Strukturni (redundantnost u strukturi - u broju elemenata sistema);
Redovno (redundantnost u režimima rada - u broju elemenata sistema);
Privremeno
funkcionalan,
Informativno
I niz drugih.
Najveći interes je strukturna, ili kružna, redundantnost, koja uključuje upotrebu redundantnih elemenata strukture objekta.
1) Prema metodama, rezervacija može biti opšta ili odvojena (slika 6.1).
Slika 6.1 - Klasifikacija metoda rezervacije
1.1) Opća redundantnost - cijeli objekat, aparat ili sistem u cjelini su redundantni (slika 6.2):
Slika 6.2 - Opća rezervacija
1.2) Odvojena redundantnost - pojedinačni elementi sistema su redundantni (slika 6.3). Odvojena redundantnost je korisna kada postoji veliki broj uređaja i povećanje broja.
Slika 6.3 – Odvojena redundantnost
Stopa rezervacije naziva se omjer broja rezervnih elemenata i broja glavnih elemenata objekta.
2) Postoje rezervacije s cijelim i razlomkom višekratnika:
2.1) rezervacija sa višestrukim cijelim brojevima To se naziva redundancija, u kojoj je za normalan rad veze dovoljno da je barem jedan uređaj u funkciji (tj. jedan ili više rezervnih je dodijeljen glavnoj pumpi);
Slika 6.4 - Redundancija sa višestrukim cijelim brojem
2.2) frakciona rezervacija Ovo se zove redundantnost u kojoj za normalan rad veze samo jedan uređaj može biti neispravan (tj. postoji samo jedan rezervni uređaj za nekoliko pumpi).
Slika 6.5 - Frakciona redundantnost
Omjer rezervacija:
gdje je m ukupan broj elemenata u grupi;
r je broj elemenata potrebnih za normalan rad sistema.
Na primjer, analizirajmo kola (slika 6.6).
Slika 6.6 - Redundantne šeme
Prema dijagramu na slici 6.6, imamo dupliciranje i višestrukost
Cela mnogostrukost.
Dijagram na slici 8.6b prikazuje dijagram sa višestrukim brojem
Cela mnogostrukost.
Dijagram na slici 8.6c prikazuje sistem “2 od 3”.
Razlomak višestrukosti.
3.1) Kada stalna rezervacija rezervni uređaji su povezani sa glavnim tokom čitavog radnog vremena i rade istovremeno sa njima.
3.2) Kada rezervacija zamjenom rezervni uređaji zamjenjuju glavne nakon njihovog kvara.
4) Razlikujte tri vrsta strukturne redundancije: napunjena rezerva, laka rezerva, neopterećena rezerva.
4.1) Napunjena rezerva- takva rezerva kada rezervni elementi rade u istom režimu opterećenja kao i glavni element, tj. glavni element i rezervna kopija gube pouzdanost istom brzinom.
4.1) Lagana rezerva- takva rezerva kada elementi rade u režimu slabijeg opterećenja od glavnog elementa, tj. rezervni elementi gube pouzdanost sporije u odnosu na glavni element.
4.1) Istovarena rezerva- kada pomoćni element praktički ne nosi opterećenje i njegova pouzdanost se uopće ne smanjuje. Ovo su rezervni dijelovi na lageru.
Slika 6.7 ispituje pouzdanost sa opterećenim, lakim i neopterećenim rezervama za sistem od 1 glavnog elementa i 1 pomoćnog elementa.
Slika 6.7 - Vrste rezervacija
Opterećena rezerva (Slika 6.7a). U 0< t < t 0 функционируют оба элемента и их надежность падает одинаково. После отказа при t >t 0 prvi više ne radi, ali drugi nastavlja da radi sa istom pouzdanošću duž iste krivulje.
Lagana rezerva (slika 6.7b). U 0< t < t 0 функционируют оба, но основной (кривая 1) теряет надежность быстрее, чем второй (кривая 2) при пониженной нагрузке. При t >t 0 2. element radi pri punom opterećenju, njegova pouzdanost opada duž krivulje 2.
Neopterećena rezerva (slika 6.7c). U 0< t < t 0 работает только 1-й элемент (кривая 1), а при t >t 0 je samo drugi (kriva 2), ali ne počinje od t = 0, već od t = t 0.
Dakle, pouzdanost lake rezerve je veća od opterećene, a neopterećene je veća od lake.
TEMA: “Klasifikacija metoda rezervacije”
PLAN:
1. Redundancija i redundantnost
2. Klasifikacija metoda rezervacije
U skladu sa GOST 27.002-89, redundantnost je upotreba dodatnih sredstava i (ili) sposobnosti za održavanje operativnog stanja objekta u slučaju kvara jednog ili više njegovih elemenata. Dakle, redundantnost je metoda povećanja pouzdanosti objekta uvođenjem redundancije.
Zauzvrat, redundantnost je dodatna sredstva i (ili) sposobnosti iznad minimuma potrebnih da bi objekat izvršio određene funkcije. Svrha uvođenja redundantnosti je da se osigura normalno funkcionisanje objekta nakon što dođe do kvara u njegovim elementima.
Postoje različite metode rezervacije. Preporučljivo ih je razdvojiti prema sljedećim kriterijima (slika 1): vrsta redundancije, način povezivanja elemenata, višestrukost redundancije, način uključivanja rezerve, način rada rezerve, obnavljanje rezerve.
Definicija glavnog elementa nije vezana za koncept minimalnosti glavne strukture objekta, jer element koji je glavni u nekim režimima rada može poslužiti kao rezerva u drugim uslovima.
Redundantni element - glavni element, u slučaju čijeg kvara je rezervni element predviđen u objektu
Rezervacija vremena je povezana s korištenjem rezervi vremena. U ovom slučaju pretpostavlja se da je vrijeme dodijeljeno objektu za obavljanje potrebnih radova očito veće od potrebnog minimuma. Vremenske rezerve se mogu stvoriti povećanjem produktivnosti objekta, inercije njegovih elemenata itd.
Informacijska redundantnost je redundantnost koja koristi informacijsku redundantnost. Primjeri redundantnosti informacija su višestruki prijenos iste poruke preko komunikacijskog kanala; korištenje različitih kodova pri prijenosu informacija putem komunikacijskih kanala koji otkrivaju i ispravljaju greške koje nastaju kao rezultat kvarova opreme i utjecaja smetnji; uvođenje suvišnih simbola informacija prilikom obrade, prenošenja i prikazivanja informacija. Višak informacija omogućava kompenzaciju, u jednom ili drugom stepenu, izobličenja u prenošenim informacijama ili njihovo uklanjanje.
Funkcionalna redundantnost je redundantnost u kojoj se određena funkcija može izvršiti na različite načine i tehničkim sredstvima. Na primjer, funkcija brzog gašenja energetskog reaktora hlađenog vodom može se postići umetanjem sigurnosnih šipki u jezgro ili ubrizgavanjem otopine bora. Ili se funkcija prijenosa informacija automatiziranom sustavu upravljanja može obavljati pomoću radio kanala, telegrafa, telefona i drugih sredstava komunikacije. Zbog toga uobičajeni prosječni pokazatelji pouzdanosti (srednje vrijeme između kvarova, vjerovatnoća rada bez otkaza, itd.) postaju neinformativni i nedovoljno prikladni za upotrebu u ovom slučaju. Najprikladniji pokazatelji za procjenu funkcionalne pouzdanosti: vjerovatnoća obavljanja date funkcije, prosječno vrijeme dovršetka funkcije, stopa dostupnosti za obavljanje date funkcije
Redundantnost opterećenja je redundantnost koja koristi rezerve opterećenja. Redundantnost opterećenja, prije svega, sastoji se od osiguravanja optimalnih rezervi sposobnosti elemenata da izdrže opterećenja koja djeluju na njih. Kod drugih metoda rezervnog opterećenja moguće je uvesti dodatne zaštitne ili rasterećene elemente
Prema načinu uključivanja rezervnih elemenata razlikuju se trajna, dinamička, zamjenska, klizna i većinska. Trajna rezervacija je rezervacija bez restrukturiranja strukture objekta u slučaju kvara njegovog elementa. Za trajnu redundantnost bitno je da u slučaju kvara glavnog elementa nisu potrebni posebni uređaji za aktiviranje rezervnog elementa i da nema prekida u radu (sl. 5.2 i 5.3).
Trajna redundantnost u najjednostavnijem slučaju je paralelno povezivanje elemenata bez sklopnih uređaja.
Dinamička redundantnost je redundantnost sa restrukturiranjem strukture objekta kada dođe do kvara njegovog elementa. Dinamička rezervacija ima nekoliko varijanti.
Klasifikacija metoda redundantnosti sistema
Trenutno dostignuti nivo pouzdanosti elementarne baze elektronike, radiotehnike, mehaničkih elemenata i elektrotehnike karakterišu vrednosti stope otkaza λ=10 -6 ...10 -7 1/h. U bliskoj budućnosti možemo očekivati porast ovog nivoa λ= 10 -8 1/h. Ovo će omogućiti povećanje vremena između kvarova sistema koji se sastoji od N = 10 6 elemenata na vrijednost od 100 sati, što očito nije dovoljno. Potrebna pouzdanost složenih sistema može se postići samo upotrebom različitih vrsta redundantnosti.
Redundancija je jedno od glavnih sredstava za osiguranje datog nivoa pouzdanosti (posebno rada bez otkaza) objekta kada su njegovi elementi nedovoljno pouzdani.
U skladu sa GOST 27.002-89 rezervacija je upotreba dodatnih sredstava i (ili) sposobnosti u cilju održavanja operativnog stanja objekta u slučaju kvara jednog ili više njegovih elemenata. Dakle, redundantnost je metoda povećanja pouzdanosti objekta uvođenjem redundancije. sa svoje strane, višak - To su dodatni alati i (ili) mogućnosti koje su iznad minimuma potrebnog da bi objekat izvršio određene funkcije. Svrha uvođenja redundantnosti je da se osigura normalno funkcionisanje objekta nakon što dođe do kvara u njegovim elementima.
Postoje različite metode rezervacije. Preporučljivo ih je razdvojiti prema sljedećim kriterijima (slika 4.7): vrsta redundancije, način povezivanja elemenata, višestrukost redundancije, način uključivanja rezerve, način rada rezerve, obnavljanje rezerve.
Slika 4.7 – Klasifikacija metoda redundantnosti
strukturna redundancija, koji se ponekad naziva i hardver (element, kolo), uključuje upotrebu rezervnih elemenata strukture objekta. Suština strukturalne redundancije je da se dodatni elementi uvode u minimalno potrebnu verziju objekta. Elementi redundantnog sistema imaju sljedeće nazive. Glavni element- element strukture objekta neophodan da bi objekat izvršio tražene funkcije u odsustvu kvarova njegovih elemenata. Rezervni element - element objekta namijenjen za obavljanje funkcija glavnog elementa u slučaju kvara potonjeg.
Definicija glavnog elementa nije vezana za koncept minimalnosti glavne strukture objekta, jer element koji je glavni u nekim režimima rada može poslužiti kao rezerva u drugim uslovima.
Rezervirani element- glavni element, u slučaju kvara, za koji je u objektu predviđen rezervni element.
Na slikama 4.8 – 4.10 prikazani su dijagrami povezivanja glavnog i pomoćnog elementa, tzv. paralelno povezivanje elemenata. Sistem sa paralelnim povezivanjem elemenata je sistem koji otkazuje samo ako svi njegovi elementi otkazuju.
Slika 4.8 – Primjer paralelnog povezivanja elemenata
a – shematski dijagram, b – projektni dijagram
Slika 4.9 – Primjer paralelnog serijskog povezivanja elemenata SUKhTP
a - funkcionalni dijagram, b - dijagram dizajna
Slika 4.10 – Primjer mosne veze elemenata
Privremena rezervacija vezano za korištenje vremenskih rezervi. U ovom slučaju pretpostavlja se da je vrijeme dodijeljeno objektu za obavljanje potrebnih radova očito veće od potrebnog minimuma. Vremenske rezerve se mogu stvoriti povećanjem produktivnosti objekta, inercije njegovih elemenata itd.
Sigurnosna kopija informacija- Ovo je redundancija koja koristi informacijsku redundantnost. Primjeri redundantnosti informacija su višestruki prijenos iste poruke preko komunikacijskog kanala; korištenje različitih kodova pri prijenosu informacija putem komunikacijskih kanala koji otkrivaju i ispravljaju greške koje nastaju kao rezultat kvarova opreme i utjecaja smetnji; uvođenje suvišnih simbola informacija prilikom obrade, prenošenja i prikazivanja informacija. Višak informacija omogućava kompenzaciju, u jednom ili drugom stepenu, izobličenja u prenošenim informacijama ili njihovo uklanjanje.
Funkcionalna redundantnost- redundantnost, u kojoj se određena funkcija može obavljati na različite načine i tehničkim sredstvima. Na primjer, funkcija prijenosa informacija automatiziranom upravljačkom sustavu može se izvršiti korištenjem radio kanala, telegrafa, telefona i drugih sredstava komunikacije. Zbog toga uobičajeni prosječni pokazatelji pouzdanosti (srednje vrijeme između kvarova, vjerovatnoća rada bez otkaza, itd.) postaju neinformativni i nedovoljno prikladni za upotrebu u ovom slučaju. Najprikladniji indikatori za procjenu funkcionalne pouzdanosti su: vjerovatnoća obavljanja date funkcije, prosječno vrijeme dovršetka funkcije, stopa dostupnosti za obavljanje date funkcije.
Učitavanje redundantnosti- ovo je redundancija koja koristi rezerve opterećenja. Redundantnost opterećenja, prije svega, sastoji se od osiguravanja optimalnih rezervi sposobnosti elemenata da izdrže opterećenja koja djeluju na njih. Kod drugih metoda rezervnog opterećenja moguće je uvesti dodatne zaštitne ili rasterećene elemente.
Navedene vrste redundancije mogu se primijeniti ili na sistem u cjelini, ili na pojedinačne elemente sistema ili na njihove grupe. U prvom slučaju poziva se rezervacija general, u drugom – odvojeno. Kombinacija različitih vrsta rezervacija u istom objektu se naziva mješovito.
Prema načinu uključivanja rezervnih elemenata razlikuju se trajna, dinamička, zamjenska, klizna i većinska. Trajna rezervacija- ovo je rezervacija bez obnove strukture objekta u slučaju kvara njegovog elementa. Za trajnu redundantnost bitno je da u slučaju kvara glavnog elementa nisu potrebni posebni uređaji za aktiviranje rezervnog elementa, a takođe nema prekida u radu (slike 4.11 - 4.13). Trajna redundantnost u najjednostavnijem slučaju je paralelno povezivanje elemenata bez sklopnih uređaja.
Slika 4.13 – Mješovita redundantnost sa uvijek uključenom rezervom
Dinamička rezervacija- ovo je redundantnost sa restrukturiranjem strukture objekta kada dođe do kvara njegovog elementa. Dinamička rezervacija ima nekoliko varijanti.
Rezervacija zamjenom- ovo je dinamička redundantnost, u kojoj se funkcije glavnog elementa prenose na rezervni tek nakon kvara glavnog elementa. Uključivanje rezerve zamjenom (slike 4.14, 4.15) ima sljedeće prednosti:
– ne krši rezervni režim rada;
– u većoj mjeri čuva pouzdanost rezervnih elemenata, budući da su glavni elementi neispravni kada rade;
– omogućava vam da koristite rezervni element za nekoliko glavnih elemenata.
Značajan nedostatak zamjenske redundancije je potreba za komutacijskim uređajima. Uz odvojenu redundantnost, broj komutacijskih uređaja jednak je broju glavnih elemenata, što može značajno smanjiti pouzdanost cijelog sistema. Stoga je korisno rezervisati velike jedinice ili cijeli sistem zamjenom, au svim ostalim slučajevima - uz visoku pouzdanost sklopnih uređaja.
Rolling reservation- ovo je rezervacija zamjenom, u kojoj je grupa glavnih elemenata objekta rezervirana za jedan ili više rezervnih elemenata, od kojih svaki može zamijeniti bilo koji neuspjeli glavni element u ovoj grupi (slika 4.16).
Slika 4.16 – Klizna rezervacija sa elementima istog tipa (a) i heterogenim (b)
Široko se koristi u sistemima upravljanja većinska rezerva(koristeći "glasanje"). Ova metoda se zasniva na korištenju dodatnog elementa koji se zove većinski ili logički element. Logički element omogućava poređenje signala koji dolaze od elemenata koji obavljaju istu funkciju. Ako se rezultati podudaraju, oni se prenose na izlaz uređaja.
Slika 4.17 prikazuje redundantnost po principu “2 od 3”, tj. bilo koja dva podudarna rezultata od tri se smatraju istinitim i prosljeđuju se na izlaz uređaja. Na ovom principu su izgrađeni mnogi podsistemi sistema upravljanja i zaštite (CPS). Možete koristiti omjer “3 od 5” itd. Glavna prednost ove metode je osigurati povećanu pouzdanost u slučaju bilo kakvih kvarova elemenata i povećati pouzdanost informacijsko-logičkih objekata.
Slika 4.17 – Rezerva većine
Stepen redundancije karakteriše višestrukost redundancije. Omjer rezervi je omjer broja rezervnih elemenata objekta i broja glavnih elemenata koje su oni rezervirali, izražen kao nereducirani razlomak. Redundancija s višestrukim cijelim brojem javlja se kada jedan primarni element ima sigurnosnu kopiju sa jednim ili više rezervnih elemenata.
Rezervacija sa razlomkom višestrukosti – Ovo je rezervacija kada su dva ili više elemenata istog tipa rezervirana od strane jednog ili više rezervnih elemenata. Najčešća opcija za frakcionu redundantnost je kada broj glavnih elemenata premašuje broj rezervnih elemenata. Poziva se rezervacija čija je višestrukost jednaka jedan umnožavanje.
U zavisnosti od načina rada rezerve, razlikuju se napunjene, lake i neopterećene rezerve. Napunjena rezerva – Ovo je rezerva koja sadrži jedan ili više rezervnih elemenata koji su u načinu primarnog elementa. Pretpostavlja se da elementi napunjene rezerve imaju isti nivo pouzdanosti, trajnosti i skladišljivosti kao i glavni elementi objekta koji rezervišu. Svetlosna rezerva - Ovo je rezerva koja sadrži jedan ili više rezervnih elemenata koji su u manje opterećenom načinu rada od glavnog. Elementi svjetlosne rezerve, u pravilu, imaju viši nivo pouzdanosti, izdržljivosti i skladištenja od glavnih elemenata. Istovarena rezerva- ovo je rezerva koja sadrži jedan ili više rezervnih elemenata koji su u neopterećenom režimu prije nego što počnu obavljati funkcije glavnog elementa. Za elemente neopterećene rezerve, konvencionalno se pretpostavlja da nikada ne otkazuju i ne dostižu granično stanje.
Redundancija, u kojoj je operativnost jednog ili više rezervnih elemenata u slučaju kvara podložna obnavljanju tokom rada, naziva se backup sa restauracijom, inače drži backup bez restauracije. Povratnost rezerve osigurava se praćenjem operativnosti elemenata. Ako postoji redundancija, to je posebno važno, jer u ovom slučaju broj skrivenih kvarova može biti veći nego u odsustvu redundancije. U idealnom slučaju, kvar bilo kojeg elementa objekta se otkrije bez odlaganja, a neispravni element se odmah zamjenjuje ili popravlja.
