Obecná rezervace. Stálá rezervace
Zvýšená spolehlivost díky redundanci zařízení
Redundance je jedním z nejběžnějších a základních způsobů, jak zvýšit spolehlivost a životnost počítačových systémů. Redundance však přichází za cenu výrazného nárůstu velikosti, hmotnosti a spotřeby energie.
To také ztěžuje kontrolu zařízení a jeho údržbu. Vzhledem k tomu, že počet poruch se zvyšuje v důsledku nárůstu počtu zařízení. Redundance snižuje užitečné zatížení zařízení a zvyšuje jeho náklady.
Hlavním parametrem rezervace je poměr rezervací. Jedná se o poměr počtu zálohovacích zařízení k počtu pracovních (primárních) zařízení. Poměr redundance je omezen přísnými limity týkajícími se hmotnosti, rozměrů a spotřeby energie BCWS.
Existují obecné a samostatné rezervace. Redundance palubních počítačů jako celku je obecná redundance. V tomto případě pracují hlavní a záložní palubní počítače paralelně.
Se samostatnou redundancí je palubní počítač rozdělen do samostatných subsystémů, z nichž každý nebo některé z nich jsou redundantní samostatně. Při použití samostatné redundance lze rozlišit několik úrovní redundance:
1. Rezervace pro úrovně detailů
2. Redundance na úrovni prvků
3. Redundance na úrovni zařízení.
V současnosti je nejběžnější samostatnou redundancí redundance na úrovni zařízení (RAM, procesor, pevné disky atd.), protože moderní palubní počítače jsou modulární a redundance na úrovni modulu výrazně zvyšuje udržovatelnost.
Podle způsobu zapnutí záložního prvku nebo palubního počítače se rozlišuje teplá a studená záloha.
V horkém pohotovostním režimu pracují záložní prvky za stejných podmínek jako hlavní prvky a plní všechny své funkce. Současně se zvyšuje spotřeba energie a údržba se stává složitější, protože je nutné identifikovat vadné prvky a včas je vyměnit.
Při studeném zálohování nefungují záložní prvky nebo fungují za světelných podmínek. V tomto případě se záložní prvek aktivuje pouze v případě, že hlavní prvek selže. Studené zálohování spotřebovává méně energie, snadněji se udržuje a záložní prvky neplýtvají svými zdroji. Při studeném zálohování je však nutné použít speciální spínače, které umožní zprovoznění záložního prvku. Zařazení rezervních prvků může probíhat buď ručně, nebo automaticky.
Studená záloha se používá pouze na úrovni velkých prvků nebo celých palubních počítačů pomocí různých metod detekce poruch.
Hot standby lze také použít na hlubších úrovních pomocí redundance založené na většinové logice.
V reálných zařízeních se studená a horká záloha obvykle používá v různých kombinacích.
Podívejme se na různé způsoby rezervace:
1. Rezervace založená na většinové logice.
Tento typ redundance se používá pro pohotovostní režimy prvků nebo celých palubních počítačů. Výstupní signály z hlavního a všech záložních prvků jsou převedeny na jeden signál u majoritního prvku. V tomto případě jsou porovnány všechny signály a ten, který se shoduje nejvícekrát, je považován za správný (2 ze 3, 3 z 5 atd.).
Výhody většinové rezervační logiky:
2. Není potřeba detekovat vadný prvek a přecházet na záložní.
3. Všechny poruchy jsou potlačeny.
nedostatky:
1. Výrazně se zvyšuje objem, hmotnost a spotřeba zařízení.
2. Výkon klesá, protože většinové prvky jsou zapojeny do série s hlavními prvky výpočetního systému.
3. Nejsou žádné známky vadných zařízení, což snižuje možnost údržby.
4. Systém selže, když jsou zde ještě dobré prvky, protože většinový prvek nemůže činit správná rozhodnutí, pokud existuje více neúspěšných prvků než dobrých.
U tohoto typu redundance je za každým redundantním prvkem chybový detektor, který zaznamenává nesoulad mezi výsledky činnosti hlavního a záložního prvku. Pokud je zjištěna neshoda, spustí se diagnostický program, který určí, která jednotka selhala, a vyřadí ji z provozu, dokud nebude chyba odstraněna.
Schematicky takové schéma zapojení vypadá takto:
Zde Ao a Ap tvoří první blok výpočetního systému, přičemž Ao je hlavním prvkem a Ap je záložním prvkem. Oba tyto prvky, pokud jeden z nich není vadný, mají stejné výstupy.
Vo a Вр – tvoří druhý blok. Shodné jsou i výstupy těchto prvků.
Signály z hlavního a záložního prvku jsou kombinovány pomocí logického prvku „nebo“, takže při vyřazení vadného prvku z provozu signál stále přichází do obou kanálů.
Podobně můžete použít rezervace pro tři, čtyři atd. prvky. Zároveň se zvyšuje pravděpodobnost bezporuchového provozu, výrazně se však zvyšuje spotřeba, rozměry, hmotnost, komplikuje se struktura počítačového systému a jeho programování.
Výhody redundantní redundance s detektorem poruch:
1. Výrazně se zvyšuje pravděpodobnost bezporuchového provozu počítačového systému.
2. Méně redundantních prvků než při použití většinové redundantní logiky.
3. Zvyšuje se udržovatelnost, protože je přesně známo, který prvek selhal
4. Detektor chyb neovlivňuje toky informací a nesnižuje výkon výpočetního systému, protože je připojen paralelně vzhledem k testovaným zařízením.
nedostatky:
1. V případě zjištění chyby je nutné přerušit činnost hlavního softwaru pro detekci vadného prvku a jeho vyloučení z provozu.
2. Software se stává složitějším, protože je vyžadován speciální program pro detekci vadných prvků.
3. Systém nemůže detekovat chybu, pokud selžou primární i záložní prvky.
3. Redundance založená na postupné degradaci výpočetního systému.
V tomto případě, pokud jsou všechny prvky výpočetního systému v dobrém provozním stavu, jsou plně funkční a každý prvek plní svou funkci. Pokud však alespoň jeden prvek selže, okamžitě se spustí diagnostický program, který určí, který prvek selhal, a vyřadí jej z provozu. V tomto případě jsou funkce, které byly provedeny vadným prvkem, přerozděleny mezi pracovní prvky při zachování veškeré funkčnosti, snížením objemu zpracovávaných informací nebo snížením funkčnosti při zachování objemu zpracovávaných informací.
Vzhledem k tomu, že palubní počítačové systémy jsou navrženy pro maximální zatížení, ke kterému dochází poměrně zřídka, tato redundantní metoda výrazně zvyšuje spolehlivost, bez významných nákladů.
výhody:
1. Zvyšuje se schopnost přežití výpočetního systému.
2. Rozměry, hmotnost a spotřeba energie se nezvyšují.
3. Zvyšuje se udržovatelnost, protože je přesně známo, který prvek selhal.
4. Nejsou vyžadovány specializované prvky, které analyzují signály prvků, a proto lze celý výpočetní systém vyvinout na standardizovaném zařízení.
nedostatky:
1. Software se stává složitějším, protože je nutné implementovat algoritmy, které monitorují stav prvků počítačového systému a přerozdělují úkoly po selhání jednoho nebo více prvků
2. Když selžou prvky výpočetního systému, sníží se množství zpracovávaných informací nebo funkčnost.
3. Redundance je možná pouze na úrovni procesorových modulů a počítačů.
4. Údržba je dražší, protože je třeba vyměnit celé jednotky a počítače.
Toto jsou hlavní metody redundance pomocí zařízení. Typicky se v reálném zařízení používají v různých kombinacích v závislosti na požadovaném výsledku, míře požadované spolehlivosti a přežití jednotlivých prvků počítačového systému a celého komplexu jako celku.
KAPITOLA V. SNÍŽENÍ SYSTÉMU
Jedním ze základních úkolů teorie spolehlivosti je úkol vyvinout metody pro zvýšení spolehlivosti systémů. Tato metoda je redundance systému.
Rezervace - způsob zvýšení spolehlivosti objektu zavedením redundance.
Nadbytek - další prostředky nebo schopnosti nad rámec minima vyžadovaného k tomu, aby objekt vykonával specifikované funkce.
Rozlišují se následující typy redundance:
1.Dočasná redundance . Zajišťuje, že objekt využívá nadměrný čas k provádění zadaných funkcí. To znamená, že s tímto typem redundance může objekt provádět specifikované funkce, obecně řečeno, v kratším časovém úseku. Příklad: Digitální počítač může nepřetržitě vykonávat řadu úkolů, ale pro zvýšení spolehlivosti lze provádět diagnostiku poruch.
2.Informační redundance . Zahrnuje použití nadbytečných informací. Například:
a) opakování zasílání zpráv kanálem s rušením za účelem zvýšení spolehlivosti přenosu informací,
b) zachování dodatečného počtu platných číslic ve výpočtech,
c) redundantní kódování odolné proti hluku,
3.Redundance zátěže nastane, když objekt pracuje v režimu jednodušším než normálně. Například: faktor zatížení prvku Kn< I.
4.Strukturální redundance je, že objekt obsahuje nadbytečné prvky. Například digitální počítač obvykle obsahuje několik vstupních a výstupních zařízení.
§ 5.1 Klasifikace metod redundance
Pro usnadnění se v budoucnu dohodneme na rezervaci prvku, což znamená jak prvek samotný, tak jakoukoli část systému, včetně celého systému.
Uveďme následující definice.
Hlavní prvek - minimální prvek nezbytný pro zajištění funkčnosti systému.
Rezervní prvek - prvek určený k zajištění provozuschopnosti systému v případě poruchy hlavního prvku. Soubor hlavních a jeho záložních prvků se bude nazývat záložní skupina.
Příklad: Digitální počítač s několika vstupními a výstupními zařízeními. Jedno vstupní a jedno výstupní zařízení jsou hlavní prvky, ostatní vstupní a výstupní zařízení jsou záložní. Všechna vstupní a výstupní zařízení jsou dvě redundantní skupiny.
Rezervní skupina - to je souhrn hlavního prvku a všech jeho rezervních prvků.
Klasifikační znak | Typ rezervace |
||
Použití neúspěšného prvku (primárního nebo záložního) | Zálohování s obnovou |
||
Zálohování bez obnovy |
|||
Způsob povolení záložního prvku | Obecná rezervace |
||
Samostatná rezervace |
|||
Schéma připojení záložního prvku | Konstantní redundance (pasivní) |
||
Rezervace náhradníkem (aktivní) |
|||
Stav rezervy (pro metody aktivní zálohy | Nezatížená (studená) rezerva |
||
Nabitá (horká) rezerva |
|||
Lehká (teplá) rezerva |
|||
Rozložení zátěže mezi prvky bez selhání (pro metody pasivní redundance) | S konstantní zátěží |
||
S přerozdělením zátěže |
|||
Fixace rezervy (pro metody aktivní rezervy) | Pevná rezervace |
||
Průběžná rezervace |
|||
Jednotnost rezervace | Homogenní rezervace |
||
Smíšená rezervace |
Pokud se po poruše obnoví hlavní nebo záložní prvek, obnoví se redundance. Jinak - žádné zotavení.
Obecná rezervace - kdy je zajištěna rezerva pro případ poruchy celého systému jako celku (obr. 40).
Samostatná rezervace - kdy je zajištěna rezerva pro případ poruchy jednotlivých prvků objektu nebo jejich skupin (viz obr. 41).
Příklad: ETsVM+EDSVM - obecná redundance.
vstupní zařízení + vstupní zařízení, AU+AU, OU+UU, ZU+ZU,
výstupní zařízení + výstupní zařízení - samostatná redundance.
Stálá rezervace - redundance, kdy se záložní prvky podílejí na fungování objektu spolu s hlavními. Blokové schéma trvalé rezervace je na Obr. 40
Rezervace náhradou - redundance, kdy se funkce hlavního prvku přenesou na záložní až po výpadku hlavního prvku. Blokové schéma je na obr. 42 (varianta a) - samostatná redundance, možnost b) - obecná redundance).
Příklad: Digitální počítač má několik výstupních zařízení (ADC). Pokud se informace vydávají všemu najednou (ADC), pak máme konstantní redundanci. Pokud jsou záložní ADPU připojeny až po výpadku hlavního, pak máme redundanci výměnou.
V případě redundance výměnou způsobí výskyt poruchy prvku restrukturalizaci systému. Tato restrukturalizace se provádí pomocí spínačů, které odpojují vadné prvky a připojují funkční.
Existují dva typy trvalé rezervace:
1. S konstantní zátěží kdy se v případě poruchy jednoho nebo více prvků záložní skupiny nemění zatížení zbývajících provozuschopných prvků.
Příklad: Když jsou hlavní a záložní ADPU neustále připojeny a na každém z nich je na výstupu stejný materiál, zobrazovací zařízení.
2. S přerozdělením zátěže kdy se při poruše alespoň jednoho prvku záložní skupiny změní zatížení prvků, které zůstávají v provozu.
Příklad: Pokud nedojde k poruchám, jsou děrné štítky zadávány jednotně z několika vstupních zařízení. Pokud dojde k poruše alespoň jednoho vstupního zařízení, zvýší se zatížení zbývajících.
V závislosti na stavu záložních prvků před jejich uvedením do provozu se aktivní zálohování dělí na několik typů:
1. Nabitá rezerva- když jsou záložní prvky ve stejném režimu jako hlavní prvek.
2. Vyložená rezerva- při vypnutých záložních prvcích. Do okamžiku zapnutí ty záložní nemohou selhat.
3. Světelná rezerva- když jsou záložní prvky v méně zatíženém prostředí než hlavní. Během čekání mohou selhat záložní prvky, ale s nižší pravděpodobností než primární prvek.
Je zřejmé, že lehká záloha je nejobecnějším typem aktivních záloh, protože 1. a 2. jsou získávány jako částečné z lehkých záloh.
Pevná rezervace - redundance výměnou, ve které je místo připojení každého rezervního prvku předem přesně určeno (obr. 42a).
https://pandia.ru/text/78/494/images/image005_73.gif" width="77" height="25 src=">
neobnovitelný systém
prvky (primární a záložní) jsou stejně spolehlivé a funkce spolehlivosti =
Porovnáme spolehlivost redundantních a neredundantních systémů podle ukazatele
https://pandia.ru/text/78/494/images/image008_44.gif" width="114" height="28 src="> - funkce spolehlivosti redundantního a neredundantního systému.
§ 5.2 Spolehlivost systému se zatíženou aktivní redundancí a pasivní redundancí bez rozložení zátěže
Nechť systém obsahuje N sériově zapojených hlavních prvků.
1. Obecný případ rezervace
https://pandia.ru/text/78/494/images/image010_42.gif" width="344" height="386 src="> Podívejme se na časový diagram fungování redundantního systému ve speciálním případě N =2, M = 1. Je na obr. 45. Ukazuje provozní dobu do selhání n-tého článku v m-té rezervní skupině, v obecném případě 
A) Zvažte případ aktivní rezervace.
Pojďme najít funkci spolehlivosti systému. Je vidět, že jeho blokové schéma spolehlivosti je sériově paralelní a má M+1 paralelně zapojených skupin, z nichž každá obsahuje N prvků. Potom z (4.25) spolehlivost redundantního systému
kde https://pandia.ru/text/78/494/images/image015_29.gif" width="49" height="28 src="> bude určeno z (5.1)
Z (5.1) vyplývá:
1. Spolehlivost systému nezávisí na pořadí zapnutí záložních prvků.
2. Spolehlivost systému v čase t je určena hodnotami spolehlivosti prvků ve stejném okamžiku t a je zcela nezávislá na tom, jak se spolehlivost měnila před časem.
3. Spolehlivost redundantního systému je vyšší než spolehlivost neredundantního systému. Opravdu snadné zkontrolovat
Kde je provozní doba do selhání, m je číslo rezervní skupiny, n je číslo prvku v rezervní skupině
Úkol 1. Nechte specifikovat spolehlivost prvku a je třeba určit takový počet M skupin rezervních prvků, při kterém spolehlivost redundantního systému nebude menší než 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=">
Systém má N rezervních skupin, z nichž každá obsahuje 1 primární a N rezervních prvků. V následujícím budeme podmíněně považovat hlavní prvek za prvek nulové rezervy (ve skupině rezerv). Uvažujme časový diagram fungování redundantního systému ve speciálním případě N=2, M=1 (viz obr. 42-a). Je to znázorněno na Obr. 46.
 |
A) Zvažte případ aktivní rezervace .
Pojďme najít funkci spolehlivosti systému. Jeho blokové schéma spolehlivosti bude sériově paralelní, obsahující N sériově zapojených skupin, z nichž každá obsahuje M+1 paralelně zapojených prvků. Od (4.26)
https://pandia.ru/text/78/494/images/image006_62.gif" width="52" height="29 src="> funkce spolehlivosti prvků.
b) Pro případ pasivní redundance bez redistribuce zátěže diagramy budou podobné jako na obr. 46 a bude stanoven z (5.2). Z (5.2) plynou závěry podobné těm, které jsou uvedeny výše pro případ obecné výhrady. Využijte rezervaci
https://pandia.ru/text/78/494/images/image031_15.gif" width="236" height="35 src=">
5.3 Spolehlivost systému s nezatíženou aktivní redundancí
U nezatížené zálohy budeme předpokládat, že spolehlivost záložních prvků neklesá, když nejsou v provozu. Připomeneme si také dříve představené předpoklady.
1. Obecný případ rezervace
Uvažujme případ obecného redundantního systému sestávajícího z N hlavních prvků zapojených do série. Struktura redundantního systému bude podobná jako na Obr. 44. Uvažujme časový diagram fungování redundantního systému ve speciálním případě N=2, M=1 (viz obr. 42-b). Je to znázorněno na Obr. 47.
 |
Doba selhání systému:
https://pandia.ru/text/78/494/images/image034_18.gif" width="124" height="33 src=">, která nebude záviset na M, protože prvky (primární a záložní) jsou stejně spolehlivé a počet prvků ve skupině sériově zapojených hlavních a záložních prvků je stejný a = N.
https://pandia.ru/text/78/494/images/image036_16.gif" width="495" height="33 src="> (5.5)
1. získat na spolehlivosti
2. nezávisí na pořadí připojených skupin záloh
3. Z (5.5) vyplývá, že pro případ nezatížené zálohy, na rozdíl od zatížené, je funkce spolehlivosti redundantního systému v čase t určena hodnotami funkcí spolehlivosti prvků na interval , tedy prehistorii provozu.
Porovnejme nabité a vyložené aktivní zálohy. Je obtížné provést kvantitativní srovnání (5.1) a (5.5), proto se omezíme na kvalitativní závěry.
Doba do selhání systému:
-
https://pandia.ru/text/78/494/images/image011_38.gif" width="35" height="25 src="> čas před selháním n-tého prvku m-té skupiny záložních prvků.
-
https://pandia.ru/text/78/494/images/image039_13.gif" width="223 height=52" height="52"> tzn.
a proto , nezatížená rezerva je spolehlivější než zatížená .
2. Případ samostatné rezervace
https://pandia.ru/text/78/494/images/image042_12.gif" width="104" height="35 src=">
Redundantní funkce spolehlivosti systému:
https://pandia.ru/text/78/494/images/image044_12.gif" width="119" height="52 src=">
To znamená, že tok poruch prvků v n-té rezervní skupině je podobný toku poruch pro MVE. Poté od (3.7)
https://pandia.ru/text/78/494/images/image046_12.gif" width="52" height="29 src="> - funkce rozdělení času do selhání prvku.
Dosazením (5.7) do (5.6) dostaneme
(5.8)
Porovnejme naložené a vyložené rezervy na kvalitativní úrovni.
Doba do selhání systému:
-pro nabitou aktivní zálohu
https://pandia.ru/text/78/494/images/image011_38.gif" width="35" height="25 src="> - čas před selháním m-tého prvku v n-té rezervní skupině.
- pro vyloženou aktivní zálohu
https://pandia.ru/text/78/494/images/image050_12.gif" width="215" height="52 src=">
tj.gif" width="77" height="25">, pokud je to stejné pro naložené i vyložené zálohy.
§ 5.4. Porovnání spolehlivosti systémů s aktivní zatíženou a nezatíženou redundancí
Kvantitativní srovnání funkcí spolehlivosti je obtížné, proto se omezíme na kvalitativní závěry a provedeme srovnání na úrovni srovnání provozních dob před selháním systému.
1. Obecná rezervace
Pro nabito rezervovat
Gif" width="251" height="61 src=">
To je zřejmé. a proto je nezatížená rezerva spolehlivější než naložená.
2. Samostatná rezervace
Pro nabito rezervovat
Za vyloženou rezervu
Pochopitelně, protože vždycky 
tj. nezatížená rezerva je spolehlivější než naložená.
Všimněte si, že tento závěr platí pro každý metody aktivní redundance, včetně ne zcela spolehlivých přepínačů, pokud DIV_ADBLOCK253">
Pojďme najít funkci spolehlivosti systému pro případ Všeobecné redundance systému obsahujícího N prvků zapojených do série (obr. 44)
Schéma činnosti systému pro případ N=2 a M=1 bude stejné jako na Obr. 47, pouze do připojení funkční skupiny záložních prvků k místu selhané skupiny hlavních nebo záložních prvků bude v odlehčeném stavu, ve kterém prvky selžou s menší pravděpodobností než v provozním stavu.
Pro jednoduchost uvažování, nikoli však na úkor obecnosti (vzhledem k tomu, že hlavní a záložní prvky jsou stejně spolehlivé), předpokládáme, že počty skupin záložních prvků odpovídají pořadí, v jakém jsou spojeny. .
Označme:
Doba selhání (M - 1) skupiny záložních prvků
Doba selhání M -té skupiny záložních prvků = doba selhání systému.
Všimněte si, že jsou časově závislé, protože závisí na okamžiku přechodu m-té skupiny m=1,M záložních prvků z odlehčeného stavu do pracovního, tj.
Funkce spolehlivosti systému:
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)
kde https://pandia.ru/text/78/494/images/image076_6.gif" width="39" height="19">
- pravděpodobnost, že M-tá skupina a prvek této skupiny neselže v intervalu za předpokladu, že nedošlo k poruše před okamžikem poruchy.
To znamená, že (5.7), (5.8) určuje prostřednictvím . Podobně se určuje skrz atd. přes - distribuční funkce skupiny základních prvků.
§ 5.5. Vliv škálování redundance na spolehlivost systému
Rezerva může pokrývat buď jednotlivé hlavní prvky, nebo několik hlavních prvků nebo všechny hlavní prvky systému. Úroveň, na které jsou rezervace prováděny, se nazývá stupnice rezervací. Čím větší část hlavních prvků systému je pokryta jednou rezervou, tím větší je měřítko rezervace. Čím více skupin záloh, tím menší je měřítko zálohování.
Uvažujme vliv rozsahu redundance na spolehlivost systému s absolutně spolehlivým a absolutně nespolehlivým přepínačem.
1. Absolutně spolehlivý spínač.
Ukažme, že zvýšení rozsahu redundance vede ke snížení spolehlivosti systému. To znamená, že postupná kombinace záložních prvků patřících do různých rezervních skupin (obr. 49 a, b) vede ke snížení spolehlivosti.
 |
Než přejdeme k důkazu, poznamenáme, že stačí dokázat formulované tvrzení pro případ vyhrazení dvou hlavních prvků dvěma záložními s různými měřítky (obr. 48-b). -té prvky záložních skupin, skupinu hlavních a záložních prvků, získané v předchozím kroku slučování, lze považovat za jeden prvek. To znamená, že je nutné a dostatečné, abychom ukázali, že redundance prvek po prvku (obr. 49-a) poskytuje větší spolehlivost než obecná redundance (obr. 49-b).
a) aktivní zatížená redundance
Pro prvek po prvku rezervace (obr. 49a) z (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=">
To znamená, že zvýšení rozsahu redundance vede ke snížení spolehlivosti.
b) aktivní vyloženou rezervaci
Pro redundanci prvek po prvku (obr. 49a)
https://pandia.ru/text/78/494/images/image097_5.gif" width="349" height="41 src=">
Pro srovnávací analýzu by měly být zváženy všechny možné vztahy mezi dobami selhání hlavních a záložních prvků.
Nechat https://pandia.ru/text/78/494/images/image101_6.gif" width="239" height="25">
Nechte DIV_ADBLOCK255">
https://pandia.ru/text/78/494/images/image105_5.gif" width="115" height="25 src=">
atd. Pokud analyzujeme všechny případy, dostaneme 
Odkud z toho plyne oddělená redundance je spolehlivější .
Všimněte si, že prokázaný výsledek je platný pro jakýkoli zákon spolehlivosti. Fyzicky to lze vysvětlit tím, že při samostatné redundanci je výpadek hlavního prvku kompenzován pouze jedním rezervním prvkem, nikoli skupinou záložních prvků, jako je tomu v případě obecné redundance, tj. racionální spotřeba rezervních prvků.
2. Ne zcela spolehlivý spínač.
a) Zvažte případ obecné aktivní nabitá rezerva (obr. 50)
S ohledem na každý prvek redundantních skupin se budou přepínače chovat jako sériově zapojený prvek. Za předpokladu, že všechny N přepínače v záložních skupinách jsou stejně spolehlivé, dostáváme
Porovnáním (5.2) a (5.12) získáme podobný závěr.
Výše jsme došli k závěru, že u absolutně spolehlivého přepínače je zajištěna největší spolehlivost redundance s nejmenším rozsahem redundance z 5 sériově zapojených prvků.
S poklesem rozsahu redundance se bude zvyšovat nespolehlivost systému z důvodu neabsolutní spolehlivosti přepínače a bude se snižovat nespolehlivost samotného systému v důsledku poklesu rozsahu redundance. Proto bude existovat určité optimální měřítko rezervace, při kterém vlevo">
1. Nabitá rezerva . Uvažujme časový diagram fungování redundantního systému ve speciálním případě N=2, M=1. Je to znázorněno na Obr. 53.
 |
Funkce spolehlivosti
https://pandia.ru/text/78/494/images/image118_4.gif" width="47" height="28 src="> – počet neúspěšných prvků na .
2. https://pandia.ru/text/78/494/images/image120_4.gif" width="136" height="29">. Vyplývá to z toho, že u klouzavých rezervací jsou plně využity všechny rezervní prvky, tzn. Systémová porucha nastane poté, co nezůstane jediný rezervní prvek a hlavní selže.V případě samostatné redundance může dojít k nedostatečnému využití rezervních prvků v důsledku toho, že výpadek rezervní skupiny způsobí selhání systému. V tomto případě mohou být některé záložní prvky v jiných záložních skupinách nedostatečně využity.
Použití posuvné rezervace v praxi je omezeno složitostí spínacích zařízení.
S naprosto spolehlivým spínačem a se stejným počtem rezervních prvků má posuvná rezervace větší spolehlivost než samostatná a ještě více obecná, proto je nutné usilovat o použití posuvné rezervace.
Omezení:
Při implementaci v softwaru neexistují žádná omezení na přepínače;
U hardwarové implementace ano, protože kromě spínací funkce je přepínači navíc přiřazena funkce identifikace vadného prvku.
§5.8. Zálohování s obnovou
V praxi se za účelem zvýšení spolehlivosti často uchylují k obnově redundantních systémů. V tomto případě lze pro nejobecnější situaci uvést následující schéma systému (v obvyklém smyslu):
https://pandia.ru/text/78/494/images/image122_4.gif" width="133" height="30">(Zde předpokládáme, že nezávisí na t.
Poté lze graf přechodů systému ze stavu do stavu prezentovat ve formě obr. 55. Je to orientovaný graf.
V obecném případě (s libovolným počtem rezervních prvků) lze k popisu chování systému použít proces smrti a reprodukce (který je markovovský). Omezení vlastnosti Markov zde není odvozeno.
Na základě přechodového grafu je sestaven systém diferenciálních rovnic pomocí následujícího pravidla:
Systém obsahuje tolik diferenciálních rovnic, kolik je stavů analyzovaného systému (vrcholů grafu)
Levá strana i-té rovnice systému obsahuje https://pandia.ru/text/78/494/images/image126_5.gif" width="39" height="29 src="> pravděpodobnost i -tý stav a pravý - tolik výrazů, kolik je oblouků grafu spojených s i -tým stavem.
Každý člen představuje součin intenzity přechodu do nebo z i -tého stavu a pravděpodobnosti stavu, ze kterého oblouk vychází. Pokud je oblouk nasměrován do i-tého stavu, pak se výraz bere se znaménkem „+“, pokud pochází z i-tého stavu, pak se znaménkem „-“.
https://pandia.ru/text/78/494/images/image128_4.gif" width="33" height="23"> lze provést pomocí Laplaceovy transformace, která redukuje systém diferenciálních rovnic na systém algebraických rovnice. Pravděpodobnost provozního stavu v daném okamžiku nebo faktor dostupnosti:
https://pandia.ru/text/78/494/images/image130_3.gif" width="157 height=23" height="23"> A systém diferenciálních rovnic přechází do systému algebraických rovnic. Například , od (4.11)
https://pandia.ru/text/78/494/images/image132_3.gif" width="180" height="34 src="> (5.17)
§ 5.9 Většinová výhrada
Tato metoda se také nazývá metoda rezervace hlasování. Za svůj název vděčí přítomnosti zvláštního prvku v rezervních skupinách, nazývaného většinový prvek nebo prvek hlasování (prvek kvora).
Většinová rezervace je široce používána v diskrétních (digitálních) systémech, včetně výpočetní techniky.
Nechť je zálohován systém skládající se z N prvků zapojených do série z hlediska spolehlivosti (obr. 56-a). Každý prvek systému je diskrétní a produkuje 0 nebo 1 v závislosti na 0 nebo 1 na výstupu. Abychom to určili, předpokládejme, že v provozním stavu odpovídá 0 na výstupu 0 na vstupu a 1 na výstupu odpovídá 1 na vstupu.
Příkladem takového systému může být obvod, který zpožďuje přední (zadní nebo přední) impulzu jednotkové amplitudy na dobu ³ t. Pro malé t lze takový obvod implementovat pomocí logických prvků typu „AND-NOT“, z nichž každý poskytuje zpoždění po dobu t0. Potom musí být počet prvků „AND-NOT“ sudý a vybraný z podmínky 1. třída" href="/text/category/1_klass/" rel="bookmark">1. třída: s jednoduchými spoji (obr. 56 c)
Každý hlavní prvek systému je nahrazen rezervní skupinou složenou z lichého počtu M vstupních prvků a jednoho majoritního prvku (ME). Jako vstupní prvky se obvykle používají prvky podobné těm hlavním.
Většinový prvek v obecném případě implementuje funkci
https://pandia.ru/text/78/494/images/image135_2.gif" width="91" height="24"> - signál na výstupu m-tého vstupního prvku.
Upor je práh pro spuštění většinového prvku.
Y - výstupní signál záložní skupiny.
 |
.
 |
b) Adaptivní většinová výhrada
Umožňuje zohlednit poruchy vstupních prvků. Toho je dosaženo tím, že v (5.13) am=var (0 nebo 1) a Upor=var. Záložní skupina bude vypadat jako na obr. 60. Vstupní prvky se vypínají ve dvojicích. V tomto případě se Uthr změní
2. stupeň" href="/text/category/2_klass/" rel="záložka">2. stupeň (s více spoji) Obr. 54d.
Tento způsob většinové výhrady umožňuje snížit požadavky na spolehlivost pro většinový prvek, které musí být splněny s neadaptivní většinovou výhradou.
Uveďme výpočet spolehlivosti 1. záložní skupiny. Je provozuschopný, když (za předpokladu, že jsou funkční vstupní prvky 2. záložní skupiny), když min
výstupy většinových prvků budou mít správný signál
Ke zvýšení spolehlivosti komplexních systémů a jednotlivých objektů existují čtyři hlavní způsoby:
1) zvýšení spolehlivosti prvků systému. Je to jednoduchý a snadný způsob, ale k jeho použití potřebujete spolehlivější komponenty. Ale i když jsou dostupné, jsou vždy mnohem dražší než ty předchozí a je potřeba ekonomická kalkulace;
2) konstruktivní opatření ke zvýšení spolehlivosti (například tlumení případných vibrací, přechod ze staticky neurčité struktury na staticky určitelnou, všechny druhy ochranných povlaků tvrdokovem, polymery atd.). Tato cesta je spojena se strojírenskou technologií a může být i předmětem speciálního studia teorie spolehlivosti;
3) radikální změna principu fungování systému za tímto účelem. Ve spojení s vytvořením nové technologie se jedná o kvalitativní skok ve vývoji tohoto odvětví – vzniká z ekonomické nevhodností předchozích inženýrských řešení.
4) zavedení různých typů redundance.
Redundance jsou další prostředky a schopnosti nad rámec minima vyžadovaného k tomu, aby objekt vykonával specifikované funkce
Způsob zvýšení spolehlivosti objektu zavedením redundance je redundance.
Existuje několik metod pro zvýšení spolehlivosti pomocí redundance. Existují rezervace:
Strukturální (redundance ve struktuře - v počtu prvků systému);
Pravidelné (redundance v provozních režimech - v počtu prvků systému);
Dočasný
Funkční,
Informační
A řada dalších.
Největší zájem je o strukturální nebo obvodovou redundanci, která zahrnuje použití redundantních prvků struktury objektu.
1) Podle metod může být rezervace obecná nebo samostatná (obrázek 6.1).
Obrázek 6.1 - Klasifikace metod rezervace
1.1) Obecná redundance – celý objekt, zařízení nebo systém jako celek je redundantní (obrázek 6.2):
Obrázek 6.2 - Obecná rezervace
1.2) Samostatná redundance - jednotlivé prvky systému jsou redundantní (obrázek 6.3). Oddělená redundance je výhodná, když existuje velký počet zařízení a zvýšení multiplicity.
Obrázek 6.3 - Samostatná redundance
Míra rezervace se nazývá poměr počtu záložních prvků k počtu hlavních prvků objektu.
2) Existují rezervace s celočíselnými a zlomkovými násobky:
2.1) rezervace s celočíselnou násobnostíŘíká se tomu redundance, kdy pro normální provoz přípojky stačí, aby bylo funkční alespoň jedno zařízení (tj. jedno nebo více záložních je přiřazeno k hlavnímu čerpadlu);
Obrázek 6.4 - Redundance s celočíselnou násobností
2.2) zlomková rezervace Toto se nazývá redundance, kdy pro normální provoz připojení může být vadné pouze jedno zařízení (tj. pro několik čerpadel je pouze jedno záložní zařízení).
Obrázek 6.5 - Částečná redundance
Poměr rezervací:
kde m je celkový počet prvků ve skupině;
r je počet prvků potřebných pro normální provoz systému.
Pojďme si například analyzovat obvody (obrázek 6.6).
Obrázek 6.6 - Redundantní schémata
Podle diagramu na obrázku 6.6 máme duplikaci a multiplicitu
Celá mnohost.
Diagram na obrázku 8.6b ukazuje diagram s násobností
Celá mnohost.
Diagram na obrázku 8.6c ukazuje systém „2 ze 3“.
Zlomková násobnost.
3.1) Kdy trvalá rezervace záložní zařízení jsou po celou dobu provozu připojena k hlavním a pracují s nimi současně.
3.2) Kdy rezervace výměnou záložní zařízení po jejich poruše nahrazují ta hlavní.
4) Rozlišujte mezi třemi typ strukturální redundance: naložená rezerva, lehká rezerva, nezatížená rezerva.
4.1) Nabitá rezerva- taková rezerva, když záložní prvky pracují ve stejném režimu zatížení jako hlavní prvek, tzn. hlavní prvek a záloha ztrácejí spolehlivost stejnou rychlostí.
4.1) Světelná rezerva- taková rezerva, když prvky pracují v režimu slabší zátěže než hlavní prvek, tzn. záložní prvky ztrácejí spolehlivost pomaleji ve srovnání s hlavním prvkem.
4.1) Vyložená rezerva- kdy záložní prvek nenese prakticky žádné zatížení a jeho spolehlivost vůbec neklesá. Jedná se o náhradní díly skladem.
Obrázek 6.7 zkoumá spolehlivost se zatíženými, lehkými a nezatíženými zálohami pro systém 1 hlavního prvku a 1 záložního prvku.
Obrázek 6.7 - Typy rezervací
Nabitá rezerva (obrázek 6.7a). V 0< t < t 0 функционируют оба элемента и их надежность падает одинаково. После отказа при t >t 0 první již nefunguje, ale druhý pokračuje v práci se stejnou spolehlivostí podél stejné křivky.
Lehká rezerva (obrázek 6.7b). V 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. prvek pracuje při plném zatížení, jeho spolehlivost na křivce 2 klesá.
Nezatížená rezerva (obrázek 6.7c). V 0< t < t 0 работает только 1-й элемент (кривая 1), а при t >t 0 je teprve druhá (křivka 2), ale nezačíná od t = 0, ale od t = t 0.
Spolehlivost lehké rezervy je tedy vyšší než zatížené a nezatížená vyšší než odlehčená.
TÉMA: “Klasifikace způsobů rezervace”
PLÁN:
1. Redundance a redundance
2. Klasifikace rezervačních metod
V souladu s GOST 27.002-89 je redundance použití dalších prostředků a (nebo) schopností za účelem udržení provozuschopného stavu objektu v případě selhání jednoho nebo více jeho prvků. Redundance je tedy způsob zvýšení spolehlivosti objektu zavedením redundance.
Redundance je zase dalším prostředkem a (nebo) schopnostmi nad rámec minima vyžadovaného k tomu, aby objekt vykonával specifikované funkce. Účelem zavedení redundance je zajistit normální fungování objektu poté, co dojde k poruše v jeho prvcích.
Existují různé způsoby rezervace. Je vhodné je oddělit podle následujících kritérií (obr. 1): typ redundance, způsob připojení prvků, násobnost redundance, způsob zapnutí rezervy, způsob provozu rezervy, obnovitelnost rezervy.
Definice hlavního prvku nesouvisí s konceptem minimalizace hlavní struktury objektu, protože prvek, který je v některých provozních režimech hlavní, může v jiných podmínkách sloužit jako záloha.
Redundantní prvek - hlavní prvek, v případě jehož poruchy je v objektu zajištěn záložní prvek
Časová rezervace je spojena s využíváním časových rezerv. V tomto případě se předpokládá, že čas přidělený objektu k provedení nezbytných prací je zjevně větší než požadované minimum. Časové rezervy lze vytvořit zvýšením produktivity objektu, setrvačnosti jeho prvků atd.
Informační redundance je redundance pomocí informační redundance. Příklady informační redundance jsou vícenásobný přenos stejné zprávy přes komunikační kanál; použití různých kódů při přenosu informací komunikačními kanály, které zjišťují a opravují chyby, které se objevují v důsledku poruch zařízení a vlivu rušení; zavedení redundantních informačních symbolů při zpracování, přenosu a zobrazování informací. Přebytečné informace umožňují do té či oné míry kompenzovat zkreslení přenášených informací nebo je eliminovat.
Funkční redundance je redundance, ve které může být daná funkce vykonávána různými způsoby a technickými prostředky. Například funkce rychlého odstavení vodou chlazeného energetického reaktoru lze dosáhnout vložením bezpečnostních tyčí do aktivní zóny nebo vstřikováním roztoku boru. Nebo funkci přenosu informací do automatizovaného řídicího systému lze provádět pomocí rádiových kanálů, telegrafu, telefonu a dalších komunikačních prostředků. Proto se obvyklé průměrné ukazatele spolehlivosti (střední doba mezi poruchami, pravděpodobnost bezporuchového provozu atd.) stávají v tomto případě neinformativními a nedostatečně vhodnými pro použití. Nejvhodnější ukazatele pro posouzení funkční spolehlivosti: pravděpodobnost provedení dané funkce, průměrná doba dokončení funkce, míra dostupnosti pro provedení dané funkce
Redundance zátěže je redundance využívající rezervy zátěže. Redundance zatížení spočívá především v zajištění optimálních rezerv schopnosti prvků odolávat zatížení, které na ně působí. U jiných způsobů zálohování zátěže je možné zavést další ochranné nebo vykládací prvky
Podle způsobu zařazení záložních prvků rozlišují trvalou, dynamickou, náhradní výhradu, posuvnou a většinovou výhradu. Trvalá rezervace je rezervace bez restrukturalizace struktury objektu v případě poruchy jeho prvku. Pro trvalou redundanci je nezbytně nutné, aby v případě výpadku hlavního prvku nebyla potřeba speciální zařízení pro aktivaci záložního prvku a nedocházelo k přerušení provozu (obr. 5.2 a 5.3).
Trvalá redundance je v nejjednodušším případě paralelní připojení prvků bez spínacích zařízení.
Dynamická redundance je redundance s restrukturalizací struktury objektu, když dojde k poruše jeho prvku. Dynamická rezervace má řadu odrůd.
Klasifikace metod redundance systému
V současnosti dosahovaná úroveň spolehlivosti základny prvků elektroniky, radiotechniky, mechanických prvků a elektrotechniky je charakterizována hodnotami poruchovosti λ=10 -6 ...10 -7 1/h. V blízké budoucnosti můžeme očekávat, že tato úroveň poroste λ= 10-8 1/h. To umožní prodloužit dobu mezi poruchami systému skládajícího se z N = 10 6 prvků na hodnotu 100 hodin, což zjevně nestačí. Požadované spolehlivosti složitých systémů lze dosáhnout pouze použitím různých typů redundance.
Redundance je jedním z hlavních prostředků k zajištění dané úrovně spolehlivosti (zejména bezporuchového provozu) objektu při nedostatečné spolehlivosti jeho prvků.
V souladu s GOST 27.002-89 rezervace je použití dodatečných prostředků a (nebo) schopností za účelem udržení provozního stavu objektu v případě selhání jednoho nebo více jeho prvků. Redundance je tedy způsob zvýšení spolehlivosti objektu zavedením redundance. ve svém pořadí, nadbytek - Jedná se o další nástroje a (nebo) schopnosti, které přesahují minimum požadované pro objekt k provádění specifikovaných funkcí. Účelem zavedení redundance je zajistit normální fungování objektu poté, co dojde k poruše v jeho prvcích.
Existují různé způsoby rezervace. Je vhodné je oddělit podle následujících kritérií (obrázek 4.7): typ redundance, způsob připojení prvků, násobnost redundance, způsob zapnutí rezervy, způsob provozu rezervy, obnovitelnost rezervy.
Obrázek 4.7 – Klasifikace metod redundance
Strukturální redundance, někdy nazývaný hardware (prvek, obvod), zahrnuje použití rezervních prvků struktury objektu. Podstatou strukturální redundance je zavedení dalších prvků do minimální požadované verze objektu. Prvky redundantního systému mají následující názvy. Hlavní prvek- prvek struktury objektu nutný k tomu, aby objekt plnil požadované funkce při absenci poruch jeho prvků. Rezervní prvek - prvek objektu určený k plnění funkcí hlavního prvku v případě jeho selhání.
Definice hlavního prvku nesouvisí s konceptem minimalizace hlavní struktury objektu, protože prvek, který je v některých provozních režimech hlavní, může v jiných podmínkách sloužit jako záloha.
Vyhrazený prvek- hlavní prvek pro případ poruchy, pro který je v zařízení zajištěn záložní prvek.
Na obrázcích 4.8 – 4.10 jsou schémata zapojení hlavního a záložního prvku, tzv. paralelní zapojení prvků. Systém s paralelním spojením prvků je systém, který selže pouze tehdy, selžou-li všechny jeho prvky.
Obrázek 4.8 – Příklad paralelního zapojení prvků
a – schéma, b – schéma návrhu
Obrázek 4.9 – Příklad paralelního sériového zapojení prvků SUKhTP
a - funkční schéma, b - konstrukční schéma
Obrázek 4.10 – Příklad můstkového spojení prvků
Dočasná rezervace spojené s využíváním časových rezerv. V tomto případě se předpokládá, že čas přidělený objektu k provedení nezbytných prací je zjevně větší než požadované minimum. Časové rezervy lze vytvořit zvýšením produktivity objektu, setrvačnosti jeho prvků atd.
Zálohování informací- Toto je redundance využívající informační redundanci. Příklady informační redundance jsou vícenásobný přenos stejné zprávy přes komunikační kanál; použití různých kódů při přenosu informací komunikačními kanály, které zjišťují a opravují chyby, které se objevují v důsledku poruch zařízení a vlivu rušení; zavedení redundantních informačních symbolů při zpracování, přenosu a zobrazování informací. Přebytečné informace umožňují do té či oné míry kompenzovat zkreslení přenášených informací nebo je eliminovat.
Funkční redundance- redundance, při které lze danou funkci vykonávat různými způsoby a technickými prostředky. Například funkce přenosu informací do automatizovaného řídicího systému může být vykonávána pomocí rádiových kanálů, telegrafu, telefonu a dalších komunikačních prostředků. Proto se obvyklé průměrné ukazatele spolehlivosti (střední doba mezi poruchami, pravděpodobnost bezporuchového provozu atd.) stávají v tomto případě neinformativními a nedostatečně vhodnými pro použití. Nejvhodnějšími ukazateli pro posouzení funkční spolehlivosti jsou: pravděpodobnost provedení dané funkce, průměrná doba dokončení funkce, míra dostupnosti pro provedení dané funkce.
Redundance zátěže- jedná se o redundanci využívající rezervy zátěže. Redundance zatížení spočívá především v zajištění optimálních rezerv schopnosti prvků odolávat zatížení, které na ně působí. U jiných způsobů zálohování zátěže je možné zavést další ochranné nebo vykládací prvky.
Uvedené typy redundance lze aplikovat buď na systém jako celek, nebo na jednotlivé prvky systému nebo na jejich skupiny. V prvním případě je volána rezervace Všeobecné, ve druhém - samostatný. Nazývá se kombinace různých typů rezervace ve stejném objektu smíšený.
Podle způsobu zařazení záložních prvků rozlišují trvalou, dynamickou, náhradní výhradu, posuvnou a většinovou výhradu. Stálá rezervace- jedná se o rezervaci bez přestavby struktury objektu v případě poruchy jeho prvku. Pro trvalou redundanci je nezbytné, aby v případě výpadku hlavního prvku nebyla potřeba žádná speciální zařízení k aktivaci záložního prvku a nedocházelo také k přerušení provozu (obrázky 4.11 - 4.13). Trvalá redundance je v nejjednodušším případě paralelní připojení prvků bez spínacích zařízení.
Obrázek 4.13 – Smíšená redundance s vždy zapnutou rezervou
Dynamická rezervace- jedná se o redundanci s restrukturalizací struktury objektu při poruše jeho prvku. Dynamická rezervace má řadu odrůd.
Rezervace náhradou- jedná se o dynamickou redundanci, kdy se funkce hlavního prvku přenesou na záložní až po výpadku hlavního prvku. Zahrnutí rezervy náhradou (obrázky 4.14, 4.15) má následující výhody:
– neporušuje záložní provozní režim;
– ve větší míře zachovává spolehlivost záložních prvků, protože hlavní prvky jsou v době provozu nefunkční;
– umožňuje použít rezervní prvek pro několik hlavních prvků.
Významnou nevýhodou náhradní redundance je potřeba spínacích zařízení. Při samostatné redundanci se počet spínacích zařízení rovná počtu hlavních prvků, což může značně snížit spolehlivost celého systému. Proto je výhodné velké jednotky nebo celý systém rezervovat výměnou a ve všech ostatních případech s vysokou spolehlivostí spínacích zařízení.
Průběžná rezervace- jedná se o rezervaci nahrazením, ve které je skupina hlavních prvků objektu rezervována jedním nebo více náhradními prvky, z nichž každý může nahradit jakýkoli neúspěšný hlavní prvek v této skupině (obrázek 4.16).
Obrázek 4.16 – Posuvná rezervace s prvky stejného typu (a) a heterogenních (b).
Široce používané v řídicích systémech většinová výhrada(pomocí „hlasování“). Tato metoda je založena na použití dalšího prvku zvaného většinový neboli logický prvek. Logický prvek umožňuje porovnání signálů přicházejících z prvků vykonávajících stejnou funkci. Pokud se výsledky shodují, jsou přeneseny na výstup zařízení.
Obrázek 4.17 ukazuje redundanci založenou na principu „2 ze 3“, tzn. jakékoli dva shodné výsledky ze tří jsou považovány za pravdivé a jsou předány na výstup zařízení. Na tomto principu je postaveno mnoho obvodů subsystémů řídicího a ochranného systému (CPS). Můžete použít poměr „3 z 5“ atd. Hlavní výhodou této metody je zajištění zvýšené spolehlivosti v případě jakýchkoliv typů poruch prvků a zvýšení spolehlivosti informačně-logických objektů.
Obrázek 4.17 – Většinová rezervace
Stupeň redundance je charakterizován mnohonásobností redundance. Rezervní poměr je poměr počtu rezervních prvků objektu k počtu jimi vyhrazených hlavních prvků, vyjádřený jako neredukovaný zlomek. Redundance s celočíselnou násobností dochází, když je jeden primární prvek zálohován jedním nebo více záložními prvky.
Rezervace se zlomkovou násobností – Toto je rezervace, když jsou dva nebo více prvků stejného typu rezervováno jedním nebo více záložními prvky. Nejběžnější možností pro částečnou redundanci je, když počet hlavních prvků převyšuje počet záložních prvků. Zavolá se rezervace, jejíž násobnost je rovna jedné zdvojení.
V závislosti na provozním režimu rezervy se rozlišují naložené, lehké a nezatížené rezervy. Nabitá rezerva – Toto je rezerva, která obsahuje jeden nebo více rezervních prvků, které jsou v režimu primárního prvku. Předpokládá se, že prvky naložené zálohy mají stejnou úroveň spolehlivosti, trvanlivosti a skladovatelnosti jako hlavní prvky objektu, který si rezervují. Světelná rezerva - Jedná se o rezervu, která obsahuje jeden nebo více záložních prvků, které jsou v méně zatíženém režimu než hlavní. Lehké rezervní prvky mají zpravidla vyšší úroveň spolehlivosti, trvanlivosti a skladnosti než hlavní prvky. Vyložená rezerva- jedná se o rezervu, která obsahuje jeden nebo více záložních prvků, které jsou v nezatíženém režimu, než začnou plnit funkce hlavního prvku. U prvků nezatížené zálohy se konvenčně předpokládá, že nikdy neselžou a nedosáhnou mezního stavu.
Redundance, ve které je provozuschopnost jednoho nebo více rezervních prvků v případě poruch za provozu obnovena, se nazývá zálohování s obnovením, jinak to drží zálohování bez obnovení. Vytěžitelnost zásoby je zajištěna sledováním provozuschopnosti prvků. Pokud existuje redundance, je to obzvláště důležité, protože v tomto případě může být počet skrytých poruch větší než v případě absence redundance. V ideálním případě je porucha jakéhokoli prvku objektu bez prodlení detekována a vadný prvek je okamžitě vyměněn nebo opraven.
