Opća rezervacija. Stalna rezervacija
Povećana pouzdanost kroz redundanciju opreme
Redundancija je jedan od najčešćih i temeljnih načina za povećanje pouzdanosti i održivosti računalnih sustava. Međutim, redundancija 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 korisno opterećenje opreme i povećava njezinu cijenu.
Glavni parametar rezervacije je omjer rezervacije. Ovo je omjer broja rezervnih uređaja i broja radnih (primarnih) uređaja. Omjer redundantnosti ograničen je strogim ograničenjima u pogledu mase, dimenzija i potrošnje energije BCWS.
Postoje opće i zasebne rezervacije. Redundancija brodskih računala u cjelini je opća redundancija. U ovom slučaju glavno i rezervno računalo na vozilu rade paralelno.
Uz odvojenu redundanciju, brodsko računalo je podijeljeno u zasebne podsustave, od kojih je svaki ili neki od njih odvojeno redundantan. Kada se koristi zasebna redundancija, može se razlikovati nekoliko razina redundancije:
1. Rezervacija za razine detalja
2. Redundancija na razini elementa
3. Redundancija na razini uređaja.
U ovom trenutku, najčešća zasebna redundancija je redundancija na razini uređaja (RAM, procesor, tvrdi diskovi, itd.), Budući da su moderna ugrađena računala modularna, a redundancija na razini modula značajno povećava mogućnost održavanja.
Ovisno o načinu uključivanja rezervnog elementa ili putnog računala, razlikuju se vruća i hladna rezerva.
S vrućim stanjem pripravnosti rezervni elementi rade pod istim uvjetima kao i glavni elementi i obavljaju sve svoje funkcije. Istodobno se povećava potrošnja energije, a održavanje postaje kompliciranije, jer je potrebno identificirati neispravne elemente i pravovremeno ih zamijeniti.
S hladnom sigurnosnom kopijom, rezervni elementi ne rade ili rade u slabim uvjetima. U ovom slučaju, rezervni element se aktivira samo ako glavni element zakaže. Hladna sigurnosna kopija troši manje energije, lakša je za održavanje, a rezervni elementi ne troše svoje resurse. Međutim, kod hladnog backup-a potrebno je koristiti posebne prekidače koji omogućuju backup elementu da dođe u pogon. Uključivanje rezervnih elemenata može se dogoditi ručno ili automatski.
Hladno sigurnosno kopiranje koristi se samo na razini velikih elemenata ili cijelih ugrađenih računala koristeći različite metode otkrivanja kvarova.
Hot standby također se može koristiti na dubljim razinama koristeći redundanciju na temelju većinske logike.
U stvarnoj opremi, hladna i vruća podrška obično se koriste u različitim kombinacijama.
Pogledajmo različite metode rezervacije:
1. Rezervacija na temelju većinske logike.
Ova vrsta redundancije koristi se za vruće stanje pripravnosti elemenata ili cijelih ugrađenih računala. Izlazni signali iz glavnog i svih pomoćnih elemenata pretvaraju se u jedan signal na većinskom elementu. U tom se slučaju uspoređuju svi signali, a onaj koji odgovara najveći broj puta smatra se ispravnim (2 od 3, 3 od 5 i tako dalje).
Prednosti logike većinske rezervacije:
2. Nema potrebe za otkrivanjem neispravnog elementa i prebacivanjem na rezervni.
3. Svi kvarovi su potisnuti.
Mane:
1. Volumen, težina i potrošnja energije opreme značajno se povećavaju.
2. Performanse se smanjuju, budući da je većina elemenata povezana u seriju s glavnim elementima računalnog sustava.
3. Nema naznaka neispravnih uređaja, što smanjuje mogućnost održavanja.
4. Sustav pada kada još ima dobrih elemenata, budući da većinski element ne može donositi ispravne odluke ako ima više neuspješnih nego dobrih.
Kod ove vrste redundancije iza svakog redundantnog elementa nalazi se detektor grešaka koji bilježi odstupanje između rezultata rada glavnog i rezervnog elementa. Ako se otkrije neusklađenost, pokreće se dijagnostički program koji utvrđuje koja jedinica nije uspjela i isključuje je iz rada dok se pogreška ne otkloni.
Shematski, takav dijagram veze izgleda ovako:
Ovdje Ao i Ap čine prvi blok računalnog sustava, pri čemu je Ao glavni element, a Ap rezervni. Oba ova elementa, osim ako jedan od njih nije u kvaru, imaju iste izlaze.
Vo i Vr – čine drugi blok. Izlazi ovih elemenata također su identični.
Signali iz glavnog i pomoćnog elementa kombiniraju se 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. Istodobno se povećava vjerojatnost besprijekornog rada, ali značajno se povećava potrošnja energije, dimenzije, težina, a struktura računalnog sustava i programiranje za njega postaju kompliciraniji.
Prednosti zalihosti zalihosti s detektorom grešaka:
1. Vjerojatnost besprijekornog rada računalnog sustava znatno se povećava.
2. Manje redundantnih elemenata nego kada se koristi logika redundantnosti većine.
3. Održivost se povećava, jer se točno zna koji je element pokvaren
4. Detektor grešaka ne utječe na tokove informacija i ne smanjuje performanse računalnog sustava, budući da je povezan paralelno, u odnosu na uređaje koji se testiraju.
Mane:
1. Ako se otkrije pogreška, 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. Sustav ne može otkriti grešku ako i primarni i rezervni elementi zakažu.
3. Redundancija koja se temelji na postupnoj degradaciji računalnog sustava.
U tom slučaju, ako su svi elementi računalnog sustava u ispravnom stanju, oni su potpuno funkcionalni i svaki element obavlja svoju funkciju. Međutim, ako barem jedan element pokvari, odmah se pokreće dijagnostički program koji utvrđuje koji je element pokvaren i eliminira ga iz rada. U ovom slučaju, funkcije koje je izvršio pokvareni element redistribuiraju se između radnih elemenata uz zadržavanje svih funkcionalnosti, smanjenjem količine obrađenih informacija ili smanjenjem funkcionalnosti uz zadržavanje količine obrađenih informacija.
Budući da su on-board računalni sustavi dizajnirani za maksimalno opterećenje, što se događa vrlo rijetko, ova metoda redundantnosti značajno povećava pouzdanost, bez značajnih troškova.
Prednosti:
1. Povećava se sposobnost preživljavanja računalnog sustava.
2. Dimenzije, težina i potrošnja energije se ne povećavaju.
3. Održivost se povećava, jer se točno zna koji je element pokvaren.
4. Nisu potrebni specijalizirani elementi koji analiziraju signale elemenata, te se stoga cijeli računalni sustav može razviti na standardiziranoj opremi.
Mane:
1. Softver postaje složeniji, jer je potrebno implementirati algoritme koji prate ispravnost elemenata računalnog sustava i preraspodjeljuju zadatke nakon kvara jednog ili više elemenata
2. Kada elementi računalnog sustava zakažu, količina obrađenih informacija ili funkcionalnost se smanjuju.
3. Redundancija je moguća samo na razini procesorskih modula i računala.
4. Održavanje postaje skuplje, jer je potrebno zamijeniti cijele jedinice i računala.
Ovo su glavne metode redundancije pomoću opreme. Obično se u stvarnoj opremi koriste u različitim kombinacijama, ovisno o traženom rezultatu, stupnju potrebne pouzdanosti i održivosti pojedinih elemenata računalnog sustava i cijelog kompleksa u cjelini.
POGLAVLJE V. SMANJENJE SUSTAVA
Jedan od temeljnih zadataka teorije pouzdanosti je zadatak razvoja metoda za povećanje pouzdanosti sustava. Ova metoda je redundancija sustava.
Rezervacija - metoda povećanja pouzdanosti objekta uvođenjem redundancije.
Redundancija - dodatna sredstva ili mogućnosti izvan minimuma potrebnog da objekt može obavljati navedene funkcije.
Razlikuju se sljedeće vrste redundancije:
1.Privremeni višak . Osigurava da objekt koristi višak vremena za izvođenje navedenih funkcija. Odnosno, s ovom vrstom redundancije, određene funkcije objekt može izvršiti, općenito govoreći, u kraćem vremenskom razdoblju. Primjer: Digitalno računalo može kontinuirano obavljati brojne zadatke, ali kako bi se povećala pouzdanost, može se provesti dijagnostika kvarova.
2.Redundantnost informacija . Uključuje korištenje suvišnih informacija. Na primjer:
a) ponavljanje slanja poruke u kanalu sa smetnjama radi povećanja pouzdanosti prijenosa informacija,
b) zadržavanje dodatnog broja značajnih brojki u izračunima,
c) redundantno kodiranje otporno na buku,
3.Zalihost opterećenja događa se kada objekt radi u načinu lakšem od normalnog. Na primjer: faktor opterećenja elementa Kn< I.
4.Strukturna redundantnost je da objekt uključuje suvišne elemente. Na primjer, digitalno računalo obično uključuje nekoliko ulaznih i izlaznih uređaja.
§ 5.1 Klasifikacija metoda redundantnosti
Radi lakšeg snalaženja, ubuduće ćemo se složiti da govorimo o rezerviranju elementa, pri čemu pod riječju podrazumijevamo i sam element i bilo koji dio sustava, uključujući cijeli sustav.
Navedimo sljedeće definicije.
Glavni element - minimalni element potreban za osiguranje funkcionalnosti sustava.
Rezervni element - element dizajniran da osigura operativnost sustava u slučaju kvara glavnog elementa. Skup glavnih i njegovih rezervnih elemenata nazvat ćemo pričuvna skupina.
Primjer: Digitalno računalo s nekoliko ulaznih i izlaznih uređaja. Jedan ulazni i jedan izlazni uređaj su glavni elementi, ostali ulazni i izlazni uređaji su rezervni. Svi ulazni i izlazni uređaji dvije su redundantne skupine.
Rezervna grupa - ovo je ukupnost glavnog elementa i svih njegovih rezervnih.
Klasifikacijski znak | Vrsta rezervacije |
||
Upotreba neuspjelog elementa (primarnog ili rezervnog) | Sigurnosna kopija s oporavkom |
||
Sigurnosna kopija bez oporavka |
|||
Metoda za omogućavanje rezervnog elementa | Opća rezervacija |
||
Odvojena rezervacija |
|||
Shema za povezivanje rezervnog elementa | Stalna redundancija (pasivna) |
||
Rezervacija zamjenom (aktivno) |
|||
Status rezerve (za metode aktivne rezerve | Neopterećena (hladna) rezerva |
||
Napunjena (vruća) rezerva |
|||
Lagana (topla) rezerva |
|||
Distribucija opterećenja između elemenata koji nisu otkazali (za metode pasivne redundantnosti) | Uz stalno opterećenje |
||
S preraspodjelom opterećenja |
|||
Fiksacija pričuve (za metode aktivne pričuve) | Fiksna rezervacija |
||
Promjenjiva rezervacija |
|||
Ujednačenost rezervacije | Homogena rezervacija |
||
Mješovita rezervacija |
Ako se glavni ili rezervni element obnovi nakon kvara, tada će se obnoviti redundancija. Inače - nema oporavka.
Opća rezervacija - kada je osigurana rezerva u slučaju kvara cijelog sustava u cjelini (slika 40).
Odvojena rezervacija - kada je osigurana rezerva u slučaju kvara pojedinih elemenata objekta ili njihovih skupina (vidi sliku 41).
Primjer: ETsVM+EDSVM - opća redundantnost.
ulazni uređaj + ulazni uređaj, AU+AU, OU+UU, ZU+ZU,
izlazni uređaj + izlazni uređaj - odvojena redundancija.
Stalna rezervacija - redundancija, u kojoj rezervni elementi sudjeluju u funkcioniranju objekta zajedno s glavnim. Blok dijagram stalne rezervacije prikazan je na sl. 40
Rezervacija putem zamjene - redundancija, u kojoj se funkcije glavnog elementa prenose na pomoćni tek nakon kvara glavnog elementa. Blok dijagram je prikazan na sl. 42 (opcija a) - zasebna redundancija, opcija b) - opća redundancija).
Primjer: Digitalno računalo ima nekoliko izlaznih uređaja (ADC). Ako se informacije izlaze na sve odjednom (ADC), tada imamo stalnu redundanciju. Ako su rezervni ADPU-ovi spojeni tek nakon što glavni otkaže, tada imamo redundanciju zamjenom.
Kod redundancije zamjenom, pojava kvara elementa uzrokuje restrukturiranje sustava. Ovo restrukturiranje provodi se pomoću prekidača koji isključuju neispravne elemente i povezuju funkcionalne.
Postoje dvije vrste stalnih rezervacija:
1. Uz stalno opterećenje kada se u slučaju kvara jednog ili više elemenata pričuvne skupine ne mijenja opterećenje preostalih ispravnih elemenata.
Primjer: Kada su glavni i rezervni ADPU stalno povezani i isti materijal izlazi na svaki od njih, uređaji za prikaz.
2. S preraspodjelom opterećenja kada se u slučaju kvara barem jednog elementa pričuvne skupine mijenja opterećenje elemenata koji ostaju u funkciji.
Primjer: U odsutnosti kvarova, bušene kartice se jednoliko unose s nekoliko ulaznih uređaja. Ako barem jedan ulazni uređaj pokvari, povećava se opterećenje preostalih.
Ovisno o stanju elemenata sigurnosne kopije prije puštanja u rad, aktivna sigurnosna kopija se dijeli na nekoliko vrsta:
1. Napunjena rezerva- kada su rezervni elementi u istom načinu rada kao i glavni element.
2. Iskrcana rezerva- kada su rezervni elementi isključeni. Do trenutka uključivanja rezervni ne mogu otkazati.
3. Rezerva svjetla- kada su rezervni elementi u manje opterećenom okruženju od glavnog. Tijekom čekanja rezervni elementi mogu zakazati, ali s manjom vjerojatnošću nego primarni element.
Očito je da je laka pričuva najopćenitija vrsta aktivnih pričuva, budući da se 1. i 2. dobivaju kao djelomične od lakih.
Fiksna rezervacija - redundancija zamjenom, kod koje je mjesto spajanja svakog pričuvnog elementa unaprijed strogo određeno (slika 42a).
https://pandia.ru/text/78/494/images/image005_73.gif" width="77" height="25 src=">
sustav koji se ne može oporaviti
elementi (primarni i pričuvni) jednako su pouzdani i funkcija pouzdanosti =
Usporedit ćemo pouzdanost redundantnih i neredundantnih sustava prema indikatoru
https://pandia.ru/text/78/494/images/image008_44.gif" width="114" height="28 src="> - funkcije pouzdanosti redundantnog i neredundantnog sustava.
§ 5.2 Pouzdanost sustava s opterećenom aktivnom zalihošću i pasivnom zalihošću bez raspodjele opterećenja
Neka sustav sadrži N serijski spojenih glavnih elemenata.
1. Opći slučaj rezervacije
https://pandia.ru/text/78/494/images/image010_42.gif" width="344" height="386 src="> Razmotrimo vremenski dijagram funkcioniranja redundantnog sustava u posebnom slučaju N =2, M=1. Prikazana je na slici 45. Prikazuje vrijeme rada do otkaza n-tog elementa u m-toj rezervnoj skupini, u općem slučaju 
A) Razmotrite slučaj aktivna rezervacija.
Pronađimo funkciju pouzdanosti sustava. Vidi se da je njegov blok dijagram pouzdanosti serijski paralelan i ima M+1 paralelno povezanih grupa, od kojih svaka sadrži N elemenata. Zatim iz (4.25) pouzdanost redundantnog sustava
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 sustava ne ovisi o redoslijedu uključivanja rezervnih elemenata.
2. Pouzdanost sustava u trenutku t određena je vrijednostima pouzdanosti elemenata u istom trenutku t i potpuno je neovisna o tome kako se pouzdanost promijenila prije vremena.
3. Pouzdanost redundantnog sustava veća je od pouzdanosti neredundantnog. Zaista lako provjeriti
Gdje je vrijeme rada do kvara, m je broj rezervne grupe, n je broj elementa u rezervnoj grupi
Zadatak 1. Neka je specificirana pouzdanost elementa i potrebno je odrediti takav M broj grupa rezervnih elemenata pri kojem pouzdanost redundantnog sustava neće biti manja 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=">
Sustav ima N rezervnih grupa od kojih svaka sadrži 1 primarni i N rezervnih elemenata. U nastavku ćemo glavni element uvjetno smatrati nultim rezervnim elementom (u rezervnoj skupini). Razmotrimo vremenski dijagram funkcioniranja redundantnog sustava u posebnom slučaju N=2, M=1 (vidi sl. 42-a). Prikazano je na sl. 46.
 |
A) Razmotrite slučaj aktivna rezervacija .
Pronađimo funkciju pouzdanosti sustava. Njegov blok dijagram pouzdanosti bit će serijski paralelan, sadržavat će N serijski spojenih grupa, od kojih svaka sadrži M+1 paralelno spojenih 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 redundancija bez preraspodjele opterećenja dijagrami će biti slični sl. 46 i odredit će se iz (5.2). Iz (5.2) slijede zaključci slični onima koji su navedeni za slučaj opće rezerve. Iskoristite rezervaciju
https://pandia.ru/text/78/494/images/image031_15.gif" width="236" height="35 src=">
5.3 Pouzdanost sustava s neopterećenom aktivnom redundancijom
Za neopterećenu rezervu, pretpostavit ćemo da se pouzdanost rezervnih elemenata ne smanjuje kada nisu u pogonu. Prisjetit ćemo se i ranije uvedenih pretpostavki.
1. Opći slučaj rezervacije
Razmotrimo slučaj općeg redundantnog sustava koji se sastoji od N glavnih elemenata povezanih u seriju. Struktura redundantnog sustava bit će slična Sl. 44. Razmotrimo vremenski dijagram funkcioniranja redundantnog sustava u posebnom slučaju N=2, M=1 (vidi sl. 42-b). Prikazano je na sl. 47.
 |
Vrijeme kvara sustava:
https://pandia.ru/text/78/494/images/image034_18.gif" width="124" height="33 src=">, koji neće ovisiti o M jer su elementi (primarni i rezervni) jednako pouzdan i broj elemenata u skupini serijski spojenih glavnih i rezervnih elemenata je isti i = N.
https://pandia.ru/text/78/494/images/image036_16.gif" width="495" height="33 src="> (5,5)
1. dobiti na pouzdanosti
2. ne ovise o redoslijedu povezanih rezervnih grupa
3. Iz (5.5) slijedi da je za slučaj neopterećene rezerve, za razliku od opterećene, funkcija pouzdanosti redundantnog sustava u trenutku t određena vrijednostima funkcija pouzdanosti elemenata na interval , tj. pretpovijest rada.
Usporedimo opterećene i rasterećene aktivne rezerve. Teško je napraviti kvantitativnu usporedbu (5.1) i (5.5), pa ćemo se ograničiti na kvalitativne zaključke.
Vrijeme do kvara sustava:
-
https://pandia.ru/text/78/494/images/image011_38.gif" width="35" height="25 src="> vrijeme prije kvara 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 stoga , 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 sustava:
https://pandia.ru/text/78/494/images/image044_12.gif" width="119" height="52 src=">
To jest, tijek kvarova elemenata u n-toj rezervnoj skupini 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 distribucije vremena do kvara elementa.
Zamjenom (5.7) u (5.6) dobivamo
(5.8)
Usporedimo opterećene i istovarene rezerve na kvalitativnoj razini.
Vrijeme do kvara sustava:
-za opterećenu aktivnu rezervu
https://pandia.ru/text/78/494/images/image011_38.gif" width="35" height="25 src="> - vrijeme prije kvara m -tog elementa u n -toj rezervnoj skupini .
- za neopterećenu djelatnu pričuvu
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 iskrcane rezerve.
§ 5.4. Usporedba pouzdanosti sustava s aktivnom opterećenom i neopterećenom redundancijom
Teško je napraviti kvantitativnu usporedbu funkcija pouzdanosti, pa ćemo se ograničiti na kvalitativne zaključke i napraviti usporedbu na razini usporedbe vremena rada prije kvara sustava.
1. Opća rezervacija
Za nabijen pričuva
Gif" width="251" height="61 src=">
Očito je da. pa je stoga neopterećena rezerva pouzdanija od opterećene.
2.Odvojena rezervacija
Za nabijen pričuva
Za neopterećenu rezervu
Očito, jer uvijek 
tj. Neopterećena rezerva je pouzdanija od opterećene.
Imajte na umu da ovaj zaključak vrijedi za svatko metode aktivne redundancije, uključujući ne-apsolutno pouzdane prekidače, ako DIV_ADBLOCK253">
Pronađimo funkciju pouzdanosti sustava za slučaj Općenito redundancija sustava koji sadrži N elemenata spojenih u seriju (slika 44)
Dijagram rada sustava za slučaj N=2 i M=1 bit će isti kao na sl. 47, samo dok se funkcionalna skupina rezervnih elemenata ne spoji na mjesto otkazale skupine glavnih ili rezervnih elemenata bit će u laganom stanju, u kojem elementi otkazuju s manjom vjerojatnošću nego u radnom stanju.
Radi jednostavnosti zaključivanja, ali ne nauštrb općenitosti (zbog činjenice da su glavni i rezervni elementi jednako pouzdani), pretpostavljamo da brojevi grupa rezervnih elemenata odgovaraju redoslijedu povezivanja .
Označimo:
Vrijeme kvara (M - 1) grupe rezervnih elemenata
Vrijeme kvara M -te grupe rezervnih elemenata = vrijeme kvara sustava.
Napominjemo da su ovisni o vremenu, jer ono ovisi o trenutku prijelaza m-te skupine m=1,M rezervnih elemenata iz lakog stanja u radno, tj.
Funkcija pouzdanosti sustava:
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">
- vjerojatnost da M-ta grupa odnosno element ove grupe neće otkazati u intervalu, pod uvjetom da nije bilo kvara prije trenutka kvara.
To jest, (5.7), (5.8) određuje kroz . Slično se određuje kroz itd. kroz - funkciju raspodjele grupe osnovnih elemenata.
§ 5.5. Utjecaj razmjera redundantnosti na pouzdanost sustava
Rezerva može pokrivati ili pojedine glavne elemente, ili nekoliko glavnih elemenata, ili sve glavne elemente sustava. Razina na kojoj se prave rezervacije naziva se ljestvica rezervacija. Što je veći dio glavnih elemenata sustava pokriven jednom rezervom, to je rezerva veća. Što je više rezervnih grupa, to je manja sigurnosna kopija.
Razmotrimo utjecaj razmjera redundancije na pouzdanost sustava s apsolutno pouzdanim i apsolutno nepouzdanim prekidačem.
1. Apsolutno pouzdan prekidač.
Pokažimo da povećanje razmjera redundancije dovodi do smanjenja pouzdanosti sustava. To jest, sekvencijalna kombinacija rezervnih elemenata koji pripadaju različitim pričuvnim skupinama (slika 49 a, b) dovodi do smanjenja pouzdanosti.
 |
Prije nego prijeđemo na dokaz, napominjemo da je dovoljno dokazati formuliranu tvrdnju za slučaj rezerviranja dva glavna elementa s dva rezervna s različitim mjerilima (slika 48-b). Doista, sekvencijalnom kombinacijom m -ti elementi rezervnih grupa, grupa glavnih i rezervnih elemenata, dobivena u prethodnom koraku spajanja, može se smatrati jednim elementom. To jest, za nas je potrebno i dovoljno pokazati da redundancija element po element (Slika 49-a) osigurava veću pouzdanost od opće redundancije (Slika 49-b).
a) aktivna opterećena redundancija
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=">
To jest, povećanje ljestvice redundancije dovodi do smanjenja pouzdanosti.
b) aktivna neopterećena rezervacija
Za redundanciju element po element (Sl. 49a)
https://pandia.ru/text/78/494/images/image097_5.gif" width="349" height="41 src=">
Za komparativnu analizu treba razmotriti sve moguće odnose između vremena otkaza 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, dobivamo 
Odakle slijedi da odvojena redundancija je pouzdanija .
Imajte na umu da dokazani rezultat vrijedi za bilo koji zakon pouzdanosti. Fizički se to može objasniti činjenicom da se kod odvojene redundancije kvar glavnog elementa kompenzira samo jednim rezervnim elementom, a ne grupom rezervnih elemenata, kao kod opće redundancije, tj. postoji više racionalna potrošnja rezervnih elemenata.
2. Nije apsolutno pouzdan prekidač.
a) Razmotrite slučaj općeg aktivnog opterećena rezerva (Sl. 50)
S obzirom na svaki element redundantnih grupa, sklopke će se ponašati kao serijski spojeni element. Pod pretpostavkom da su svi N prekidača u rezervnim grupama jednako pouzdani, dobivamo
Usporedbom (5.2) i (5.12) dolazimo do sličnog zaključka.
Iznad smo zaključili da je kod apsolutno pouzdanog prekidača najveća pouzdanost zalihosti osigurana s najmanjom razmjerom zalihosti od 5 serijski spojenih elemenata.
Sa smanjenjem skale redundantnosti povećava se nepouzdanost sustava zbog neapsolutne pouzdanosti sklopke, a smanjuje nepouzdanost samog sustava zbog smanjenja skale redundancije. Prema tome, postojat će određena optimalna ljestvica rezervacije na kojoj lijevo">
1. Napunjena rezerva . Razmotrimo vremenski dijagram funkcioniranja redundantnog sustava u posebnom slučaju N=2, M=1. Prikazano je 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"> To proizlazi iz činjenice da su s kliznom rezervacijom svi rezervni elementi u potpunosti iskorišteni, tj. .kvar sustava nastaje nakon što ne preostane niti jedan rezervni element, a glavni otkaže.U slučaju odvojene redundancije, može doći do nedovoljne iskorištenosti rezervnih elemenata, zbog činjenice da kvar rezervne grupe uzrokuje kvar sustava. U tom slučaju, neki od rezervnih elemenata u drugim rezervnim skupinama mogu biti nedovoljno iskorišteni.
Primjena klizne rezervacije u praksi ograničena je složenošću sklopnih uređaja.
Uz apsolutno pouzdanu sklopku i s istim brojem rezervnih elemenata, klizna rezervacija ima veću pouzdanost od zasebne i, još više, opće, stoga je potrebno težiti korištenju klizne rezervacije.
Ograničenja:
Kada se implementira u softver, nema ograničenja za prekidače;
Kod hardverske implementacije postoji, jer je prekidaču osim funkcije preklapanja dodatno dodijeljena funkcija identifikacije pokvarenog elementa.
§5.8. Sigurnosna kopija s oporavkom
U praksi, kako bi se povećala pouzdanost, često se pribjegava vraćanju redundantnih sustava. U ovom slučaju, za najopćenitiju situaciju, može se dati sljedeći dijagram sustava (u uobičajenom smislu)
https://pandia.ru/text/78/494/images/image122_4.gif" width="133" height="30">(Ovdje pretpostavljamo da ne ovisi o t.
Tada se graf prijelaza sustava iz stanja u stanje može prikazati u obliku slike 55. To je usmjereni graf.
U općem slučaju (s proizvoljnim brojem rezervnih elemenata), proces smrti i reprodukcije (koji je Markovljev) može se koristiti za opisivanje ponašanja sustava. Markovljevo ograničenje svojstava nije ovdje izvedeno.
Na temelju prijelaznog grafa sastavlja se sustav diferencijalnih jednadžbi pomoću sljedećeg pravila:
Sustav sadrži onoliko diferencijalnih jednadžbi koliko ima stanja analiziranog sustava (vrhova grafa)
Lijeva strana i -te jednadžbe sustava sadrži https://pandia.ru/text/78/494/images/image126_5.gif" width="39" height="29 src="> vjerojatnost i -to stanje, a desno - onoliko članova koliko je lukova grafa pridruženih i -tom stanju.
Svaki član predstavlja umnožak intenziteta prijelaza u ili iz i -tog stanja i vjerojatnosti 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 učiniti pomoću Laplaceove transformacije, svodeći sustav diferencijalnih jednadžbi na sustav algebarskih jednadžbe. Vjerojatnost operativnog stanja u trenutku ili faktor dostupnosti:
https://pandia.ru/text/78/494/images/image130_3.gif" width="157 height=23" height="23"> I sustav diferencijalnih jednadžbi prelazi u sustav algebarskih jednadžbi. Na primjer , 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 još naziva i metoda rezervacije glasovanja. Svoj naziv duguje prisutnosti posebnog elementa u rezervnim skupinama, koji se naziva element većine ili element glasanja (element kvoruma).
Rezervacija većine naširoko se koristi u diskretnim (digitalnim) sustavima, uključujući računalstvo.
Neka se podupire sustav koji se sastoji od N elemenata povezanih u seriju u smislu pouzdanosti (slika 56-a). Svaki element sustava je diskretan, proizvodi 0 ili 1 ovisno o 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 sustava bio bi krug koji odgađa prednji dio (stražnji ili prednji) impulsa jedinične amplitude za vrijeme ³ t. Za male t, takav sklop se može implementirati pomoću logičkih elemenata tipa "I-NE", od kojih svaki daje kašnjenje za vrijeme t0. Tada broj “I-NE” elemenata mora biti paran i odabran iz uvjeta 1. klasa" href="/text/category/1_klass/" rel="bookmark">1. klasa: s jednostrukim vezama (Sl. 56 c)
Svaki glavni element sustava zamijenjen je rezervnom skupinom koja se sastoji od neparnog broja M ulaznih elemenata i jednog većinskog elementa (ME). Elementi slični glavnima obično se koriste kao ulazni elementi.
Većinski element implementira u općem slučaju funkciju
https://pandia.ru/text/78/494/images/image135_2.gif" width="91" height="24"> - signal na izlazu m-tog ulaznog elementa.
Upor je prag za pokretanje većinskog elementa.
Y - izlazni signal rezervne grupe.
 |
.
 |
b) Rezervacija adaptivne većine
Omogućuje vam da uzmete u obzir kvarove ulaznih elemenata. To 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 (s višestrukim vezama) sl. 54 d.
Ova metoda rezervacije većine omogućuje smanjenje zahtjeva pouzdanosti za element većine, koji moraju biti ispunjeni neprilagodljivom rezervacijom većine.
Navedimo izračun pouzdanosti 1. rezervne skupine. On je operativan kada (pod uvjetom da su ulazni elementi 2. rezervne grupe operativni) kada najmanje
izlazi većine elemenata će imati ispravan signal
Za povećanje pouzdanosti složenih sustava i pojedinačnih objekata postoje četiri glavna načina:
1) povećanje pouzdanosti elemenata sustava. Ovo je jednostavan, lak način, ali da biste ga koristili, potrebne su vam pouzdanije komponente. Ali i ako ih ima, uvijek su puno skuplji od prethodnih i potrebna je ekonomska računica;
2) konstruktivne mjere za povećanje pouzdanosti (na primjer, prigušivanje mogućih vibracija, prijelaz iz statički neodređene strukture u statički odredivu, sve vrste zaštitnih premaza s tvrdim metalom, polimerima itd.). Taj je put povezan s tehnologijom strojarstva i također može biti predmet posebnog proučavanja teorije pouzdanosti;
3) radikalna promjena principa rada sustava za ovu namjenu. Povezano sa stvaranjem nove tehnologije, ovo je kvalitativni skok u razvoju ove industrije - proizlazi iz ekonomske nesvrsishodnosti dosadašnjih inženjerskih rješenja.
4) uvođenje raznih vrsta viška radnika.
Redundancija je dodatna sredstva i sposobnosti izvan minimuma potrebnog da bi objekt mogao obavljati određene funkcije
Metoda povećanja pouzdanosti objekta uvođenjem redundancije je redundancija.
Postoji nekoliko metoda za povećanje pouzdanosti kroz redundanciju. Postoje rezervacije:
Strukturni (redundancija u strukturi - u broju elemenata sustava);
Redovno (redundancija u načinima rada - u broju elemenata sustava);
Privremeni
funkcionalan,
Informativni
I niz drugih.
Od najvećeg je interesa strukturna, odnosno strujna, redundancija, koja podrazumijeva korištenje redundantnih elemenata strukture objekta.
1) Prema metodama, rezervacija može biti opća ili zasebna (slika 6.1).
Slika 6.1 - Klasifikacija načina rezervacije
1.1) Opća redundancija - cijeli objekt, uređaj ili sustav u cjelini je redundantan (Slika 6.2):
Slika 6.2 - Opća rezervacija
1.2) Odvojena redundantnost - pojedini elementi sustava su redundantni (slika 6.3). Odvojena redundancija je korisna kada postoji veliki broj uređaja i povećanje višestrukosti.
Slika 6.3 - Odvojena redundancija
Stopa rezervacija naziva se omjer broja rezervnih elemenata prema broju glavnih elemenata objekta.
2) Postoje rezervacije s cijelim i razlomljenim višekratnicima:
2.1) rezervacija s cjelobrojnim višestrukošću To se naziva redundancija, u kojoj je za normalan rad veze dovoljno da je barem jedan uređaj u funkciji (tj. jedan ili više rezervnih su dodijeljeni glavnoj pumpi);
Slika 6.4 - Redundancija s cjelobrojnim višestrukošću
2.2) frakcijska rezervacija To se naziva redundancija u kojoj za normalan rad veze samo jedan uređaj može biti neispravan (tj. postoji samo jedan pomoćni uređaj za nekoliko crpki).
Slika 6.5 - Djelomična redundancija
Omjer rezervacija:
gdje je m ukupan broj elemenata u grupi;
r je broj elemenata potrebnih za normalan rad sustava.
Na primjer, analizirajmo sklopove (slika 6.6).
Slika 6.6 - Redundantne sheme
Prema dijagramu na slici 6.6 imamo duplikaciju i višestrukost
Čitavo mnoštvo.
Dijagram na slici 8.6b prikazuje dijagram s mnogostrukošću
Čitavo mnoštvo.
Dijagram na slici 8.6c prikazuje sustav "2 od 3".
Frakcijska mnogostrukost.
3.1) Kada stalna rezervacija rezervni uređaji povezani su s glavnima tijekom cijelog radnog vremena i rade istovremeno s njima.
3.2) Kada rezervacija zamjenom rezervni uređaji zamjenjuju glavne nakon njihovog kvara.
4) Razlikujte tri tip strukturne redundancije: opterećena 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 rezervni gube pouzdanost istom brzinom.
4.1) Rezerva svjetla- takva rezerva kada elementi rade u režimu slabijeg opterećenja od glavnog elementa, tj. rezervni elementi gube pouzdanost sporijom brzinom u usporedbi s glavnim elementom.
4.1) Iskrcana rezerva- kada rezervni element praktički ne nosi opterećenje i njegova se pouzdanost uopće ne smanjuje. Ovo su rezervni dijelovi na stanju.
Slika 6.7 ispituje pouzdanost s opterećenim, lakim i neopterećenim rezervama za sustav 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 raditi s istom pouzdanošću po istoj krivulji.
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 pod punim opterećenjem, 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 tek druga (krivulja 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 načina rezervacije”
PLAN:
1. Redundancija i zalihost
2. Klasifikacija načina rezervacije
U skladu s GOST 27.002-89, redundancija je uporaba dodatnih sredstava i (ili) mogućnosti kako bi se održalo operativno stanje objekta u slučaju kvara jednog ili više njegovih elemenata. Dakle, redundancija je metoda povećanja pouzdanosti objekta uvođenjem redundancije.
S druge strane, redundancija je dodatna sredstva i (ili) mogućnosti izvan minimuma potrebnog da bi objekt mogao obavljati određene funkcije. Svrha uvođenja redundancije je osigurati normalno funkcioniranje objekta nakon kvara na njegovim elementima.
Postoje različiti načini rezervacije. Preporučljivo ih je razdvojiti prema sljedećim kriterijima (slika 1): vrsti redundancije, načinu spajanja elemenata, višestrukosti redundancije, načinu uključivanja pričuve, načinu rada pričuve, obnovljivosti pričuve.
Definicija glavnog elementa nije povezana s konceptom minimalnosti glavne strukture objekta, budući da element koji je glavni u nekim načinima rada može poslužiti kao rezerva u drugim uvjetima.
Redundantni element - glavni element, u slučaju čijeg kvara je osiguran rezervni element u objektu
Rezervacija vremena povezana je 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 mogu se stvoriti povećanjem produktivnosti objekta, tromosti njegovih elemenata itd.
Informacijska zalihost je zalihost korištenjem zalihosti informacija. Primjeri redundantnosti informacija su višestruki prijenos iste poruke preko komunikacijskog kanala; korištenje različitih kodova pri prijenosu informacija komunikacijskim kanalima koji otkrivaju i ispravljaju pogreške nastale kao posljedica kvarova opreme i utjecaja smetnji; uvođenje redundantnih informacijskih simbola pri obradi, prijenosu i prikazu informacija. Višak informacija omogućuje kompenzaciju, u jednom ili drugom stupnju, iskrivljenja u prenesenim informacijama ili njihovo uklanjanje.
Funkcionalna zalihost je zalihost u kojoj se određena funkcija može obavljati na različite načine i tehničkim sredstvima. Na primjer, funkcija brzog gašenja vodeno hlađenog energetskog reaktora može se postići umetanjem sigurnosnih šipki u jezgru ili ubrizgavanjem otopine bora. Ili se funkcija prijenosa informacija u automatizirani sustav upravljanja može izvršiti pomoću radio kanala, telegrafa, telefona i drugih sredstava komunikacije. Stoga uobičajeni prosječni pokazatelji pouzdanosti (srednje vrijeme između kvarova, vjerojatnost rada bez kvarova itd.) postaju neinformativni i nedovoljno prikladni za korištenje u ovom slučaju. Najprikladniji pokazatelji za procjenu funkcionalne pouzdanosti: vjerojatnost izvođenja određene funkcije, prosječno vrijeme dovršetka funkcije, stopa raspoloživosti za izvođenje određene funkcije
Zalihost opterećenja je zalihost korištenjem rezervi opterećenja. Redundancija opterećenja, prije svega, sastoji se u osiguravanju optimalnih rezervi sposobnosti elemenata da izdrže opterećenja koja na njih djeluju. Kod drugih načina rezerviranja opterećenja moguće je uvesti dodatne zaštitne ili rasteretne elemente
Prema načinu uključivanja elemenata pričuve razlikuju se trajna, dinamička, zamjenska rezervacija, klizna i većinska rezervacija. Trajna rezervacija je rezervacija bez restrukturiranja strukture objekta u slučaju kvara njegovog elementa. Za trajnu redundanciju bitno je da u slučaju kvara glavnog elementa nisu potrebni posebni uređaji za aktiviranje rezervnog elementa, te da nema prekida u radu (sl. 5.2 i 5.3).
Trajna redundancija u najjednostavnijem slučaju je paralelna veza elemenata bez rasklopnih uređaja.
Dinamička redundancija je redundancija s restrukturiranjem strukture objekta kada dođe do kvara njegovog elementa. Dinamička rezervacija ima nekoliko varijanti.
Klasifikacija metoda redundantnosti sustava
Trenutačno postignuta razina pouzdanosti elementne baze elektronike, radiotehnike, mehaničkih elemenata i elektrotehnike karakteriziraju vrijednosti stope kvarova λ=10 -6 ...10 -7 1/h. U skoroj budućnosti možemo očekivati da će ova razina porasti λ= 10 -8 1/h. To će omogućiti povećanje vremena između kvarova sustava koji se sastoji od N = 10 6 elemenata na vrijednost od 100 sati, što očito nije dovoljno. Potrebna pouzdanost složenih sustava može se postići samo korištenjem različitih vrsta redundancije.
Redundancija je jedno od glavnih sredstava za osiguranje zadane razine pouzdanosti (osobito rada bez kvarova) objekta kada su njegovi elementi nedovoljno pouzdani.
U skladu s GOST 27.002-89 rezervacija je uporaba dodatnih sredstava i (ili) sposobnosti u cilju održavanja operativnog stanja objekta u slučaju kvara jednog ili više njegovih elemenata. Dakle, redundancija je metoda povećanja pouzdanosti objekta uvođenjem redundancije. Sa svoje strane, redundancija - To su dodatni alati i (ili) mogućnosti koje su izvan minimuma potrebnog da bi objekt mogao obavljati određene funkcije. Svrha uvođenja redundancije je osigurati normalno funkcioniranje objekta nakon kvara na njegovim elementima.
Postoje različiti načini rezervacije. Preporučljivo ih je razdvojiti prema sljedećim kriterijima (slika 4.7): vrsti redundancije, načinu povezivanja elemenata, višestrukosti redundancije, načinu uključivanja pričuve, načinu rada pričuve, obnovljivosti pričuve.
Slika 4.7 – Klasifikacija metoda redundantnosti
Strukturna redundantnost, ponekad nazvan hardver (element, sklop), uključuje korištenje rezervnih elemenata strukture objekta. Bit strukturne redundancije je da se dodatni elementi uvode u minimalno potrebnu verziju objekta. Elementi redundantnog sustava imaju sljedeće nazive. Glavni element- element strukture objekta koji je neophodan da bi objekt mogao obavljati potrebne funkcije u odsutnosti kvarova njegovih elemenata. Rezervni element - element objekta namijenjen za obavljanje funkcija glavnog elementa u slučaju kvara potonjeg.
Definicija glavnog elementa nije povezana s konceptom minimalnosti glavne strukture objekta, budući da element koji je glavni u nekim načinima rada može poslužiti kao rezerva u drugim uvjetima.
Rezervirani element- glavni element, u slučaju kvara, za koji je u objektu predviđen pomoćni element.
Na slikama 4.8 – 4.10 prikazane su sheme spajanja glavnih i rezervnih elemenata, tzv. paralelni spoj elemenata. Sustav s paralelnom vezom elemenata je sustav koji otkazuje samo ako otkazuju svi njegovi elementi.
Slika 4.8 – Primjer paralelnog spajanja elemenata
a – shematski dijagram, b – projektni dijagram
Slika 4.9 - Primjer paralelno-serijske veze elemenata SUKhTP
a - funkcionalni dijagram, b - projektni dijagram
Slika 4.10 – Primjer mosne veze elemenata
Privremena rezervacija povezan s korištenjem vremenskih rezervi. U ovom slučaju pretpostavlja se da je vrijeme dodijeljeno objektu za obavljanje potrebnih radova očito veće od potrebnog minimuma. Vremenske rezerve mogu se stvoriti povećanjem produktivnosti objekta, tromosti njegovih elemenata itd.
Sigurnosna kopija informacija- Ovo je redundancija korištenjem redundancije informacija. Primjeri redundantnosti informacija su višestruki prijenos iste poruke preko komunikacijskog kanala; korištenje različitih kodova pri prijenosu informacija komunikacijskim kanalima koji otkrivaju i ispravljaju pogreške nastale kao posljedica kvarova opreme i utjecaja smetnji; uvođenje redundantnih informacijskih simbola pri obradi, prijenosu i prikazu informacija. Višak informacija omogućuje kompenzaciju, u jednom ili drugom stupnju, iskrivljenja u prenesenim informacijama ili njihovo uklanjanje.
Funkcionalna redundantnost- redundancija, u kojoj se određena funkcija može obavljati na različite načine i tehničkim sredstvima. Na primjer, funkcija prijenosa informacija u automatizirani sustav upravljanja može se izvršiti pomoću radio kanala, telegrafa, telefona i drugih sredstava komunikacije. Stoga uobičajeni prosječni pokazatelji pouzdanosti (srednje vrijeme između kvarova, vjerojatnost rada bez kvarova itd.) postaju neinformativni i nedovoljno prikladni za korištenje u ovom slučaju. Najprikladniji pokazatelji za procjenu funkcionalne pouzdanosti su: vjerojatnost izvođenja određene funkcije, prosječno vrijeme dovršetka funkcije, stopa raspoloživosti za izvođenje određene funkcije.
Zalihost opterećenja- ovo je redundancija korištenjem rezerve opterećenja. Redundancija opterećenja, prije svega, sastoji se u osiguravanju optimalnih rezervi sposobnosti elemenata da izdrže opterećenja koja na njih djeluju. Kod drugih načina rezerviranja opterećenja moguće je uvesti dodatne zaštitne ili rasteretne elemente.
Navedene vrste redundancije mogu se primijeniti ili na sustav u cjelini, ili na pojedine elemente sustava ili na njihove skupine. U prvom slučaju poziva se rezervacija Općenito, u drugom – odvojiti. Kombinacija različitih vrsta rezervacija u istom objektu tzv mješoviti.
Prema načinu uključivanja elemenata pričuve razlikuju se trajna, dinamička, zamjenska rezervacija, klizna i većinska rezervacija. Stalna rezervacija- ovo je rezervacija bez ponovne izgradnje strukture objekta u slučaju kvara njegovog elementa. Za trajnu redundanciju bitno je da u slučaju kvara glavnog elementa nisu potrebni posebni uređaji za aktiviranje rezervnog elementa, a također nema ni prekida u radu (slike 4.11 - 4.13). Trajna redundancija u najjednostavnijem slučaju je paralelna veza elemenata bez rasklopnih uređaja.
Slika 4.13 – Mješovita redundancija sa uvijek uključenom rezervom
Dinamička rezervacija- ovo je redundancija s restrukturiranjem strukture objekta kada dođe do kvara njegovog elementa. Dinamička rezervacija ima nekoliko varijanti.
Rezervacija putem zamjene- ovo je dinamička redundancija, u kojoj se funkcije glavnog elementa prenose na pomoćni 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 kada glavni elementi rade ne rade;
– omogućuje korištenje rezervnog elementa za nekoliko glavnih elemenata.
Značajan nedostatak zamjenske redundancije je potreba za sklopnim uređajima. Uz odvojenu redundanciju, broj sklopnih uređaja jednak je broju glavnih elemenata, što može uvelike smanjiti pouzdanost cijelog sustava. Stoga je korisno rezervirati velike jedinice ili cijeli sustav zamjenom, au svim ostalim slučajevima - uz visoku pouzdanost rasklopnih uređaja.
Promjenjiva rezervacija- ovo je rezervacija zamjenom, u kojoj je skupina glavnih elemenata objekta rezervirana s jednim ili više rezervnih elemenata, od kojih svaki može zamijeniti bilo koji neispravni glavni element u ovoj skupini (slika 4.16).
Slika 4.16 – Klizna rezervacija s istovrstnim (a) i heterogenim (b) elementima
Široko se koristi u sustavima upravljanja većinska rezervacija(pomoću "glasovanja"). Ova se metoda temelji na korištenju dodatnog elementa koji se naziva većinski ili logički element. Logički element omogućuje usporedbu signala koji dolaze od elemenata koji obavljaju istu funkciju. Ako se rezultati podudaraju, oni se prenose na izlaz uređaja.
Na slici 4.17 prikazana je redundancija po principu “2 od 3”, tj. bilo koja dva podudarna rezultata od tri smatraju se istinitima i šalju se na izlaz uređaja. Mnogi krugovi podsustava sustava upravljanja i zaštite (CPS) izgrađeni su na ovom principu. Možete koristiti omjer "3 od 5", itd. Glavna prednost ove metode je osigurati povećanu pouzdanost u slučaju bilo koje vrste kvarova elemenata i povećati pouzdanost informacijsko-logičkih objekata.
Slika 4.17 – Rezervacija većine
Stupanj zalihosti karakterizira mnogostrukost zalihosti. Omjer pričuve je omjer broja rezervnih elemenata objekta prema broju glavnih elemenata koje oni rezerviraju, izražen kao nesvedeni razlomak. Redundancija s višestrukošću cijelog broja događa se kada jedan primarni element ima sigurnosnu kopiju s jednim ili više rezervnih elemenata.
Rezervacija s frakcijskim višekratnikom – Ovo je rezervacija kada su dva ili više elemenata iste vrste rezervirani od strane jednog ili više rezervnih elemenata. Najčešća opcija frakcijske redundancije je kada broj glavnih elemenata premašuje broj rezervnih elemenata. Rezervacija čija je višestrukost jednaka jedan zove se dupliciranje.
Ovisno o načinu rada rezerve razlikuju se punjene, 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 opterećene rezerve imaju istu razinu pouzdanosti, trajnosti i sposobnosti skladištenja kao i glavni elementi objekta koji rezervišu. Rezerva svjetla – Ovo je rezerva koja sadrži jedan ili više rezervnih elemenata koji su manje opterećeni od glavnog. Lagani rezervni elementi, u pravilu, imaju višu razinu pouzdanosti, trajnosti i skladištenja od glavnih elemenata. Iskrcana rezerva- ovo je rezerva koja sadrži jedan ili više rezervnih elemenata koji su u neopterećenom stanju prije nego što počnu obavljati funkcije glavnog elementa. Za elemente neopterećene pričuve konvencionalno se pretpostavlja da nikada ne otkazuju i ne dosežu granično stanje.
Redundancija, u kojoj je operativnost bilo kojeg jednog ili više rezervnih elemenata u slučaju kvarova podložna ponovnom uspostavljanju tijekom rada, naziva se backup s restauracijom, inače drži backup bez obnove. Nadoknadivost pričuve osigurava se praćenjem operativnosti elemenata. Ako postoji redundancija, to je posebno važno, jer u tom slučaju broj skrivenih kvarova može biti veći nego u odsutnosti redundancije. U idealnom slučaju, kvar bilo kojeg elementa objekta detektira se bez odgode, a kvarni element se odmah zamijeni ili popravi.
