일반 예약. 영구 예약
장비 이중화를 통한 신뢰성 향상
중복성은 컴퓨팅 시스템의 신뢰성과 생존 가능성을 높이는 가장 일반적이고 기본적인 방법 중 하나입니다. 그러나 중복으로 인해 크기, 무게 및 전력 소비가 크게 증가합니다.
이는 또한 장비를 점검하고 유지보수하는 것을 더욱 어렵게 만듭니다. 장비 수가 증가하면 실패 횟수가 증가하기 때문입니다. 중복성은 장비의 탑재량을 줄이고 비용을 증가시킵니다.
주요 예약 매개변수는 예약 비율입니다. 이는 작동(기본) 장치 수에 대한 백업 장치 수의 비율입니다. 중복 비율은 BCWS의 질량, 크기 및 전력 소비에 관한 엄격한 제한에 의해 제한됩니다.
일반 예약과 별도 예약이 있습니다. 온보드 컴퓨터 전체의 중복은 일반적인 중복입니다. 이 경우 메인 및 백업 온보드 컴퓨터는 병렬로 작동합니다.
별도의 중복성을 사용하면 온보드 컴퓨터가 별도의 하위 시스템으로 나누어지며, 각 하위 시스템 또는 그 중 일부는 별도로 중복됩니다. 별도의 중복성을 사용하는 경우 여러 수준의 중복성을 구분할 수 있습니다.
1. 세부 수준에 대한 예약
2. 요소 수준 중복성
3. 장치 수준의 중복성.
현재 가장 일반적인 별도 중복성은 장치 수준(RAM, 프로세서, 하드 드라이브 등)의 중복성입니다. 최신 온보드 컴퓨터는 모듈식이고 모듈 수준의 중복성은 유지 관리 가능성을 크게 높이기 때문입니다.
백업 요소 또는 온보드 컴퓨터를 켜는 방법에 따라 핫 백업과 콜드 백업이 구분됩니다.
핫 스탠바이를 사용하면 백업 요소가 기본 요소와 동일한 조건에서 작동하고 모든 기능을 수행합니다. 동시에, 고장난 부품을 파악하고 적시에 교체해야 하기 때문에 전력 소비가 증가하고 유지 관리가 더욱 복잡해집니다.
콜드 백업을 사용하면 백업 요소가 작동하지 않거나 조명 조건에서 작동하지 않습니다. 이 경우 백업 요소는 기본 요소가 실패한 경우에만 활성화됩니다. 콜드 백업은 전력 소비가 적고 유지 관리가 더 쉬우며 백업 요소가 리소스를 낭비하지 않습니다. 그러나 콜드 백업의 경우 백업 요소가 작동하도록 허용하는 특수 스위치를 사용해야 합니다. 예비 요소의 포함은 수동으로 또는 자동으로 발생할 수 있습니다.
콜드 백업은 다양한 오류 감지 방법을 사용하여 대규모 요소 또는 전체 온보드 컴퓨터 수준에서만 사용됩니다.
핫 스탠바이는 다수의 로직을 기반으로 한 중복성을 사용하여 더 깊은 수준에서도 사용할 수 있습니다.
실제 장비에서는 일반적으로 콜드 백업과 핫 백업이 다양한 조합으로 사용됩니다.
다양한 예약 방법을 살펴보겠습니다.
1. 다수결 논리에 기초한 유보.
이러한 유형의 중복성은 요소 또는 전체 온보드 컴퓨터의 상시 대기에 사용됩니다. 메인 및 모든 백업 요소의 출력 신호는 주요 요소에서 하나의 신호로 변환됩니다. 이 경우 모든 신호를 비교하여 가장 많이 일치하는 신호가 올바른 것으로 간주됩니다(3개 중 2개, 5개 중 3개 등).
다수 예약 논리의 장점:
2. 결함이 있는 요소를 감지하고 백업 요소로 전환할 필요가 없습니다.
3. 모든 실패가 억제됩니다.
결점:
1. 장비의 부피, 무게, 전력 소비가 크게 증가합니다.
2. 대부분의 요소가 컴퓨팅 시스템의 주요 요소와 직렬로 연결되므로 성능이 저하됩니다.
3. 고장난 장치에 대한 표시가 없으므로 유지 관리성이 떨어집니다.
4. 좋은 요소보다 실패한 요소가 더 많으면 다수의 요소가 올바른 결정을 내릴 수 없기 때문에 여전히 좋은 요소가 있으면 시스템이 실패합니다.
이러한 유형의 중복을 사용하면 각 중복 요소 뒤에 기본 요소와 백업 요소의 작동 결과 간의 불일치를 기록하는 오류 감지기가 있습니다. 불일치가 감지되면 어떤 장치에 결함이 있는지 확인하고 오류가 제거될 때까지 해당 장치를 작동에서 제외시키는 진단 프로그램이 시작됩니다.
개략적으로 이러한 연결 다이어그램은 다음과 같습니다.
여기서 Ao와 Ap는 컴퓨팅 시스템의 첫 번째 블록을 구성하며, Ao는 주요 요소이고 Ap는 백업 요소입니다. 이 두 요소는 둘 중 하나에 결함이 없는 한 동일한 출력을 갖습니다.
Vo 및 Вр – 두 번째 블록을 구성합니다. 이러한 요소의 출력도 동일합니다.
기본 요소와 백업 요소의 신호는 "또는" 논리 요소를 사용하여 결합되므로 결함이 있는 요소가 작동에서 제외되더라도 신호는 여전히 두 채널 모두에 도달합니다.
마찬가지로 3개, 4개 등의 요소에 대한 예약을 적용할 수 있습니다. 동시에 무고장 작동 확률은 높아지지만 전력 소비, 크기, 무게가 크게 증가하고 컴퓨터 시스템의 구조와 프로그래밍이 더욱 복잡해집니다.
결함 감지기를 통한 이중화의 장점:
1. 컴퓨터 시스템이 무장애로 작동할 확률이 크게 높아집니다.
2. 다수의 중복 논리를 사용할 때보다 중복 요소가 적습니다.
3. 어떤 요소가 고장났는지 정확히 알 수 있으므로 유지 관리성이 향상됩니다.
4. 오류 감지기는 테스트 중인 장치에 대해 병렬로 연결되므로 정보 흐름에 영향을 주지 않으며 컴퓨팅 시스템의 성능을 저하시키지 않습니다.
결점:
1. 오류가 감지되면 메인 소프트웨어의 작동을 중단하여 오류가 있는 요소를 감지하고 작동에서 제외시켜야 합니다.
2. 결함 요소를 감지하기 위한 특별한 프로그램이 필요하기 때문에 소프트웨어가 더욱 복잡해집니다.
3. 기본 요소와 백업 요소가 모두 실패하면 시스템은 오류를 감지할 수 없습니다.
3. 컴퓨팅 시스템의 점진적 성능 저하에 따른 중복성.
이 경우 컴퓨팅 시스템의 모든 요소가 제대로 작동하면 완벽하게 작동하며 각 요소가 해당 기능을 수행합니다. 그러나 하나 이상의 요소에 오류가 발생하면 진단 프로그램이 즉시 실행되어 어떤 요소에 오류가 발생했는지 확인하고 해당 요소를 작동에서 제거합니다. 이 경우, 실패한 요소에 의해 수행되었던 기능은 모든 기능을 유지하면서 작업 요소 간에 재분배되거나, 처리되는 정보의 양을 줄이거나, 처리되는 정보의 양을 유지하면서 기능을 축소하는 방식으로 이루어집니다.
온보드 컴퓨터 시스템은 매우 드물게 발생하는 최대 부하에 맞게 설계되었으므로 이 중복 방법은 상당한 비용을 들이지 않고도 안정성을 크게 향상시킵니다.
장점:
1. 컴퓨팅 시스템의 생존성이 높아집니다.
2. 크기, 무게, 소비전력이 늘어나지 않습니다.
3. 어떤 요소가 고장났는지 정확히 알 수 있으므로 유지 관리성이 향상됩니다.
4. 각 요소의 신호를 분석하는 특수 요소가 필요하지 않으므로 표준화된 장비에서 전체 컴퓨팅 시스템을 개발할 수 있습니다.
결점:
1. 컴퓨터 시스템 요소의 상태를 모니터링하고 하나 이상의 요소가 실패한 후 작업을 재분배하는 알고리즘을 구현해야 하기 때문에 소프트웨어가 더욱 복잡해집니다.
2. 컴퓨팅 시스템의 요소에 장애가 발생하면 처리되는 정보의 양이나 기능이 감소합니다.
3. 이중화는 프로세서 모듈 및 컴퓨터 수준에서만 가능합니다.
4. 전체 장치와 컴퓨터를 교체해야 하므로 유지 관리 비용이 더 많이 듭니다.
이는 장비를 사용하여 이중화하는 주요 방법입니다. 일반적으로 실제 장비에서는 필요한 결과, 컴퓨터 시스템의 개별 요소 및 전체 컴플렉스의 필요한 신뢰성 및 생존 가능성 정도에 따라 다양한 조합으로 사용됩니다.
제5장 시스템 축소
신뢰성 이론의 기본 임무 중 하나는 시스템의 신뢰성을 높이는 방법을 개발하는 것입니다. 이 방법은 시스템 중복입니다.
예약 - 중복성을 도입하여 객체의 신뢰성을 높이는 방법입니다.
중복성 - 지정된 기능을 수행하기 위해 개체에 필요한 최소값을 초과하는 추가 수단 또는 기능.
다음 유형의 중복성이 구별됩니다.
1.임시 중복 . 객체가 지정된 기능을 수행하기 위해 초과 시간을 사용하는지 확인합니다. 즉, 이러한 유형의 중복성을 사용하면 일반적으로 더 짧은 시간 내에 개체가 특정 기능을 수행할 수 있습니다. 예: 디지털 컴퓨터는 여러 가지 작업을 지속적으로 수행할 수 있지만 신뢰성을 높이기 위해 고장 진단을 수행할 수도 있습니다.
2.정보 중복 . 중복된 정보의 사용이 포함됩니다. 예를 들어:
a) 정보 전송의 신뢰성을 높이기 위해 간섭이 있는 채널에서 메시지 전송을 반복합니다.
b) 계산 시 추가 유효숫자를 유지합니다.
c) 잡음 방지 중복 코딩,
3.부하 이중화 개체가 평소보다 쉬운 모드에서 작동할 때 발생합니다. 예를 들어: 요소하중계수 Kn< I.
4.구조적 중복성 객체에 중복 요소가 포함되어 있다는 것입니다. 예를 들어 디지털 컴퓨터에는 일반적으로 여러 개의 입력 및 출력 장치가 포함됩니다.
§ 5.1 중복 방법 분류
편의를 위해 앞으로는 요소 예약에 대해 이야기하는 데 동의할 것입니다. 즉, 요소 자체와 전체 시스템을 포함한 시스템의 일부를 모두 의미하는 단어입니다.
다음과 같이 정의해 보겠습니다.
주요 요소 - 시스템의 기능을 보장하는 데 필요한 최소한의 요소입니다.
예비 요소 - 주요 요소에 장애가 발생한 경우 시스템의 작동성을 보장하도록 설계된 요소입니다. 기본 요소와 예비 요소 집합을 예비 그룹이라고 합니다.
예: 여러 개의 입력 및 출력 장치가 있는 디지털 컴퓨터. 하나의 입력 장치와 하나의 출력 장치가 주요 요소이고, 다른 입력 및 출력 장치는 백업입니다. 모든 입력 장치와 출력 장치는 두 개의 중복 그룹입니다.
예비군 - 이것은 주요 요소와 모든 예비 요소의 합계입니다.
분류 표시 | 예약 유형 |
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실패한 요소(기본 또는 백업) 사용 | 복구를 통한 백업 |
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복구 없이 백업 |
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백업 요소를 활성화하는 방법 | 일반 예약 |
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별도 예약 |
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예비 요소 연결 방식 | 지속적인 이중화(수동) |
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교체 예약(활성) |
|||
예약 상태(활성 예약 방법의 경우) | 언로드된(콜드) 예비 |
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로드된(핫) 스페어 |
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경량(따뜻한) 예비 |
|||
오류가 없는 요소 간 부하 분산(수동 이중화 방법의 경우) | 일정한 부하로 |
||
부하 재분배 포함 |
|||
예비 고정(활성 예비 방법의 경우) | 고정 예약 |
||
롤링 예약 |
|||
예약의 통일성 | 동종 예약 |
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혼합 예약 |
장애 후 기본 요소 또는 백업 요소가 복원되면 중복성이 복원됩니다. 그렇지 않으면 복구가 불가능합니다.
일반 예약 - 전체 시스템이 전체적으로 고장난 경우 예비비가 제공되는 경우(그림 40).
별도 예약 - 객체 또는 해당 그룹의 개별 요소에 오류가 발생한 경우 예비가 제공되는 경우(그림 41 참조).
예: ETsVM+EDSVM - 일반 중복성.
입력 장치+입력 장치, AU+AU, OU+UU,ZU+ZU,
출력 장치 + 출력 장치 - 별도의 이중화.
영구 예약 - 백업 요소가 주요 요소와 함께 개체의 기능에 참여하는 중복성. 영구 예약의 블록 다이어그램은 그림 1에 나와 있습니다. 40
대체 예약 - 주요 요소의 기능이 주요 요소에 장애가 발생한 후에만 백업 요소로 전송되는 중복성. 블록 다이어그램은 그림 42(옵션 a) - 별도의 중복성, 옵션 b) - 일반 중복성)에 나와 있습니다.
예: 디지털 컴퓨터에는 여러 출력 장치(ADC)가 있습니다. 정보가 모든 항목에 동시에 출력되면(ADC) 지속적인 중복이 발생합니다. 기본 ADPU가 실패한 후에만 백업 ADPU가 연결된 경우 교체를 통한 중복성이 있습니다.
교체에 의한 이중화에서는 요소 오류가 발생하면 시스템이 재구성됩니다. 이 재구성은 실패한 요소를 분리하고 기능적인 요소를 연결하는 스위치를 사용하여 수행됩니다.
영구 예약에는 두 가지 유형이 있습니다.
1. 일정한 부하로 예비 그룹의 하나 이상의 요소에 오류가 발생하는 경우 나머지 서비스 가능한 요소에 대한 부하가 변경되지 않는 경우.
예: 메인 ADPU와 백업 ADPU가 항상 연결되어 있고 각각의 디스플레이 장치에 동일한 자료가 출력되는 경우.
2. 부하 재분배 포함 예비 그룹의 하나 이상의 요소가 실패하면 작동 상태로 남아 있는 요소에 대한 로드가 변경됩니다.
예: 실패가 없으면 여러 입력 장치에서 펀치 카드가 균일하게 입력됩니다. 하나 이상의 입력 장치에 오류가 발생하면 나머지 입력 장치의 부하가 증가합니다.
활성 백업은 작동 전 백업 요소의 상태에 따라 여러 유형으로 구분됩니다.
1. 로드된 예비- 백업 요소가 주 요소와 동일한 모드에 있는 경우.
2. 언로드된 예비- 백업 요소가 꺼진 경우. 전원을 켜는 순간까지 백업은 실패할 수 없습니다.
3. 라이트 리저브- 백업 요소가 기본 요소보다 부하가 적은 환경에 있는 경우. 기다리는 동안 백업 요소가 실패할 수 있지만 기본 요소보다 확률이 낮습니다.
분명히 경량 예비군은 가장 일반적인 유형의 활성 예비군입니다. 첫 번째와 두 번째 예비군은 경량 예비군의 일부로 획득되기 때문입니다.
고정 예약 - 각 예비 요소의 연결 위치가 사전에 엄격하게 결정되는 교체에 의한 중복성(그림 42a).
https://pandia.ru/text/78/494/images/image005_73.gif" width="77" height="25 src=">
복구 불가능한 시스템
요소(기본 및 백업)의 신뢰성은 동일하며 신뢰성 기능 =
지표에 따라 중복 시스템과 비 중복 시스템의 신뢰성을 비교하겠습니다.
https://pandia.ru/text/78/494/images/image008_44.gif" width="114" height="28 src="> - 중복 및 비중복 시스템의 신뢰성 기능.
§ 5.2 로드된 능동 이중화 및 부하 분산 없는 수동 이중화를 갖춘 시스템의 신뢰성
시스템에 N 시리즈로 연결된 주요 요소가 포함되도록 하세요.
1. 일반 예약 사례
https://pandia.ru/text/78/494/images/image010_42.gif" width="344" height="386 src="> 특별한 경우 N에서 중복 시스템 기능의 타이밍 다이어그램을 고려해 보겠습니다. =2, M=1이며 그림 45와 같으며 일반적인 경우 m번째 예비군에서 n번째 요소가 고장날 때까지의 동작시간을 나타낸다. 
ㅏ) 사례를 고려해보세요 활성 예약.
시스템 신뢰도 함수를 찾아보자. 신뢰성 블록 다이어그램은 직렬 병렬이고 각각 N개의 요소를 포함하는 M+1개의 병렬 연결 그룹을 가지고 있음을 알 수 있습니다. 그러면 (4.25) 이중화 시스템의 신뢰성에 대해
여기서 https://pandia.ru/text/78/494/images/image015_29.gif" width="49" height="28 src=">는 (5.1)에서 결정됩니다.
(5.1)에서는 다음과 같습니다.
1. 시스템의 신뢰성은 백업 요소가 켜지는 순서에 좌우되지 않습니다.
2. 시점 t에서의 시스템 신뢰도는 동일한 시점 t에서의 요소의 신뢰도 값에 의해 결정되며, 해당 시점 이전에 신뢰도가 어떻게 변했는지와는 완전히 독립적입니다.
3. 이중화 시스템의 신뢰성은 비중복 시스템의 신뢰성보다 높습니다. 확인하기 정말 쉬움
고장까지의 작동 시간은 어디에 있습니까? m은 예비 그룹의 수, n은 예비 그룹의 요소 수입니다.
작업 1. 요소의 신뢰성을 지정하고 중복 시스템의 신뢰성이 https://pandia.ru/text/78/494/images 이상이 되는 M개의 예비 요소 그룹 수를 결정해야 합니다. /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=">
시스템에는 N개의 예비 그룹이 있으며 각 그룹에는 1개의 기본 요소와 N개의 예비 요소가 포함되어 있습니다. 다음에서는 조건부로 주 요소를 예비 그룹의 제로 예비 요소로 간주합니다. 특별한 경우 N=2, M=1(그림 42-a 참조)에서 중복 시스템 기능의 타이밍 다이어그램을 고려해 보겠습니다. 이는 그림에 나와 있습니다. 46.
 |
ㅏ) 사례를 고려해보세요 활성 예약 .
시스템 신뢰도 함수를 찾아보자. 신뢰성 블록 다이어그램은 N개의 직렬 연결 그룹을 포함하는 직렬 병렬이며 각 그룹에는 M+1개의 병렬 연결 요소가 포함됩니다. (4.26)부터
https://pandia.ru/text/78/494/images/image006_62.gif" width="52" height="29 src="> 요소 신뢰성 기능.
b) 이 경우 부하 재분배 없는 수동 이중화 다이어그램은 그림과 유사합니다. 46이며 (5.2)에서 결정됩니다. (5.2)로부터 일반 유보의 경우 위에 주어진 것과 유사한 결론이 도출됩니다. 예약 혜택
https://pandia.ru/text/78/494/images/image031_15.gif" width="236" height="35 src=">
5.3 언로드된 활성 이중화를 통한 시스템 안정성
무부하 예비 부품의 경우 작동하지 않을 때 예비 요소의 신뢰성이 감소하지 않는다고 가정합니다. 우리는 또한 앞서 소개한 가정을 기억할 것입니다.
1. 일반 예약 사례
직렬로 연결된 N개의 주요 요소로 구성된 일반적인 이중화 시스템의 경우를 고려해 보겠습니다. 이중화 시스템의 구조는 그림 3과 유사하다. 44. 특별한 경우 N=2, M=1(그림 42-b 참조)에서 중복 시스템 기능의 타이밍 다이어그램을 고려해 보겠습니다. 이는 그림에 나와 있습니다. 47.
 |
시스템 오류 시간:
https://pandia.ru/text/78/494/images/image034_18.gif" width="124" height="33 src=">, 요소(기본 및 백업)가 동일하므로 M에 의존하지 않습니다. 신뢰성이 있고 직렬로 연결된 메인 요소와 백업 요소 그룹의 요소 수는 동일하고 = N입니다.
https://pandia.ru/text/78/494/images/image036_16.gif" width="495" height="33 src="> (5.5)
1. 신뢰성 향상
2. 연결된 백업 그룹의 순서에 의존하지 마십시오.
3. (5.5)에서 로드된 예비와 달리 로드되지 않은 예비의 경우 시간 t에서 중복 시스템의 신뢰도 함수는 요소의 신뢰도 함수 값에 의해 결정됩니다. 간격, 즉 작동의 선사시대.
로드된 활성 매장량과 로드되지 않은 활성 매장량을 비교해 보겠습니다. (5.1)과 (5.5)를 정량적으로 비교하는 것은 어려우므로 정성적인 결론으로 제한하겠습니다.
시스템 장애 발생 시간:
-
https://pandia.ru/text/78/494/images/image011_38.gif" width="35" height="25 src="> 예비 요소의 m번째 그룹 중 n번째 요소가 실패하기 전의 시간입니다.
-
https://pandia.ru/text/78/494/images/image039_13.gif" width="223 height=52" height="52"> 즉,
따라서 , 언로드된 예비는 로드된 예비보다 더 안정적입니다. .
2. 별도 예약의 경우
https://pandia.ru/text/78/494/images/image042_12.gif" width="104" height="35 src=">
중복 시스템 신뢰성 기능:
https://pandia.ru/text/78/494/images/image044_12.gif" width="119" height="52 src=">
즉, n번째 예비 그룹 요소들의 장애 흐름은 MVE의 장애 흐름과 유사하다. 그러면 (3.7)부터
https://pandia.ru/text/78/494/images/image046_12.gif" width="52" height="29 src="> - 요소 고장까지 시간 분포 함수.
(5.7)을 (5.6)으로 대체하면 다음을 얻습니다.
(5.8)
로드된 매장량과 로드되지 않은 매장량을 질적 수준에서 비교해 보겠습니다.
시스템 장애 발생 시간:
-로드된 활성 예비비
https://pandia.ru/text/78/494/images/image011_38.gif" width="35" height="25 src="> - n 번째 예비 그룹에서 m 번째 요소가 실패하기 전 시간 .
- 언로드된 활성 예비용
https://pandia.ru/text/78/494/images/image050_12.gif" width="215" height="52 src=">
즉, gif" width="77" height="25">, 로드된 매장량과 언로드된 매장량이 동일한 경우.
§ 5.4. 활성 로드 및 언로드 이중화를 갖춘 시스템의 안정성 비교
신뢰도 기능에 대한 정량적 비교는 어려우므로 정성적 결론에 국한하여 시스템 장애 전 가동시간을 비교하는 수준에서 비교하도록 하겠습니다.
1. 일반 예약
을 위한 짐을 실은예약하다
Gif" width="251" height="61 src=">
그것은 분명합니다. 따라서 로드되지 않은 예비는 로드된 것보다 더 안정적입니다.
2.별도예약
을 위한 짐을 실은예약하다
언로드된 예비의 경우
분명히, 왜냐면 항상 
즉, 언로드된 예비는 로드된 예비보다 더 안정적입니다.
이 결론은 다음과 같습니다. 모든 사람 DIV_ADBLOCK253">인 경우 절대적으로 신뢰할 수 없는 스위치를 포함한 활성 이중화 방법
해당 사례에 대한 시스템 신뢰도 함수를 찾아보자 일반적인직렬로 연결된 N개 요소를 포함하는 시스템의 이중화(그림 44)
N=2, M=1인 경우의 시스템 동작 다이어그램은 그림 1과 같다. 47에 따르면 예비 요소의 기능 그룹이 고장난 주 또는 예비 요소 그룹의 위치에 연결될 때까지만 경량 상태가 되며 작동 상태보다 요소가 고장날 확률이 더 낮습니다.
추론의 단순성을 위해(주 요소와 백업 요소가 동일하게 신뢰할 수 있다는 사실로 인해) 일반성을 희생하지 않고 백업 요소 그룹의 수가 연결된 순서와 일치한다고 가정합니다. .
다음을 나타내자:
(M - 1)번째 예비요소 그룹의 고장 시간
M번째 예비 요소 그룹의 고장 시간 = 시스템 고장 시간.
예비 요소의 m번째 그룹 m=1,M이 경량 상태에서 작업 상태로 전환되는 순간, 즉
시스템 신뢰성 기능:
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)
여기서 https://pandia.ru/text/78/494/images/image076_6.gif" width="39" height="19">
- 실패 순간 이전에 실패가 없었다면 M번째 그룹과 이 그룹의 요소가 각각 해당 간격에서 실패하지 않을 확률입니다.
즉, (5.7), (5.8)을 통해 결정된다. 마찬가지로 기본 요소 그룹의 분포 함수를 통해 결정됩니다.
§ 5.5. 중복 규모가 시스템 신뢰성에 미치는 영향
예비는 개별 주요 요소, 여러 주요 요소 또는 시스템의 모든 주요 요소를 포함할 수 있습니다. 예약이 이루어지는 수준을 예약 규모라고 합니다. 시스템의 주요 요소 중 더 많은 부분이 하나의 보호구역으로 처리될수록 보호구역의 규모도 커집니다. 백업 그룹이 많을수록 백업 규모는 작아집니다.
절대적으로 신뢰할 수 있는 스위치와 절대적으로 신뢰할 수 없는 스위치를 사용하여 시스템의 신뢰성에 대한 이중화 규모의 영향을 고려해 보겠습니다.
1. 절대적으로 안정적인 스위치.
중복성 규모를 늘리면 시스템 신뢰성이 저하된다는 것을 보여 드리겠습니다. 즉, 서로 다른 예비 그룹에 속하는 예비 요소의 순차적 조합(그림 49a, b)은 신뢰성을 저하시킵니다.
 |
증명으로 넘어가기 전에, 두 개의 주요 요소를 서로 다른 규모의 두 개의 백업 요소로 예약하는 경우에 대해 공식화된 설명을 증명하는 것으로 충분하다는 점에 주목합니다(그림 48-b). - 이전 병합 단계에서 얻은 백업 그룹의 요소인 기본 요소와 백업 요소의 그룹은 하나의 요소로 간주될 수 있습니다. 즉, 요소별 중복(그림 49-a)이 일반 중복(그림 49-b)보다 더 큰 신뢰성을 제공한다는 것을 보여주는 것이 필요하고 충분합니다.
a) 활성 로드 중복성
을 위한 요소별(5.2)에서 예약 (그림 49a)
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=">
즉, 중복성 규모가 커지면 신뢰성이 저하됩니다.
비) 활성 언로드 예약
요소별 이중화용(그림 49a)
https://pandia.ru/text/78/494/images/image097_5.gif" width="349" height="41 src=">
비교 분석을 위해서는 기본 요소와 백업 요소의 고장 시간 간의 가능한 모든 관계를 고려해야 합니다.
https://pandia.ru/text/78/494/images/image101_6.gif" width="239" height="25"> 하자
DIV_ADBLOCK255">
https://pandia.ru/text/78/494/images/image105_5.gif" width="115" height="25 src=">
등 모든 사례를 분석하면 다음을 얻습니다. 
그 이유는 무엇입니까? 별도의 중복성이 더 안정적입니다. .
입증된 결과는 모든 신뢰성 법칙에 유효합니다. 별도의 이중화를 사용하면 기본 요소의 고장이 일반 이중화의 경우와 같이 예비 요소 그룹이 아닌 하나의 예비 요소에 의해서만 보상된다는 사실로 물리적으로 설명할 수 있습니다. 예비 요소의 합리적인 소비.
2. 절대적으로 신뢰할 수 있는 스위치는 아닙니다.
a) 고려 일반 활성의 경우적재된 예비품(그림 50)
중복 그룹의 각 요소와 관련하여 스위치는 직렬 연결된 요소로 작동합니다. 백업 그룹의 모든 N개 스위치가 동일하게 신뢰할 수 있다고 가정하면 다음을 얻습니다.
(5.2)와 (5.12)를 비교하면 비슷한 결론을 얻을 수 있습니다.
위에서 우리는 절대적으로 안정적인 스위치를 사용하면 5개의 직렬 연결 요소 중 가장 작은 규모의 이중화로 최대의 이중화 신뢰성이 보장된다는 결론을 내렸습니다.
이중화 규모가 감소함에 따라 스위치의 비절대적 신뢰성으로 인한 시스템의 불신뢰성은 증가하고, 이중화 규모의 감소로 인한 시스템 자체의 불신뢰성은 감소하게 된다. 따라서 왼쪽에 특정 최적의 예약 규모가 있을 것입니다.>
1. 로드된 예비 . 특별한 경우 N=2, M=1에서 중복 시스템 기능의 타이밍 다이어그램을 고려해 보겠습니다. 이는 그림에 나와 있습니다. 53.
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신뢰성 기능
https://pandia.ru/text/78/494/images/image118_4.gif" width="47" height="28 src="> - .
2. https://pandia.ru/text/78/494/images/image120_4.gif" width="136" height="29">. 이는 슬라이딩 예약을 사용하면 모든 예비 요소가 완전히 사용된다는 사실에서 비롯됩니다. .시스템 장애는 예비요소가 하나도 남지 않고 주요소가 고장난 후 발생하며, 별도 이중화의 경우 예비그룹의 장애로 인해 시스템 장애가 발생하여 예비요소의 활용도가 낮을 수 있다. 이 경우 다른 예비 그룹의 예비 요소 중 일부가 제대로 사용되지 않을 수 있습니다.
실제로 슬라이딩 예약의 사용은 전환 장치의 복잡성으로 인해 제한됩니다.
절대적으로 신뢰할 수 있는 스위치와 동일한 수의 예비 요소를 사용하면 슬라이딩 예약이 개별 예약보다 신뢰성이 높으며 더욱 일반적이므로 슬라이딩 예약을 사용하도록 노력해야 합니다.
제한:
소프트웨어로 구현하면 스위치에 제한이 없습니다.
하드웨어 구현에는 스위칭 기능 외에도 실패한 요소를 식별하는 기능이 스위치에 추가로 할당되기 때문입니다.
§5.8. 복구를 통한 백업
실제로 신뢰성을 높이기 위해 중복 시스템을 복원하는 경우가 많습니다. 이 경우 가장 일반적인 상황에 대해 다음과 같은 시스템 다이어그램이 주어질 수 있습니다(일반적인 의미에서)
https://pandia.ru/text/78/494/images/image122_4.gif" width="133" height="30">(여기서는 t에 의존하지 않는다고 가정합니다.
그러면 상태에서 상태로의 시스템 전환 그래프가 그림 55의 형태로 표시될 수 있습니다. 방향성 그래프입니다.
일반적인 경우(임의의 예비 요소 포함) 죽음과 재생산 과정(마코비안적)을 사용하여 시스템의 동작을 설명할 수 있습니다. Markov 속성 제약 조건은 여기서 파생되지 않습니다.
전이 그래프를 기반으로 다음을 사용하여 미분 방정식 시스템이 컴파일됩니다. 규칙:
시스템에는 분석된 시스템의 상태(그래프 정점)만큼 많은 미분 방정식이 포함되어 있습니다.
시스템의 i번째 방정식의 왼쪽에는 https://pandia.ru/text/78/494/images/image126_5.gif" width="39" height="29 src="> 확률이 포함되어 있습니다. i번째 상태, 그리고 오른쪽 - i번째 상태와 관련된 그래프의 호만큼의 항입니다.
각 항은 i번째 상태로 또는 i번째 상태로부터의 전이 강도와 호가 발생하는 상태의 확률의 곱을 나타냅니다. 호가 i번째 상태로 향하는 경우 용어는 "+" 기호로 표시되고, i번째 상태에서 나온 경우에는 "-" 기호로 표시됩니다.
https://pandia.ru/text/78/494/images/image128_4.gif" width="33" height="23">는 라플라스 변환을 사용하여 수행할 수 있으며, 미분 방정식 시스템을 대수 시스템으로 축소합니다. 방정식 현재 작동 상태의 확률 또는 가용성 요소:
https://pandia.ru/text/78/494/images/image130_3.gif" width="157 height=23" height="23"> 그리고 미분 방정식 시스템은 대수 방정식 시스템으로 들어갑니다. 예를 들어 , (4.11)에서
https://pandia.ru/text/78/494/images/image132_3.gif" width="180" height="34 src="> (5.17)
§ 5.9 과반수 유보
이 방식을 투표예약 방식이라고도 합니다. 이 이름은 예비 그룹에 다수 요소 또는 투표 요소(정족수 요소)라고 불리는 특수 요소가 있기 때문에 붙여진 것입니다.
다수 예약은 컴퓨팅을 포함한 개별(디지털) 시스템에서 널리 사용됩니다.
신뢰성 측면에서 직렬로 연결된 N개의 요소로 구성된 시스템을 백업한다고 가정합니다(그림 56-a). 시스템의 각 요소는 이산적이며 출력의 0 또는 1에 따라 0 또는 1을 생성합니다. 이를 판별하기 위해 작동 상태에서 출력의 0은 입력의 0에 대응하고 출력의 1은 입력의 1에 대응한다고 가정합니다.
이러한 시스템의 예로는 시간 3 t 동안 단위 진폭 펄스의 앞(뒤 또는 앞)을 지연시키는 회로가 있습니다. 작은 t의 경우, 이러한 회로는 "AND-NOT" 유형의 논리 요소를 사용하여 구현될 수 있으며, 각 논리 요소는 시간 t0에 대한 지연을 제공합니다. 그런 다음 "AND-NOT" 요소의 수는 짝수여야 하며 1st class" href="/text/category/1_klass/" rel="bookmark">1st class: 단일 연결 사용(그림 56 c) 조건에서 선택되어야 합니다.
시스템의 각 주요 요소는 홀수 M개의 입력 요소와 하나의 다수 요소(ME)로 구성된 예비 그룹으로 대체됩니다. 주요 요소와 유사한 요소는 일반적으로 입력 요소로 사용됩니다.
대다수 요소는 일반적인 경우에 다음 기능을 구현합니다.
https://pandia.ru/text/78/494/images/image135_2.gif" width="91" height="24"> - m번째 입력 요소의 출력 신호입니다.
Upor는 다수의 요소를 트리거하기 위한 임계값입니다.
Y - 백업 그룹의 출력 신호입니다.
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.
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b) 적응적 다수 예약
입력 요소의 오류를 고려할 수 있습니다. 이는 (5.13)에서 am=var(0 또는 1) 및 Upor=var라는 사실에 의해 달성됩니다. 예비 그룹은 그림 60과 같습니다. 입력 요소는 쌍으로 꺼집니다. 이 경우 Uthr이 변경됩니다.
2학년" href="/text/category/2_klass/" rel="bookmark">2학년(다중 연결) 그림 54 d.
이 다수 유보 방법을 사용하면 비적응 다수 유보로 충족되어야 하는 다수 요소에 대한 신뢰성 요구 사항을 줄일 수 있습니다.
첫 번째 예비 그룹의 신뢰도를 계산해 보겠습니다. (2차 예비그룹의 입력요소가 동작하는 경우)
대부분의 요소의 출력은 올바른 신호를 갖습니다.
복잡한 시스템과 개별 개체의 신뢰성을 높이려면 다음과 같은 네 가지 주요 방법이 있습니다.
1) 시스템 요소의 신뢰성을 높입니다. 이는 간단하고 쉬운 방법이지만 이를 사용하려면 보다 안정적인 구성 요소가 필요합니다. 그러나 사용 가능하더라도 항상 이전 제품보다 훨씬 비싸며 경제적 계산이 필요합니다.
2) 신뢰성을 높이기 위한 건설적인 조치(예: 진동 감쇠, 정적으로 불확정 구조에서 정적으로 결정 가능한 구조로의 전환, 초경합금, 폴리머 등을 사용한 모든 종류의 보호 코팅). 이 경로는 기계 공학 기술과 관련이 있으며 신뢰성 이론의 특별 연구 주제가 될 수도 있습니다.
3) 이러한 목적을 위한 시스템 운영 원칙의 급격한 변화. 새로운 기술의 창출과 관련하여 이는 이 산업 발전의 질적 도약입니다. 이는 이전 엔지니어링 솔루션의 경제적 비효율성에서 발생합니다.
4) 다양한 유형의 중복성 도입.
중복성은 객체가 지정된 기능을 수행하는 데 필요한 최소한의 것 이상의 추가 수단 및 기능입니다.
중복성을 도입하여 객체의 신뢰성을 높이는 방법이 중복성이다.
중복성을 통해 신뢰성을 높이는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 예약이 있습니다:
구조적(구조의 중복성 - 시스템 요소 수)
일반(작동 모드의 중복성 - 시스템 요소 수)
일시적인
기능의,
정보 제공
그리고 다른 많은 사람들.
가장 흥미로운 점은 객체 구조의 중복 요소를 사용하는 구조적 또는 회로 중복성입니다.
1) 예약 방식에 따라 일반 예약과 개별 예약이 가능합니다(그림 6.1).
그림 6.1 - 예약 방법 분류
1.1) 일반 중복성 - 전체 개체, 장치 또는 시스템 전체가 중복됩니다(그림 6.2).
그림 6.2 - 일반 예약
1.2) 별도의 중복성 - 시스템의 개별 요소가 중복됩니다(그림 6.3). 별도의 중복성은 장치 수가 많고 다중성이 증가할 때 유리합니다.
그림 6.3 - 별도의 이중화
예약률객체의 주요 요소 수에 대한 예비 요소 수의 비율이라고합니다.
2) 정수 및 분수 배수에 대한 예약이 있습니다.
2.1) 정수 다중성을 이용한 예약이를 이중화라고 하며 연결이 정상적으로 작동하려면 적어도 하나의 장치가 작동하는 것으로 충분합니다(즉, 하나 이상의 백업 장치가 메인 펌프에 할당됨).
그림 6.4 - 정수 다중도를 사용한 중복성
2.2) 부분 예약연결의 정상적인 작동을 위해 하나의 장치에만 결함이 있을 수 있는 것을 이중화라고 합니다(즉, 여러 펌프에 대해 하나의 백업 장치만 있음).
그림 6.5 - 부분 중복성
예약 비율:
여기서 m은 그룹의 총 요소 수입니다.
r은 시스템의 정상적인 작동에 필요한 요소의 수입니다.
예를 들어 회로를 분석해 보겠습니다(그림 6.6).
그림 6.6 - 중복 구성표
그림 6.6의 다이어그램에 따르면 중복성과 다중성이 있습니다.
전체 다양성.
그림 8.6b의 다이어그램은 다중성을 갖는 다이어그램을 보여줍니다.
전체 다양성.
그림 8.6c의 다이어그램은 "3개 중 2개" 시스템을 보여줍니다.
분수 다중성.
3.1) 언제 영구 예약백업 장치는 전체 작동 시간 동안 기본 장치에 연결되어 동시에 작동합니다.
3.2) 언제 교체 예약백업 장치는 장애 발생 후 기본 장치를 교체합니다.
4) 세 가지를 구별하라 구조적 중복 유형: 로드된 예비, 라이트 예비, 언로드된 예비.
4.1) 로드된 예비- 예비 요소가 주 요소와 동일한 부하 모드에서 작동할 때 예비 요소, 즉 기본 요소와 백업은 동일한 속도로 신뢰성을 잃습니다.
4.1) 라이트 리저브- 요소가 주 요소보다 약한 부하 모드에서 작동할 때의 예비, 즉 백업 요소는 주 요소에 비해 느린 속도로 신뢰성을 잃습니다.
4.1) 언로드된 예비- 백업 요소에 부하가 거의 없고 신뢰성이 전혀 저하되지 않는 경우. 재고가 있는 예비 부품입니다.
그림 6.7은 1개의 주요 요소와 1개의 백업 요소로 구성된 시스템에 대한 로드, 라이트 및 언로드 예비에 대한 신뢰성을 검사합니다.
그림 6.7 - 예약 유형
장전된 예비량(그림 6.7a). 0에< t < t 0 функционируют оба элемента и их надежность падает одинаково. После отказа при t >t 0 첫 번째는 더 이상 작동하지 않지만 두 번째는 동일한 곡선을 따라 동일한 신뢰성으로 계속 작동합니다.
경량 예비품(그림 6.7b). 0에< t < t 0 функционируют оба, но основной (кривая 1) теряет надежность быстрее, чем второй (кривая 2) при пониженной нагрузке. При t >t 0 두 번째 요소는 최대 부하에서 작동하며 곡선 2를 따라 신뢰성이 감소합니다.
언로드된 예비량(그림 6.7c) 0에< t < t 0 работает только 1-й элемент (кривая 1), а при t >t 0은 두 번째(곡선 2)일 뿐이지만 t = 0이 아니라 t = t 0에서 시작합니다.
따라서 경량 예비품의 신뢰성은 적재된 예비품보다 높고, 무부하 예비품은 경량 예비품보다 높습니다.
주제: “예약 방법 분류”
계획:
1. 중복성 및 중복성
2. 예약방법의 분류
GOST 27.002-89에 따라 중복성은 하나 이상의 요소에 오류가 발생한 경우 개체의 작동 가능한 상태를 유지하기 위해 추가 수단 및/또는 기능을 사용하는 것입니다. 따라서 중복성은 중복성을 도입하여 객체의 신뢰성을 높이는 방법입니다.
결과적으로 중복성은 개체가 지정된 기능을 수행하는 데 필요한 최소 수준을 넘어서는 추가 수단 및/또는 기능입니다. 중복성을 도입하는 목적은 해당 요소에 오류가 발생한 후 개체의 정상적인 기능을 보장하는 것입니다.
예약방법은 다양합니다. 중복 유형, 요소 연결 방법, 중복성 다중성, 예비 켜기 방법, 예비 작동 모드, 예비 복원 가능성 등의 기준에 따라 이를 분리하는 것이 좋습니다(그림 1).
일부 작동 모드에서 주요 요소인 요소는 다른 조건에서 백업 역할을 할 수 있기 때문에 주요 요소의 정의는 객체의 주요 구조의 최소 개념과 관련이 없습니다.
중복 요소 - 장애가 발생한 경우 백업 요소가 개체에 제공되는 주요 요소
시간 예약은 시간 예약 사용과 관련이 있습니다. 이 경우 객체가 필요한 작업을 수행하는 데 할당된 시간은 분명히 필요한 최소 시간보다 크다고 가정됩니다. 물체의 생산성, 요소의 관성 등을 증가시켜 시간 여유를 생성할 수 있습니다.
정보 중복은 정보 중복을 이용한 중복입니다. 정보 중복의 예로는 통신 채널을 통한 동일한 메시지의 다중 전송이 있습니다. 장비 고장 및 간섭의 영향으로 인해 나타나는 오류를 감지하고 수정하는 통신 채널을 통해 정보를 전송할 때 다양한 코드를 사용합니다. 정보를 처리, 전송 및 표시할 때 중복 정보 기호를 도입합니다. 과도한 정보를 사용하면 전송된 정보의 왜곡을 어느 정도 보상하거나 제거할 수 있습니다.
기능적 중복성은 주어진 기능이 다양한 방식과 기술적 수단을 통해 수행될 수 있는 중복성입니다. 예를 들어, 수냉식 발전용 원자로를 신속하게 정지시키는 기능은 노심에 안전봉을 삽입하거나 붕소 용액을 주입함으로써 달성할 수 있다. 또는 무선 채널, 전신, 전화 및 기타 통신 수단을 사용하여 자동 제어 시스템에 정보를 전송하는 기능을 수행할 수 있습니다. 따라서 일반적인 평균 신뢰성 지표(고장 간 평균 시간, 무고장 작동 확률 등)는 정보가 없고 이 경우 사용하기에 적합하지 않습니다. 기능적 신뢰성을 평가하는 데 가장 적합한 지표: 주어진 기능을 수행할 확률, 기능을 완료하는 데 걸리는 평균 시간, 주어진 기능을 수행하는 가용성 비율
로드 중복은 로드 예약을 사용한 중복입니다. 우선 부하 중복성은 요소에 작용하는 부하를 견딜 수 있는 요소의 능력을 최적으로 확보하는 것으로 구성됩니다. 다른 부하 백업 방법을 사용하면 추가 보호 또는 하역 요소를 도입할 수 있습니다.
예비 요소를 포함하는 방법에 따라 영구 예약, 동적 예약, 대체 예약, 슬라이딩 예약 및 다수 예약이 구분됩니다. 영구 예약은 해당 요소에 오류가 발생한 경우 개체의 구조를 재구성하지 않고 예약하는 것입니다. 영구 이중화를 위해서는 주 요소에 오류가 발생한 경우 백업 요소를 활성화하는 데 특별한 장치가 필요하지 않고 작동이 중단되지 않는 것이 중요합니다(그림 5.2 및 5.3).
가장 간단한 경우의 영구 이중화는 스위칭 장치 없이 요소를 병렬로 연결하는 것입니다.
동적 중복성은 개체의 요소에 오류가 발생할 때 개체의 구조를 재구성하는 중복성입니다. 동적 예약에는 다양한 종류가 있습니다.
시스템 이중화 방법 분류
전자, 무선 공학, 기계 요소 및 전기 공학의 요소 기반에 대해 현재 달성된 신뢰성 수준은 고장률 값 λ=10 -6 ...10 -7 1/h를 특징으로 합니다. 가까운 시일 내에 이 수준이 다음 수준으로 상승할 것으로 예상됩니다. λ= 10 -8 1/시간. 이를 통해 N = 10 6 요소로 구성된 시스템의 고장 간격을 100시간으로 늘릴 수 있지만 이는 분명히 충분하지 않습니다. 복잡한 시스템에 필요한 신뢰성은 다양한 유형의 중복성을 사용해야만 달성할 수 있습니다.
중복성은 해당 요소의 신뢰성이 불충분할 때 객체의 특정 수준의 신뢰성(특히 오류 없는 작동)을 보장하는 주요 수단 중 하나입니다.
GOST 27.002-89에 따름 예약하나 이상의 요소에 오류가 발생한 경우 개체의 작동 상태를 유지하기 위해 추가 수단 및/또는 기능을 사용하는 것입니다. 따라서 중복성은 중복성을 도입하여 객체의 신뢰성을 높이는 방법입니다. 차례로, 중복성 -이는 개체가 지정된 기능을 수행하는 데 필요한 최소 수준을 넘어서는 추가 도구 및/또는 기능입니다. 중복성을 도입하는 목적은 해당 요소에 오류가 발생한 후 개체의 정상적인 기능을 보장하는 것입니다.
예약 방법은 다양합니다. 중복 유형, 요소 연결 방법, 중복성 다중성, 예비 스위치 켜기 방법, 예비 예비 작동 모드, 예비 복원 가능성 등의 기준에 따라 이들을 분리하는 것이 좋습니다.
그림 4.7 - 중복성 방법 분류
구조적 중복성,때로는 하드웨어(요소, 회로)라고도 하며 개체 구조의 예비 요소를 사용합니다. 구조적 중복성의 핵심은 객체의 최소 필수 버전에 추가 요소가 도입된다는 것입니다. 이중화 시스템의 요소에는 다음과 같은 이름이 있습니다. 주요 요소- 요소에 오류가 없는 경우 개체가 필요한 기능을 수행하는 데 필요한 개체 구조의 요소입니다. 예비 요소 -주 요소에 장애가 발생한 경우 주 요소의 기능을 수행하도록 의도된 개체의 요소입니다.
주요 요소의 정의는 객체의 주요 구조의 최소 개념과 관련이 없습니다. 일부 작동 모드에서 주요 요소인 요소는 다른 조건에서 백업 역할을 할 수 있기 때문입니다.
예약된 요소- 고장이 발생한 경우 백업 요소가 시설에 제공되는 주요 요소.
그림 4.8 – 4.10은 소위 요소의 병렬 연결이라고 불리는 기본 요소와 백업 요소의 연결 다이어그램을 보여줍니다. 요소가 병렬로 연결된 시스템은 모든 요소가 실패하는 경우에만 실패하는 시스템입니다.
그림 4.8 - 요소의 병렬 연결 예
a – 개략도, b – 설계 다이어그램
그림 4.9 - SUKhTP 요소의 병렬 직렬 연결 예
a - 기능 다이어그램, b - 디자인 다이어그램
그림 4.10 - 요소의 브리지 연결 예
임시 예약시간 예비 사용과 관련이 있습니다. 이 경우 객체가 필요한 작업을 수행하는 데 할당된 시간은 분명히 필요한 최소 시간보다 크다고 가정됩니다. 물체의 생산성, 요소의 관성 등을 증가시켜 시간 여유를 생성할 수 있습니다.
정보 백업- 정보중복을 이용한 중복이다. 정보 중복의 예로는 통신 채널을 통한 동일한 메시지의 다중 전송이 있습니다. 장비 고장 및 간섭의 영향으로 인해 나타나는 오류를 감지하고 수정하는 통신 채널을 통해 정보를 전송할 때 다양한 코드 사용; 정보를 처리, 전송 및 표시할 때 중복 정보 기호를 도입합니다. 과도한 정보를 사용하면 전송된 정보의 왜곡을 어느 정도 보상하거나 제거할 수 있습니다.
기능적 중복성- 주어진 기능이 다양한 방식과 기술적 수단으로 수행될 수 있는 중복성. 예를 들어, 자동 제어 시스템에 정보를 전송하는 기능은 무선 채널, 전신, 전화 및 기타 통신 수단을 사용하여 수행될 수 있습니다. 따라서 일반적인 평균 신뢰성 지표(고장 간 평균 시간, 무고장 작동 확률 등)는 정보가 없고 이 경우 사용하기에 적합하지 않습니다. 기능적 신뢰성을 평가하는 데 가장 적합한 지표는 주어진 기능을 수행할 확률, 기능을 완료하는 데 걸리는 평균 시간, 주어진 기능을 수행하는 가용성 비율입니다.
부하 이중화- 이는 예비 로드를 사용한 중복입니다. 우선 부하 중복성은 요소에 작용하는 부하를 견딜 수 있는 요소의 능력을 최적으로 확보하는 것으로 구성됩니다. 다른 로드 백업 방법을 사용하면 추가 보호 요소 또는 언로드 요소를 도입할 수 있습니다.
나열된 중복성 유형은 시스템 전체에 적용하거나 시스템의 개별 요소 또는 해당 그룹에 적용할 수 있습니다. 첫 번째 경우 예약이 호출됩니다. 일반적인,두 번째에는 – 분리된.동일한 객체에 서로 다른 유형의 예약을 조합하는 것을 호출합니다. 혼합.
예비 요소를 포함하는 방법에 따라 영구 예약, 동적 예약, 대체 예약, 슬라이딩 예약 및 다수 예약이 구분됩니다. 영구 예약- 해당 요소에 오류가 발생한 경우 개체의 구조를 다시 작성하지 않고 예약하는 것입니다. 영구 이중화를 위해서는 주 요소에 오류가 발생한 경우 백업 요소를 활성화하는 데 특별한 장치가 필요하지 않고 작동이 중단되지 않는 것이 중요합니다(그림 4.11 - 4.13). 가장 간단한 경우의 영구 이중화는 스위칭 장치 없이 요소를 병렬로 연결하는 것입니다.
그림 4.13 - 상시 예약이 포함된 혼합 이중화
동적 예약- 이는 해당 요소에 오류가 발생할 때 개체의 구조를 재구성하는 중복입니다. 동적 예약에는 다양한 종류가 있습니다.
대체 예약- 이는 동적 중복성으로, 주 요소에 오류가 발생한 후에만 주 요소의 기능이 백업 요소로 전송됩니다. 대체에 의한 예비비(그림 4.14, 4.15)를 포함하면 다음과 같은 이점이 있습니다.
– 예비 작동 모드를 위반하지 않습니다.
– 주요 요소가 작동 중일 때 작동하지 않기 때문에 백업 요소의 신뢰성을 더 크게 유지합니다.
– 여러 주요 요소에 대해 예비 요소를 사용할 수 있습니다.
교체 이중화의 중요한 단점은 스위칭 장치가 필요하다는 것입니다. 별도의 이중화를 사용하면 스위칭 장치의 수가 주요 요소의 수와 동일하므로 전체 시스템의 신뢰성이 크게 저하될 수 있습니다. 따라서 교체를 통해 대형 장치나 전체 시스템을 예약하는 것이 유리하며, 다른 모든 경우에는 스위칭 장치의 높은 신뢰성을 확보하는 것이 좋습니다.
롤링 예약- 이는 대체에 의한 예약으로, 객체의 주요 요소 그룹이 하나 이상의 예비 요소에 의해 예약되며, 각 예비 요소는 이 그룹의 실패한 주요 요소를 대체할 수 있습니다(그림 4.16).
그림 4.16 - 동일한 유형(a) 및 이종(b) 요소가 있는 슬라이딩 예약
제어 시스템에 널리 사용됨 다수 예약("투표" 사용). 이 방법은 다수 또는 논리 요소라는 추가 요소의 사용을 기반으로 합니다. 논리 요소를 사용하면 동일한 기능을 수행하는 요소에서 나오는 신호를 비교할 수 있습니다. 결과가 일치하면 장치의 출력으로 전송됩니다.
그림 4.17은 "3개 중 2개" 원칙에 따른 중복성을 보여줍니다. 3개 중 일치하는 2개 결과는 모두 참으로 간주되어 장치의 출력으로 전달됩니다. 제어 및 보호 시스템(CPS) 하위 시스템의 많은 회로는 이 원리를 기반으로 구축됩니다. "5/5" 비율 등을 사용할 수 있습니다. 이 방법의 주요 장점은 모든 유형의 요소 오류 발생 시 신뢰성을 높이고 정보 논리 객체의 신뢰성을 높이는 것입니다.
그림 4.17 – 다수 예약
중복성의 정도는 중복성의 다양성을 특징으로 합니다. 준비금 비율개체의 예비 요소 수와 개체가 예약한 주요 요소 수의 비율로, 축소되지 않은 분수로 표시됩니다. 정수 다중성을 통한 중복성하나의 기본 요소가 하나 이상의 백업 요소에 의해 백업될 때 발생합니다.
분수 다중성을 이용한 예약 -이는 동일한 유형의 두 개 이상의 요소가 하나 이상의 백업 요소에 의해 예약되는 경우의 예약입니다. 부분 중복의 가장 일반적인 옵션은 주요 요소 수가 예비 요소 수를 초과하는 경우입니다. 다중도가 1인 예약을 호출합니다. 복사.
예비품의 작동 모드에 따라 로드된 예비품, 가벼운 예비품, 언로드된 예비군이 있습니다. 로드된 예비 –이는 기본 요소 모드에 있는 하나 이상의 예비 요소를 포함하는 예비입니다. 로드된 예비 요소는 해당 객체의 주요 요소와 동일한 수준의 신뢰성, 내구성 및 저장성을 갖는다고 가정합니다. 라이트 리저브 -이는 기본 요소보다 로드가 적은 모드에 있는 하나 이상의 백업 요소를 포함하는 예비입니다. 일반적으로 경량 예비 요소는 주요 요소보다 높은 수준의 신뢰성, 내구성 및 저장성을 갖습니다. 언로드된 예비- 이는 주 요소의 기능을 수행하기 시작하기 전에 언로드 모드에 있는 하나 이상의 예비 요소를 포함하는 예비입니다. 로드되지 않은 예비 요소의 경우 일반적으로 오류가 발생하지 않으며 한계 상태에 도달하지 않는다고 가정합니다.
장애 발생 시 하나 이상의 예비 요소의 작동 가능성이 작동 중에 복원되는 중복을 호출합니다. 복원을 통한 백업,그렇지 않으면 유지됩니다 복원 없이 백업.예비품의 복구 가능성은 요소의 작동 가능성을 모니터링하여 보장됩니다. 중복성이 있는 경우 이는 특히 중요합니다. 이 경우 숨겨진 오류 수가 중복성이 없는 경우보다 클 수 있기 때문입니다. 이상적으로는 물체의 모든 요소의 고장이 지체 없이 감지되고, 고장난 요소가 즉시 교체되거나 수리됩니다.
