Genel rezervasyon. Kalıcı rezervasyon
Ekipman yedekliliği sayesinde artan güvenilirlik
Artıklık, bilgi işlem sistemlerinin güvenilirliğini ve sürdürülebilirliğini artırmanın en yaygın ve temel yollarından biridir. Ancak yedeklilik, boyut, ağırlık ve güç tüketiminde önemli bir artışa mal olur.
Bu aynı zamanda ekipmanın kontrol edilmesini ve bakımını da zorlaştırır. Ekipman sayısının artmasına bağlı olarak arıza sayısı da artıyor. Yedeklilik, ekipmanın yükünü azaltır ve maliyetini artırır.
Ana rezervasyon parametresi rezervasyon oranıdır. Bu, yedekleme cihazı sayısının çalışan (birincil) cihaz sayısına oranıdır. Artıklık oranı, BCWS'nin kütlesi, boyutları ve güç tüketimi ile ilgili katı sınırlarla sınırlıdır.
Genel ve ayrı rezervasyonlar bulunmaktadır. Yerleşik bilgisayarların bir bütün olarak yedeklenmesi genel bir yedekliliktir. Bu durumda ana ve yedek yerleşik bilgisayarlar paralel olarak çalışır.
Ayrı yedeklilik ile yerleşik bilgisayar, her biri veya bir kısmı ayrı ayrı yedekli olan ayrı alt sistemlere bölünmüştür. Ayrı artıklık kullanıldığında, çeşitli artıklık düzeyleri ayırt edilebilir:
1. Detay seviyeleri için rezervasyon
2. Öğe düzeyinde artıklık
3. Cihaz düzeyinde artıklık.
Şu anda en yaygın ayrı yedeklilik, modern yerleşik bilgisayarlar modüler olduğundan ve modül seviyesindeki yedeklilik, bakım kolaylığını önemli ölçüde artırdığından, cihaz düzeyinde (RAM, işlemci, sabit sürücüler vb.) yedekliliktir.
Yedekleme elemanını veya araç bilgisayarını açma yöntemine bağlı olarak, sıcak ve soğuk yedekleme ayırt edilir.
Sıcak beklemede yedek elemanlar ana elemanlarla aynı şartlarda çalışır ve tüm fonksiyonlarını yerine getirir. Aynı zamanda, arızalı elemanların tespit edilmesi ve zamanında değiştirilmesi gerektiğinden, güç tüketimi artar ve bakım daha karmaşık hale gelir.
Soğuk yedeklemede yedekleme elemanları çalışmaz veya ışık koşullarında çalışmaz. Bu durumda yedek eleman yalnızca ana elemanın arızalanması durumunda devreye girer. Soğuk yedekleme daha az güç tüketir, bakımı daha kolaydır ve yedekleme elemanları kaynaklarını boşa harcamaz. Ancak soğuk yedeklemede yedekleme elemanının devreye girmesini sağlayan özel anahtarların kullanılması gerekir. Yedek elemanların dahil edilmesi manuel veya otomatik olarak gerçekleşebilir.
Soğuk yedekleme, çeşitli arıza tespit yöntemleri kullanılarak yalnızca büyük öğeler veya yerleşik bilgisayarların tamamı düzeyinde kullanılır.
Otomatik bekleme, çoğunluk mantığına dayalı artıklık kullanılarak daha derin düzeylerde de kullanılabilir.
Gerçek ekipmanlarda soğuk ve sıcak yedekleme genellikle çeşitli kombinasyonlarda kullanılır.
Farklı rezervasyon yöntemlerine bakalım:
1. Çoğunluk mantığına dayalı rezervasyon.
Bu tür bir yedekleme, elemanların veya tüm yerleşik bilgisayarların sıcak olarak yedeklenmesi için kullanılır. Ana ve tüm yedek elemanlardan gelen çıkış sinyalleri çoğunluk elemanında tek bir sinyale dönüştürülür. Bu durumda, tüm sinyaller karşılaştırılır ve en fazla eşleşen sinyalin doğru olduğu kabul edilir (3 üzerinden 2, 5 üzerinden 3 vb.).
Çoğunluk rezervasyonu mantığının avantajları:
2. Arızalı bir elemanı tespit edip yedek elemana geçmenize gerek yoktur.
3. Tüm arızalar bastırılır.
Kusurlar:
1. Ekipmanın hacmi, ağırlığı ve güç tüketimi önemli ölçüde artar.
2. Çoğunluk elemanları bilgisayar sisteminin ana elemanlarına seri olarak bağlandığından performans düşer.
3. Bakım yapılabilirliği azaltan arızalı cihazlara dair hiçbir belirti yoktur.
4. Hala iyi unsurlar varken sistem başarısız olur, çünkü başarısız unsurların iyi olanlardan daha fazla olması durumunda çoğunluk unsuru doğru kararları veremez.
Bu tür bir fazlalık ile, her bir yedek elemanın ardından, ana ve yedek elemanların çalışma sonuçları arasındaki tutarsızlığı kaydeden bir hata dedektörü bulunur. Bir uyumsuzluk tespit edilirse, hangi ünitenin arızalı olduğunu belirleyen ve hata giderilene kadar üniteyi çalışma dışı bırakan bir teşhis programı başlatılır.
Şematik olarak böyle bir bağlantı şeması şöyle görünür:
Burada Ao ve Ap, bilgi işlem sisteminin ilk bloğunu oluşturur; Ao ana öğedir ve Ap yedek öğedir. Bu elemanların her ikisi de, biri arızalı olmadığı sürece, aynı çıkışlara sahiptir.
Vo ve Вр – ikinci bloğu oluşturur. Bu elemanların çıktıları da aynıdır.
Ana ve yedek elemanlardan gelen sinyaller bir "veya" mantıksal elemanı kullanılarak birleştirilir, böylece hatalı bir eleman işletim dışı bırakıldığında sinyal her iki kanala da ulaşmaya devam eder.
Benzer şekilde üç, dört vb. öğeler için rezervasyon uygulayabilirsiniz. Aynı zamanda hatasız çalışma olasılığı artar, ancak güç tüketimi, boyutlar, ağırlık önemli ölçüde artar ve bilgisayar sisteminin yapısı ve bunun için programlanması daha karmaşık hale gelir.
Arıza dedektörüyle artıklık yedekliliğinin avantajları:
1. Bilgisayar sisteminin hatasız çalışma olasılığı önemli ölçüde artar.
2. Çoğunluk artıklık mantığı kullanıldığında olduğundan daha az yedek öğe.
3. Tam olarak hangi elemanın arızalandığı bilindiğinden bakım kolaylığı artar
4. Hata dedektörü, test edilen cihazlara göre paralel olarak bağlandığı için bilgi akışlarını etkilemez ve bilgi işlem sisteminin performansını azaltmaz.
Kusurlar:
1. Bir hata tespit edilirse, hatalı elemanı tespit etmek ve onu çalışma dışı bırakmak için ana yazılımın çalışmasının kesilmesi gerekir.
2. Arızalı elemanları tespit etmek için özel bir program gerekli olduğundan yazılım daha karmaşık hale gelir.
3. Hem birincil hem de yedek elemanların arızalanması durumunda sistem hatayı tespit edemez.
3. Bilgi işlem sisteminin kademeli olarak bozulmasına dayalı artıklık.
Bu durumda, bilgi işlem sisteminin tüm elemanları iyi çalışır durumdaysa, tamamen işlevseldirler ve her eleman işlevini yerine getirir. Bununla birlikte, en az bir elemanın arızalanması durumunda, hangi elemanın arızalı olduğunu belirleyen ve onu kullanım dışı bırakan bir teşhis programı derhal başlatılır. Bu durumda, başarısız olan öğe tarafından gerçekleştirilen işlevler, işlenen bilgi hacmi azaltılarak veya işlenen bilgi hacmi korunurken işlevsellik azaltılarak, tüm işlevsellik korunurken iş öğeleri arasında yeniden dağıtılır.
Yerleşik bilgisayar sistemleri, oldukça nadir görülen maksimum yük için tasarlandığından, bu yedekleme yöntemi, önemli maliyetler olmadan güvenilirliği önemli ölçüde artırır.
Avantajları:
1. Bilgi işlem sisteminin beka kabiliyeti artar.
2. Boyutlar, ağırlık ve güç tüketimi artmaz.
3. Tam olarak hangi elemanın arızalandığı bilindiğinden bakım kolaylığı artar.
4. Elemanların sinyallerini analiz eden özel elemanlar gerekli değildir ve bu nedenle tüm bilgi işlem sistemi standart ekipman üzerinde geliştirilebilir.
Kusurlar:
1. Bilgisayar sistemi elemanlarının sağlığını izleyen ve bir veya daha fazla elemanın arızalanmasından sonra görevleri yeniden dağıtan algoritmaların uygulanması gerektiğinden yazılım daha karmaşık hale gelir.
2. Bir bilgi işlem sisteminin öğeleri arızalandığında, işlenen bilgi miktarı veya işlevsellik azalır.
3. Artıklık yalnızca işlemci modülleri ve bilgisayarlar düzeyinde mümkündür.
4. Ünitelerin ve bilgisayarların tamamının değiştirilmesi gerektiğinden bakım daha pahalı hale gelir.
Bunlar ekipman kullanarak yedekliliğin ana yöntemleridir. Tipik olarak, gerçek ekipmanlarda, gerekli sonuca, bilgisayar sisteminin bireysel elemanlarının ve bir bütün olarak tüm kompleksin gerekli güvenilirlik ve hayatta kalma derecesine bağlı olarak çeşitli kombinasyonlarda kullanılırlar.
BÖLÜM V. SİSTEMİN AZALTILMASI
Güvenilirlik teorisinin temel görevlerinden biri sistemlerin güvenilirliğini artırmaya yönelik yöntemler geliştirme görevidir. Bu yöntem sistem yedekliliğidir.
Rezervasyon - fazlalık ekleyerek bir nesnenin güvenilirliğini arttırma yöntemi.
Artıklık - nesnenin belirtilen işlevleri yerine getirmesi için gereken minimum düzeyin ötesinde ek araçlar veya yetenekler.
Aşağıdaki fazlalık türleri ayırt edilir:
1.Geçici işten çıkarma . Bir nesnenin belirtilen işlevleri gerçekleştirmek için fazla zaman kullanmasını sağlar. Yani, bu tür bir artıklık ile, genel anlamda, belirli işlevler bir nesne tarafından daha kısa sürede gerçekleştirilebilir. Örnek: Dijital bir bilgisayar sürekli olarak bir takım görevleri yerine getirebilir ancak güvenilirliği artırmak için arıza teşhisi yapılabilir.
2.Bilgi fazlalığı . Gereksiz bilgilerin kullanımını içerir. Örneğin:
a) Bilgi aktarımının güvenilirliğini artırmak amacıyla girişimli bir kanalda mesaj gönderiminin tekrarlanması,
b) Hesaplamalarda fazladan önemli rakamların tutulması,
c) Gürültüye dayanıklı yedekli kodlama,
3.Yedeklilik yükleyin nesne normalden daha kolay bir modda çalıştığında meydana gelir. Örneğin: eleman yük faktörü Kn< I.
4.Yapısal artıklık nesnenin gereksiz öğeler içermesidir. Örneğin, bir dijital bilgisayar genellikle birden fazla giriş ve çıkış aygıtı içerir.
§ 5.1 Artıklık yöntemlerinin sınıflandırılması
Kolaylık olması açısından, gelecekte bir öğenin, yani hem öğenin kendisini hem de tüm sistem dahil olmak üzere sistemin herhangi bir parçasını ifade etmek üzere rezerve edilmesinden bahsetmeyi kabul edeceğiz.
Aşağıdaki tanımları verelim.
Ana eleman - Sistemin işlevselliğini sağlamak için gereken minimum unsur.
Rezerv öğesi - Ana elemanın arızalanması durumunda sistemin çalışabilirliğini sağlamak için tasarlanmış bir eleman. Ana ve yedek elemanlarından oluşan sete yedek grup adı verilecektir.
Örnek: Çeşitli giriş ve çıkış aygıtlarına sahip bir dijital bilgisayar. Bir giriş ve bir çıkış cihazı ana elemanlardır, diğer giriş ve çıkış cihazları ise yedektir. Tüm giriş cihazları ve çıkış cihazları iki yedek gruptur.
Rezerv grubu - bu, ana unsurun ve tüm yedek unsurların toplamıdır.
Sınıflandırma işareti | Rezervasyon türü |
||
Başarısız bir öğenin kullanılması (birincil veya yedek) | Kurtarma ile yedekleme |
||
Kurtarma olmadan yedekleme |
|||
Yedekleme öğesini etkinleştirme yöntemi | Genel rezervasyon |
||
Ayrı rezervasyon |
|||
Yedek elemanı bağlama şeması | Sürekli yedeklilik (pasif) |
||
Değiştirme yoluyla rezervasyon (aktif) |
|||
Rezerv durumu (aktif rezerve yöntemleri için) | Boşaltılmış (soğuk) rezerv |
||
Yüklü (sıcak) yedek |
|||
Hafif (sıcak) rezerv |
|||
Arızasız elemanlar arasındaki yük dağılımı (pasif artıklık yöntemleri için) | Sabit yük ile |
||
Yükün yeniden dağıtılmasıyla |
|||
Rezerv tespiti (aktif rezerv yöntemleri için) | Sabit rezervasyon |
||
Sürekli rezervasyon |
|||
Rezervasyonun tekdüzeliği | Homojen rezervasyon |
||
Karışık rezervasyon |
Bir arızadan sonra ana veya yedek eleman geri yüklenirse, yedeklilik geri yüklenir. Aksi halde iyileşme olmaz.
Genel rezervasyon - tüm sistemin bir bütün olarak arızalanması durumunda bir yedek sağlandığında (Şekil 40).
Ayrı rezervasyon - bir nesnenin ayrı ayrı elemanlarının veya bunların gruplarının arızalanması durumunda bir yedek sağlandığında (bkz. Şekil 41).
Örnek: ETsVM+EDSVM - genel artıklık.
giriş aygıtı + giriş aygıtı, AU+AU, OU+UU, ZU+ZU,
çıkış cihazı + çıkış cihazı - ayrı yedekleme.
Kalıcı rezervasyon - yedek öğelerin ana öğelerle birlikte nesnenin işleyişine katıldığı artıklık. Kalıcı rezervasyonun blok şeması Şekil 2'de gösterilmektedir. 40
Değişiklik yoluyla rezervasyon - ana elemanın işlevlerinin ancak ana elemanın arızalanmasından sonra yedeğe aktarıldığı artıklık. Blok şeması Şekil 42'de gösterilmektedir (seçenek a) - ayrı artıklık, seçenek b) - genel artıklık).
Örnek: Dijital bir bilgisayarda birkaç çıkış cihazı (ADC) bulunur. Bilgi her şeye aynı anda gönderilirse (ADC), o zaman sürekli bir fazlalık olur. Yedek ADPU'lar yalnızca ana ADPU'nun arızalanmasından sonra bağlanırsa, değiştirme yoluyla artıklığa sahip oluruz.
Değiştirme yoluyla yedeklemede, bir elemanın arızalanması sistemin yeniden yapılandırılmasına neden olur. Bu yeniden yapılanma, arızalı elemanların bağlantısını kesen ve işlevsel olanları bağlayan anahtarlar kullanılarak gerçekleştirilir.
İki tür kalıcı rezervasyon vardır:
1. Sabit yük ile yedek grubun bir veya daha fazla elemanının arızalanması durumunda, kalan servis verilebilir elemanlar üzerindeki yük değişmediğinde.
Örnek: Ana ve yedek ADPU'lar her zaman bağlı olduğunda ve her birine aynı malzeme çıktısı verildiğinde, görüntüleme cihazları.
2. Yükün yeniden dağıtılmasıyla yedek grubun en az bir elemanının arızalanması durumunda, operasyonel kalan elemanların üzerindeki yük değişir.
Örnek: Arıza olmadığında, delikli kartlar birden fazla giriş cihazından eşit şekilde girilir. En az bir giriş cihazı arızalanırsa geri kalanların yükü artar.
Yedekleme elemanlarının devreye alınmadan önceki durumuna bağlı olarak aktif yedekleme birkaç türe ayrılır:
1. Yüklü rezerv- Yedek elemanların ana elemanla aynı modda olduğu durumlarda.
2. Boşaltılmış rezerv- yedekleme elemanları kapatıldığında. Açılma anına kadar yedek olanlar başarısız olamaz.
3. Işık rezervi- Yedekleme öğeleri ana ortamdan daha az yüklü bir ortamda olduğunda. Beklerken yedek öğeler arızalanabilir, ancak bu olasılık birincil öğeden daha düşüktür.
Açıkçası, hafif sıklet rezervi, aktif rezervlerin en genel türüdür, çünkü 1. ve 2. hafif sıkletlerin bir kısmı olarak elde edilir.
Sabit rezervasyon - her bir yedek elemanın bağlantı konumunun önceden kesin olarak belirlendiği değiştirme yoluyla artıklık (Şekil 42a).
https://pandia.ru/text/78/494/images/image005_73.gif" genişlik = "77" yükseklik = "25 src = ">
kurtarılamayan sistem
öğeler (birincil ve yedek) eşit derecede güvenilirdir ve güvenilirlik işlevi =
Yedekli ve yedeksiz sistemlerin güvenilirliğini göstergeye göre karşılaştıracağız
https://pandia.ru/text/78/494/images/image008_44.gif" width = "114" height = "28 src = "> - yedekli ve yedeksiz bir sistemin güvenilirlik işlevleri.
§ 5.2 Yüklü aktif yedekli ve yük dağıtımı olmadan pasif yedekli bir sistemin güvenilirliği
Sistemde N serisi bağlantılı ana elemanlar bulunsun.
1. Genel rezervasyon durumu
https://pandia.ru/text/78/494/images/image010_42.gif" width = "344" height = "386 src = "> N özel durumunda yedekli sistemin işleyişinin zamanlama diyagramını ele alalım. =2, M=1. Şekil 45’de gösterilmektedir. Genel durumda m’inci yedek gruptaki n’inci elemanın arızalanmasına kadar geçen çalışma süresini gösterir. 
A) Davayı düşünün aktif rezervasyon.
Sistem güvenirlik fonksiyonunu bulalım. Güvenilirlik blok diyagramının seri-paralel olduğu ve her biri N eleman içeren M+1 paralel bağlı gruba sahip olduğu görülmektedir. Daha sonra (4.25)'ten yedekli sistemin güvenilirliği
burada https://pandia.ru/text/78/494/images/image015_29.gif" width = "49" height = "28 src = "> (5.1)'den belirlenecektir.
(5.1)'den şu sonuç çıkar:
1. Sistemin güvenilirliği, yedekleme elemanlarının açılma sırasına bağlı değildir.
2. Sistemin t zamanındaki güvenilirliği, elemanların aynı t anındaki güvenilirlik değerleri ile belirlenir ve güvenilirliğin zamandan önce nasıl değiştiğinden tamamen bağımsızdır.
3. Yedekli bir sistemin güvenilirliği, yedekli olmayan sistemin güvenilirliğinden daha yüksektir. Kontrol etmek gerçekten çok kolay
Arızaya kadar çalışma süresi nerede, m yedek grup numarası, n yedek gruptaki eleman sayısı
Görev 1. Bir elemanın güvenilirliğinin belirtilmesine izin verin ve yedekli sistemin güvenilirliğinin https://pandia.ru/text/78/494/images'den az olmayacağı M sayıda yedek eleman grubunun belirlenmesi gerekir. /image019_21.gif" genişlik = "87" yükseklik = "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" genişlik = "303" yükseklik = "31 src = ">
https://pandia.ru/text/78/494/images/image026_18.gif" genişlik = "199" yükseklik = "32 src = ">
Sistem, her biri 1 birincil ve N yedek eleman içeren N yedek gruba sahiptir. Aşağıda, ana unsurun şartlı olarak sıfır yedek unsur (yedek grupta) olduğunu ele alacağız. Yedekli sistemin işleyişinin zamanlama diyagramını N=2, M=1 özel durumunda ele alalım (bkz. Şekil 42-a). Şekil 2'de gösterilmektedir. 46.
 |
A) Davayı düşünün aktif rezervasyon .
Sistem güvenirlik fonksiyonunu bulalım. Güvenilirlik blok şeması seri-paralel olacak ve her biri M+1 paralel bağlı eleman içeren N seri bağlantılı grup içerecektir. (4.26)'dan
https://pandia.ru/text/78/494/images/image006_62.gif" width = "52" height = "29 src = "> öğe güvenilirliği işlevi.
b) Durum için yük yeniden dağıtımı olmadan pasif artıklık Diyagramlar Şekil 1'dekine benzer olacaktır. 46 ve (5.2)'den belirlenecektir. (5.2)'den genel çekince durumu için yukarıda verilenlere benzer sonuçlar çıkar. Rezervasyondan yararlanın
https://pandia.ru/text/78/494/images/image031_15.gif" width = "236" height = "35 src = ">
5.3 Yüksüz aktif yedeklilik ile sistem güvenilirliği
Boşaltılmış bir rezerv için, rezerv elemanlarının güvenilirliğinin çalışmadığı zamanlarda azalmadığını varsayacağız. Daha önce tanıttığımız varsayımları da hatırlayacağız.
1. Genel rezervasyon durumu
Seri olarak bağlanan N ana elemandan oluşan genel bir artıklık sistemi durumunu ele alalım. Yedekli sistemin yapısı Şekil 1'dekine benzer olacaktır. 44. Yedekli sistemin işleyişinin zamanlama diyagramını N=2, M=1 özel durumunda ele alalım (bkz. Şekil 42-b). Şekil 2'de gösterilmektedir. 47.
 |
Sistem arıza süresi:
https://pandia.ru/text/78/494/images/image034_18.gif" width = "124" height = "33 src = ">, öğeler (birincil ve yedek) eşit olduğundan M'ye bağlı olmayacaktır. güvenilir ve seri bağlı ana ve yedek elemanlar grubundaki elemanların sayısı aynı ve = N.
https://pandia.ru/text/78/494/images/image036_16.gif" width = "495" height = "33 src = "> (5.5)
1. güvenilirlikte kazanç
2. Bağlı yedekleme gruplarının sırasına bağlı olmayın
3. (5.5)'ten, yüklü olanın aksine, yüksüz bir rezerv durumunda, yedekli sistemin t zamanındaki güvenilirlik fonksiyonunun, elemanların güvenilirlik fonksiyonlarının değerleri ile belirlendiği anlaşılmaktadır. aralık, yani operasyonun tarih öncesi.
Yüklü ve yüksüz aktif rezervleri karşılaştıralım. (5.1) ve (5.5)'in niceliksel bir karşılaştırmasını yapmak zordur, bu nedenle kendimizi niteliksel sonuçlarla sınırlayacağız.
Sistem arızasına kadar geçen süre:
-
https://pandia.ru/text/78/494/images/image011_38.gif" width = "35" height = "25 src = "> m'inci yedek öğeler grubunun n'inci öğesinin arızalanmasından önceki süre.
-
https://pandia.ru/text/78/494/images/image039_13.gif" width="223 height=52" height="52"> yani.
ve bu nedenle Boş bir rezerv yüklü olandan daha güvenilirdir .
2. Ayrı rezervasyon yapılması durumu
https://pandia.ru/text/78/494/images/image042_12.gif" genişlik = "104" yükseklik = "35 src = ">
Yedekli sistem güvenilirliği işlevi:
https://pandia.ru/text/78/494/images/image044_12.gif" genişlik = "119" yükseklik = "52 src = ">
Yani, n'inci yedek gruptaki elemanların arıza akışı, MVE'nin arıza akışına benzer. Daha sonra (3.7)'den
https://pandia.ru/text/78/494/images/image046_12.gif" width = "52" height = "29 src = "> - öğe arızasına kadar zaman dağıtım işlevi.
(5.7)'yi (5.6)'ya koyarsak şunu elde ederiz:
(5.8)
Yüklenen ve boşaltılan rezervleri niteliksel düzeyde karşılaştıralım.
Sistem arızasına kadar geçen süre:
-yüklü aktif rezerv için
https://pandia.ru/text/78/494/images/image011_38.gif" width = "35" height = "25 src = "> - n'inci yedek gruptaki m'inci elemanın arızasından önceki süre .
- boşaltılmış aktif rezerv için
https://pandia.ru/text/78/494/images/image050_12.gif" width = "215" height = "52 src = ">
yani.e..gif" width="77" height="25">, yüklü ve boşaltılmış rezervler için aynıysa.
§ 5.4. Aktif yüklü ve yüksüz yedekliliğe sahip sistemlerin güvenilirliğinin karşılaştırılması
Güvenilirlik fonksiyonlarının niceliksel bir karşılaştırmasını yapmak zordur, bu nedenle kendimizi niteliksel sonuçlarla sınırlayacağız ve sistem arızasından önceki çalışma sürelerini karşılaştırma düzeyinde bir karşılaştırma yapacağız.
1. Genel rezervasyon
İçin yüklendi rezerv
Gif" genişlik = "251" yükseklik = "61 src = ">
Bu çok açık. ve bu nedenle boşaltılmış bir rezerv, yüklü olandan daha güvenilirdir.
2.Ayrı rezervasyon
İçin yüklendi rezerv
Boşaltılmış bir rezerv için
Açıkçası, çünkü her zaman 
yani, yüklenmemiş bir rezerv, yüklü olandan daha güvenilirdir.
Bu sonucun geçerli olduğunu unutmayın. herkes DIV_ADBLOCK253"> ise kesinlikle güvenilir olmayan anahtarlar da dahil olmak üzere aktif yedeklilik yöntemleri
Bu durum için sistem güvenirlik fonksiyonunu bulalım. genel seri bağlı N eleman içeren bir sistemin yedekliliği (Şekil 44)
N=2 ve M=1 durumu için sistem çalışma diyagramı Şekil 2'deki ile aynı olacaktır. 47'ye göre, yalnızca yedek elemanların işlevsel bir grubu, arızalı bir ana veya yedek eleman grubunun yerine bağlanana kadar, elemanların çalışma durumuna göre daha az olasılıkla arızalandığı hafif bir durumda olacaktır.
Akıl yürütmenin basitliği adına, ancak genellik pahasına değil (ana ve yedek elemanların eşit derecede güvenilir olması nedeniyle), yedek eleman gruplarının sayısının, bağlandıkları sıraya karşılık geldiğini varsayıyoruz. .
Şunu belirtelim:
(M - 1)'inci grup yedek elemanların arıza süresi
M'inci grup yedek elemanların arıza süresi = sistem arıza süresi.
Bunların zamana bağlı olduğuna dikkat edin, çünkü bu, yedek elemanların m'inci grubunun m=1,M hafif durumdan çalışma durumuna geçiş anına bağlıdır, yani.
Sistem güvenilirliği fonksiyonu:
https://pandia.ru/text/78/494/images/image070_8.gif" genişlik = "363" yükseklik = "42 src = "> (5.7)
https://pandia.ru/text/78/494/images/image072_8.gif" genişlik = "226" yükseklik = "44 src = ">
https://pandia.ru/text/78/494/images/image074_7.gif" genişlik = "314" yükseklik = "38 src = "> (5.8)
burada https://pandia.ru/text/78/494/images/image076_6.gif" width="39" height="19">
- Arıza anından önce herhangi bir arıza olmaması koşuluyla, sırasıyla M'inci grubun ve bu grubun elemanının aralıkta arızalanmama olasılığı.
Yani (5.7), (5.8) aracılığıyla belirler. Benzer şekilde, temel elementler grubunun dağılım fonksiyonu aracılığıyla belirlenir.
§ 5.5. Artıklık ölçeğinin sistem güvenilirliği üzerindeki etkisi
Rezerv, tek tek ana unsurları veya birkaç ana unsuru veya sistemin tüm ana unsurlarını kapsayabilir. Rezervasyonların yapıldığı seviyeye rezervasyon ölçeği denir. Sistemin ana unsurlarının büyük kısmı tek bir rezerv kapsamındadır, rezervasyonun ölçeği de o kadar büyüktür. Yedekleme grupları ne kadar fazla olursa yedekleme ölçeği de o kadar küçük olur.
Artıklık ölçeğinin, kesinlikle güvenilir ve kesinlikle güvenilmez bir anahtarla sistemin güvenilirliği üzerindeki etkisini ele alalım.
1. Kesinlikle güvenilir anahtar.
Artıklık ölçeğinin arttırılmasının sistem güvenilirliğinde bir azalmaya yol açtığını gösterelim. Yani farklı rezerv gruplarına ait rezerv elemanlarının sıralı birleşimi (Şekil 49 a, b) güvenilirliğin azalmasına yol açmaktadır.
 |
İspatlara geçmeden önce, iki ana unsurun farklı ölçeklerdeki iki yedek unsurla ayrılması durumu için formüle edilmiş ifadeyi ispatlamanın yeterli olduğunu belirtelim (Şekil 48-b). Yedek grupların -'inci elemanları, önceki birleştirme adımında elde edilen ana ve yedek elemanlar grubu tek bir eleman olarak düşünülebilir. Yani, eleman-eleman fazlalığının (Şekil 49-a) genel artıklıktan (Şekil 49-b) daha fazla güvenilirlik sağladığını göstermemiz gerekli ve yeterlidir.
a) aktif yüklü artıklık
İçin element element rezervasyon (Şekil 49a) (5.2)'den
https://pandia.ru/text/78/494/images/image089_7.gif" genişlik = "12" yükseklik = "23 src = ">.gif" genişlik = "384" yükseklik = "37 src = ">. gif" genişlik = "478" yükseklik = "38 src = ">
https://pandia.ru/text/78/494/images/image095_7.gif" genişlik = "212" yükseklik = "38 src = ">
Yani artıklık ölçeğindeki artış güvenilirliğin azalmasına yol açar.
B) aktif boşaltılmış rezervasyon
Eleman bazında artıklık için (Şekil 49a)
https://pandia.ru/text/78/494/images/image097_5.gif" width = "349" height = "41 src = ">
Karşılaştırmalı bir analiz için ana ve yedek elemanların arıza süreleri arasındaki olası tüm ilişkiler dikkate alınmalıdır.
https://pandia.ru/text/78/494/images/image101_6.gif" width="239" height="25"> olsun
DIV_ADBLOCK255 olsun">
https://pandia.ru/text/78/494/images/image105_5.gif" width = "115" height = "25 src = ">
vb. Tüm durumları analiz edersek, şunu elde ederiz: 
Buradan şu sonuç çıkıyor ayrı yedeklilik daha güvenilirdir .
Kanıtlanmış sonucun herhangi bir güvenilirlik yasası için geçerli olduğunu unutmayın. Fiziksel olarak, ayrı fazlalık durumunda, ana elemanın arızasının, genel fazlalık durumunda olduğu gibi bir grup yedek eleman tarafından değil, yalnızca bir yedek eleman tarafından telafi edilmesi, yani daha fazlası olduğu gerçeğiyle açıklanabilir. rezerv unsurlarının rasyonel tüketimi.
2. Kesinlikle güvenilir bir anahtar değil.
a) Düşünün genel aktif durumu yüklü rezerv (Şek. 50)
Yedekli grupların her bir elemanına göre anahtarlar seri bağlı bir eleman gibi davranacaktır. Yedekleme gruplarındaki tüm N anahtarların eşit derecede güvenilir olduğunu varsayarsak, şunu elde ederiz:
(5.2) ve (5.12)'yi karşılaştırarak benzer bir sonuç elde ederiz.
Yukarıda, kesinlikle güvenilir bir anahtarla, en büyük yedeklilik güvenilirliğinin, 5 seri bağlantılı elemandan oluşan en küçük yedeklilik ölçeğiyle sağlandığı sonucuna vardık.
Artıklık ölçeğinin azalmasıyla birlikte, anahtarın mutlak olmayan güvenilirliği nedeniyle sistemin güvenilmezliği artacak ve artıklık ölçeğinin azalması nedeniyle sistemin kendisinin güvenilmezliği azalacaktır. Bu nedenle, sol tarafta belirli bir optimal rezervasyon ölçeği olacaktır">
1. Yüklü rezerv . Yedekli sistemin işleyişinin zamanlama diyagramını N=2, M=1 özel durumunda ele alalım. Şekil 2'de gösterilmektedir. 53.
 |
Güvenilirlik işlevi
https://pandia.ru/text/78/494/images/image118_4.gif" width = "47" height = "28 src = "> - başına başarısız öğelerin sayısı.
2. https://pandia.ru/text/78/494/images/image120_4.gif" width = "136" height = "29">. Bu, kayan rezervasyonla tüm yedek öğelerin tamamen kullanıldığı gerçeğinden kaynaklanmaktadır, yani. Sistem arızası, tek bir yedek elemanın kalmaması ve ana yedek elemanın arızalanması durumunda meydana gelir.Ayrı yedeklilik durumunda, bir yedek grubun arızalanmasının sistem arızasına yol açması nedeniyle yedek elemanların gereğinden az kullanılması söz konusu olabilir. Bu durumda diğer rezerv gruplarındaki bazı rezerv unsurlarının gereğinden az kullanılması söz konusu olabilir.
Kayan rezervasyonun pratikte kullanımı, anahtarlama cihazlarının karmaşıklığı nedeniyle sınırlıdır.
Kesinlikle güvenilir bir anahtarla ve aynı sayıda yedek elemanla, kayan rezervasyon, ayrı olandan daha fazla güvenilirliğe sahiptir ve hatta genel olarak, kayan rezervasyonu kullanmaya çalışmak gerekir.
Kısıtlamalar:
Yazılımda uygulandığında anahtarlarda herhangi bir kısıtlama yoktur;
Donanım uygulamasında, anahtarlama işlevine ek olarak, anahtara ayrıca arızalı elemanı tanımlama işlevi de atandığı için vardır.
§5.8. Kurtarma ile yedekleme
Uygulamada güvenilirliği artırmak için sıklıkla yedekli sistemlerin geri yüklenmesine başvurulur. Bu durumda en genel durum için aşağıdaki sistem şeması verilebilir (alışılmış anlamda)
https://pandia.ru/text/78/494/images/image122_4.gif" width="133" height="30">(Burada t'ye bağlı olmadığını varsayıyoruz.
Daha sonra sistemden duruma geçişlerin grafiği Şekil 55 şeklinde sunulabilir. Yönlendirilmiş bir grafiktir.
Genel durumda (isteğe bağlı sayıda yedek öğeyle birlikte), ölüm ve üreme süreci (ki bu Markovian'dır) sistemin davranışını tanımlamak için kullanılabilir. Markov özelliği kısıtlaması burada türetilmemiştir.
Geçiş grafiğine dayanarak, aşağıdakiler kullanılarak bir diferansiyel denklem sistemi derlenir: tüzük:
Sistem, analiz edilen sistemin durumları (grafik köşeleri) sayısı kadar diferansiyel denklem içerir.
Sistemin i'inci denkleminin sol tarafında https://pandia.ru/text/78/494/images/image126_5.gif" width=39" height=29 src=> olasılığını içerir. i'inci durum ve sağ - i'inci durumla ilişkili grafiğin yayları kadar terim.
Her terim, i'inci duruma veya i'inci durumdan geçiş yoğunluğunun ve yayın çıktığı durumun olasılığının çarpımını temsil eder. Yay i-inci duruma yönlendiriliyorsa terim “+” işaretiyle, i-inci durumdan geliyorsa “-” işaretiyle alınır.
https://pandia.ru/text/78/494/images/image128_4.gif" width="33" height="23"> diferansiyel denklem sistemini cebirsel bir sisteme indirgeyen Laplace dönüşümü kullanılarak yapılabilir denklemler Şu anda operasyonel durumun olasılığı veya kullanılabilirlik faktörü:
https://pandia.ru/text/78/494/images/image130_3.gif" width="157 height=23" height="23"> Ve diferansiyel denklemler sistemi cebirsel denklemler sistemine girer. Örneğin , (4.11)'den
https://pandia.ru/text/78/494/images/image132_3.gif" width = "180" height = "34 src = "> (5.17)
§ 5.9 Çoğunluk çekincesi
Bu yönteme oy verme rezervasyonu yöntemi de denir. Adını yedek gruplarında çoğunluk unsuru veya oylama unsuru (yesap unsuru) olarak adlandırılan özel bir unsurun varlığından almaktadır.
Çoğunluk rezervasyonu, bilgi işlem de dahil olmak üzere ayrık (dijital) sistemlerde yaygın olarak kullanılmaktadır.
Güvenilirlik açısından seri bağlanmış N elemandan oluşan bir sistemin yedeklenmesini sağlayın (Şekil 56-a). Sistemin her elemanı ayrıktır ve çıkıştaki 0 veya 1'e bağlı olarak 0 veya 1 üretir. Bunu belirlemek için çalışma durumunda çıkışta 0'ın girişte 0'a, çıkışta 1'in girişte 1'e karşılık geldiğini varsayalım.
Böyle bir sistemin bir örneği, birim genlik darbesinin önünü (arka veya ön) ³ t süresi boyunca geciktiren bir devre olabilir. Küçük t için, böyle bir devre, her biri t0 süresi için bir gecikme sağlayan "AND-NOT" tipi mantıksal öğeler kullanılarak gerçekleştirilebilir. O zaman “AND-NOT” elemanlarının sayısı çift olmalı ve 1. sınıf" href="/text/category/1_klass/" rel="bookmark">1. sınıf: tek bağlantılı koşulundan seçilmelidir (Şekil 56 c)
Sistemin her ana elemanı, tek sayıda M giriş elemanı ve bir çoğunluk elemanından (ME) oluşan bir yedek grup ile değiştirilir. Ana öğelere benzer öğeler genellikle giriş öğeleri olarak kullanılır.
Çoğunluk öğesi genel durumda işlevi uygular
https://pandia.ru/text/78/494/images/image135_2.gif" width="91" height="24"> - m'inci giriş öğesinin çıkışındaki sinyal.
Upor çoğunluk unsurunu tetikleme eşiğidir.
Y - yedekleme grubunun çıkış sinyali.
 |
.
 |
b) Uyarlanabilir çoğunluk çekincesi
Giriş öğelerindeki arızaları dikkate almanızı sağlar. Bu, (5.13)'te am=var (0 veya 1) ve Upor=var olması gerçeğiyle sağlanır. Yedek grup Şekil 60'a benzeyecektir. Giriş elemanları çiftler halinde kapatılır. Bu durumda Uthr değişir
2. sınıf" href="/text/category/2_klass/" rel="bookmark">2. sınıf (çoklu bağlantıyla) Şekil 54 d.
Bu çoğunluk rezervasyonu yöntemi, uyarlanabilir olmayan çoğunluk rezervasyonu ile yerine getirilmesi gereken çoğunluk unsuruna ilişkin güvenilirlik gerekliliklerinin azaltılmasını mümkün kılar.
1. yedek grubun güvenilirliğinin bir hesaplamasını verelim. En az ne zaman (2. yedek grubun giriş elemanlarının çalışır durumda olması şartıyla) çalışır durumda olur?
çoğunluk elemanlarının çıkışları doğru sinyale sahip olacaktır
Karmaşık sistemlerin ve bireysel nesnelerin güvenilirliğini arttırmanın dört ana yolu vardır:
1) sistem elemanlarının güvenilirliğinin arttırılması. Bu basit ve kolay bir yoldur, ancak onu kullanmak için daha güvenilir bileşenlere ihtiyacınız vardır. Ama bulunsalar bile her zaman öncekilerden çok daha pahalıdırlar ve ekonomik bir hesaplamaya ihtiyaç vardır;
2) güvenilirliği artırmak için yapıcı önlemler (örneğin olası titreşimlerin sönümlenmesi, statik olarak belirsiz bir yapıdan statik olarak belirlenebilir bir yapıya geçiş, sert metal, polimerler vb. içeren her türlü koruyucu kaplama). Bu yol, makine mühendisliği teknolojisiyle ilişkilidir ve aynı zamanda güvenilirlik teorisinde özel bir çalışmanın konusu olabilir;
3) Bu amaçla sistemin çalışma prensibinde köklü bir değişiklik yapılması. Yeni teknolojinin yaratılmasıyla bağlantılı olarak bu, bu endüstrinin gelişiminde niteliksel bir sıçramadır - önceki mühendislik çözümlerinin ekonomik uygunsuzluğundan kaynaklanmaktadır.
4) çeşitli artıklık türlerinin tanıtılması.
Artıklık, bir nesnenin belirli işlevleri gerçekleştirmesi için gereken minimum düzeyin ötesinde ek araç ve yeteneklerdir.
Artıklık ekleyerek bir nesnenin güvenilirliğini artırmanın bir yöntemi artıklıktır.
Artıklık yoluyla güvenilirliği artırmanın çeşitli yöntemleri vardır. Rezervasyonlar var:
Yapısal (yapıdaki fazlalık - sistemin eleman sayısında);
Düzenli (çalışma modlarında artıklık - sistem öğelerinin sayısında);
Geçici
Fonksiyonel,
Bilgilendirici
Ve daha birçokları.
En çok ilgi çeken şey, nesne yapısının yedekli elemanlarının kullanımını içeren yapısal veya devre artıklığıdır.
1) Yöntemlere göre rezervasyon genel veya ayrı olabilir (Şekil 6.1).
Şekil 6.1 - Rezervasyon yöntemlerinin sınıflandırılması
1.1) Genel artıklık - bir bütün olarak nesnenin, aparatın veya sistemin tamamı gereksizdir (Şekil 6.2):
Şekil 6.2 - Genel rezervasyon
1.2) Ayrı yedeklilik - sistemin bireysel elemanları yedeklidir (Şekil 6.3). Ayrı yedeklilik, çok sayıda cihaz olduğunda ve çeşitliliğin arttığı durumlarda faydalıdır.
Şekil 6.3 - Ayrı yedekleme
Rezervasyon oranı yedek eleman sayısının nesnenin ana eleman sayısına oranı denir.
2) Tamsayı ve kesirli katlarla ilgili çekinceler vardır:
2.1) tamsayı çokluğuyla rezervasyon Buna yedeklilik denir; burada bağlantının normal çalışması için en az bir cihazın çalışır durumda olması yeterlidir (yani ana pompaya bir veya daha fazla yedek cihaz atanmıştır);
Şekil 6.4 - Tamsayı çokluğuyla fazlalık
2.2) kesirli rezervasyon Bağlantının normal çalışması için yalnızca bir cihazın arızalı olabileceği buna yedeklilik denir (yani birkaç pompa için yalnızca bir yedek cihaz vardır).
Şekil 6.5 - Kesirli artıklık
Rezervasyon oranı:
burada m gruptaki toplam eleman sayısıdır;
r, sistemin normal çalışması için gerekli olan eleman sayısıdır.
Örneğin devreleri analiz edelim (Şekil 6.6).
Şekil 6.6 - Yedek şemalar
Şekil 6.6'daki şemaya göre çoğaltma ve çokluk var
Tam çokluk.
Şekil 8.6b'deki diyagram çokluklu bir diyagramı göstermektedir
Tam çokluk.
Şekil 8.6c'deki diyagram “3 üzerinden 2” sistemini göstermektedir
Kesirli çokluk.
3.1) Ne zaman kalıcı rezervasyon yedekleme cihazları tüm çalışma süresi boyunca ana cihazlara bağlanır ve onlarla aynı anda çalışır.
3.2) Ne zaman değiştirme yoluyla rezervasyon yedekleme cihazları arızalarından sonra ana cihazların yerini alır.
4) Üçünü ayırt edin yapısal artıklık türü: yüklü rezerv, hafif rezerv, boş rezerv.
4.1) Yüklü rezerv- yedek elemanlar ana elemanla aynı yük modunda çalıştığında böyle bir yedek, yani; ana eleman ve yedek aynı oranda güvenilirliğini kaybeder.
4.1) Işık rezervi- elemanlar ana elemandan daha zayıf bir yük modunda çalıştığında böyle bir rezerv, yani. Yedekleme elemanları, ana elemana kıyasla güvenilirliğini daha yavaş kaybeder.
4.1) Boşaltılmış rezerv- Yedekleme elemanı neredeyse hiç yük taşımadığında ve güvenilirliği hiç azalmadığında. Bunlar stokta bulunan yedek parçalardır.
Şekil 6.7, 1 ana eleman ve 1 yedek elemandan oluşan bir sistemin güvenilirliğini yüklü, hafif ve yüksüz rezervlerle incelemektedir.
Şekil 6.7 - Rezervasyon türleri
Yüklü rezerv (Şekil 6.7a). 0'da< t < t 0 функционируют оба элемента и их надежность падает одинаково. После отказа при t >t 0 birincisi artık çalışmıyor, ancak ikincisi aynı eğri boyunca aynı güvenilirlikle çalışmaya devam ediyor.
Hafif rezerv (Şekil 6.7b). 0'da< t < t 0 функционируют оба, но основной (кривая 1) теряет надежность быстрее, чем второй (кривая 2) при пониженной нагрузке. При t >t 0 2. eleman tam yükte çalışır, güvenilirliği eğri 2 boyunca azalır.
Boşaltılmış rezerv (Şekil 6.7c). 0'da< t < t 0 работает только 1-й элемент (кривая 1), а при t >t 0 yalnızca ikincidir (eğri 2), ancak t = 0'dan değil, t = t 0'dan başlar.
Bu nedenle, hafif bir rezervin güvenilirliği yüklü olandan daha yüksektir ve yüksüz olanın güvenilirliği hafif olandan daha yüksektir.
KONU: “Rezervasyon yöntemlerinin sınıflandırılması”
PLAN:
1. Artıklık ve artıklık
2. Rezervasyon yöntemlerinin sınıflandırılması
GOST 27.002-89'a göre artıklık, bir veya daha fazla unsurunun arızalanması durumunda bir nesnenin çalışabilir durumunu korumak için ek araçların ve (veya) yeteneklerin kullanılmasıdır. Dolayısıyla artıklık, artıklık ekleyerek bir nesnenin güvenilirliğini artırmanın bir yöntemidir.
Yedeklilik ise bir nesnenin belirli işlevleri yerine getirmesi için gereken minimum düzeyin ötesinde ek araçlar ve/veya yeteneklerdir. Artıklık getirmenin amacı, bir nesnenin elemanlarında bir arıza meydana geldikten sonra normal çalışmasını sağlamaktır.
Çeşitli rezervasyon yöntemleri bulunmaktadır. Bunları aşağıdaki kriterlere göre ayırmanız önerilir (Şekil 1): fazlalık türü, elemanları bağlama yöntemi, fazlalık çokluğu, rezervi açma yöntemi, rezervin çalışma modu, rezervin geri yüklenebilirliği.
Ana elemanın tanımı, nesnenin ana yapısının minimalliği kavramı ile ilgili değildir, çünkü bazı çalışma modlarında ana olan bir eleman, diğer koşullarda yedek görevi görebilir.
Yedek eleman - arıza durumunda nesnede bir yedek elemanın sağlandığı ana eleman
Zaman rezervasyonu, zaman rezervlerinin kullanımıyla ilişkilidir. Bu durumda, nesnenin gerekli işi yapması için ayrılan sürenin, gereken minimum süreden açıkça daha fazla olduğu varsayılır. Bir nesnenin üretkenliği, öğelerinin eylemsizliği vb. artırılarak zaman rezervleri yaratılabilir.
Bilgi artıklığı, bilgi artıklığını kullanan artıklıktır. Bilgi fazlalığına örnek olarak aynı mesajın bir iletişim kanalı üzerinden çoklu iletimi; ekipman arızaları ve parazitin etkisi sonucu ortaya çıkan hataları tespit eden ve düzelten iletişim kanalları üzerinden bilgi iletirken çeşitli kodların kullanılması; Bilgiyi işlerken, iletirken ve görüntülerken gereksiz bilgi sembollerinin tanıtılması. Fazla bilgi, iletilen bilgilerdeki çarpıklıkları bir dereceye kadar telafi etmeyi veya ortadan kaldırmayı mümkün kılar.
İşlevsel artıklık, belirli bir işlevin çeşitli yollarla ve teknik araçlarla gerçekleştirilebildiği artıklıktır. Örneğin, su soğutmalı bir güç reaktörünün hızlı bir şekilde kapatılması işlevi çekirdeğe emniyet çubukları yerleştirilerek veya bir bor çözeltisi enjekte edilerek elde edilebilir. Veya bilgilerin otomatik bir kontrol sistemine iletilmesi işlevi radyo kanalları, telgraf, telefon ve diğer iletişim araçları kullanılarak gerçekleştirilebilir. Bu nedenle, olağan ortalama güvenilirlik göstergeleri (arızalar arasındaki ortalama süre, arızasız çalışma olasılığı, vb.) bilgi verici olmaktan uzak hale gelir ve bu durumda kullanım için yeterince uygun olmaz. İşlevsel güvenilirliği değerlendirmek için en uygun göstergeler: belirli bir işlevi gerçekleştirme olasılığı, bir işlevi tamamlamak için ortalama süre, belirli bir işlevi gerçekleştirmek için kullanılabilirlik oranı
Yük yedekliliği, yük rezervlerini kullanan yedekliliktir. Yük fazlalığı, her şeyden önce, elemanların üzerlerine etki eden yüklere dayanma yeteneğinin optimum rezervlerinin sağlanmasından oluşur. Diğer yük yedekleme yöntemleriyle ilave koruyucu veya boşaltma elemanlarının eklenmesi mümkündür
Rezerv unsurlarının dahil edilme yöntemine göre kalıcı, dinamik, ikame rezervasyon, kayar rezervasyon ve çoğunluk rezervasyonu arasında ayrım yaparlar. Kalıcı rezervasyon, bir öğenin arızalanması durumunda nesnenin yapısını yeniden yapılandırmadan yapılan bir rezervasyondur. Kalıcı yedekleme için, ana elemanın arızalanması durumunda, yedek elemanı etkinleştirecek özel cihazların gerekmemesi ve işletimde herhangi bir kesinti olmaması önemlidir (Şekil 5.2 ve 5.3).
En basit durumda kalıcı yedeklilik, elemanların anahtarlama cihazları olmadan paralel bağlanmasıdır.
Dinamik artıklık, bir öğenin arızalanması durumunda nesnenin yapısının yeniden yapılandırılmasıyla oluşan bir artıklıktır. Dinamik rezervasyonun birçok çeşidi vardır.
Sistem yedekleme yöntemlerinin sınıflandırılması
Elektronik, radyo mühendisliği, mekanik elemanlar ve elektrik mühendisliğinin eleman tabanının şu anda elde edilen güvenilirlik seviyesi, λ=10 -6 ...10 -7 1/h arıza oranı değerleriyle karakterize edilir. Yakın gelecekte bu seviyenin yükselmesini bekleyebiliriz. λ= 10 -8 1/saat. Bu, N = 10 6 elemandan oluşan bir sistemin arızalar arasındaki sürenin 100 saat değerine çıkarılmasını mümkün kılacaktır ki bu açıkça yeterli değildir. Karmaşık sistemlerin gerekli güvenilirliği ancak çeşitli yedeklilik türleri kullanılarak sağlanabilir.
Artıklık, elemanları yeterince güvenilir olmadığında, bir nesnenin belirli bir düzeyde güvenilirliğini (özellikle hatasız çalışmasını) sağlamanın ana yollarından biridir.
GOST 27.002-89'a uygun rezervasyon bir veya daha fazla unsurunun arızalanması durumunda bir nesnenin operasyonel durumunu korumak için ek araçların ve/veya yeteneklerin kullanılmasıdır. Dolayısıyla artıklık, artıklık ekleyerek bir nesnenin güvenilirliğini artırmanın bir yöntemidir. Sırasıyla, fazlalık - Bunlar, nesnenin belirtilen işlevleri gerçekleştirmesi için gereken minimum düzeyin ötesinde ek araçlar ve/veya yeteneklerdir. Artıklık getirmenin amacı, bir nesnenin elemanlarında bir arıza meydana geldikten sonra normal çalışmasını sağlamaktır.
Çeşitli rezervasyon yöntemleri bulunmaktadır. Bunları aşağıdaki kriterlere göre ayırmanız tavsiye edilir (Şekil 4.7): yedeklilik türü, elemanların bağlantı yöntemi, yedeklilik çokluğu, rezervi açma yöntemi, rezervin çalışma şekli, rezervin onarılabilirliği.
Şekil 4.7 – Artıklık yöntemlerinin sınıflandırılması
Yapısal artıklık, Bazen donanım (eleman, devre) olarak da adlandırılır, nesne yapısının yedek elemanlarının kullanımını içerir. Yapısal fazlalığın özü, nesnenin gerekli minimum versiyonuna ek öğelerin eklenmesidir. Yedekli sistemin elemanları aşağıdaki adlara sahiptir. Ana eleman- Nesnenin, öğelerinde arıza olmadığında gerekli işlevleri yerine getirmesi için gerekli olan nesne yapısının bir öğesi. Rezerv öğesi - ana elemanın arızalanması durumunda ana elemanın işlevlerini yerine getirmesi amaçlanan bir nesnenin elemanı.
Ana elemanın tanımı, nesnenin ana yapısının minimalliği kavramı ile ilgili değildir, çünkü bazı çalışma modlarında ana olan bir eleman, diğer koşullarda yedek görevi görebilir.
Ayrılmış öğe- arıza durumunda tesiste bir yedek elemanın sağlandığı ana eleman.
Şekil 4.8 – 4.10, elemanların paralel bağlantısı olarak adlandırılan ana ve yedek elemanların bağlantı şemalarını göstermektedir. Elemanların paralel bağlandığı bir sistem, ancak tüm elemanları arızalandığında başarısız olan bir sistemdir.
Şekil 4.8 – Elemanların paralel bağlantı örneği
a – şematik diyagram, b – tasarım diyagramı
Şekil 4.9 - SUKhTP elemanlarının paralel seri bağlantısı örneği
a - fonksiyonel diyagram, b - tasarım şeması
Şekil 4.10 – Elemanların köprü bağlantısı örneği
Geçici rezervasyon zaman rezervlerinin kullanımıyla ilişkilidir. Bu durumda, nesnenin gerekli işi yapması için ayrılan sürenin, gereken minimum süreden açıkça daha fazla olduğu varsayılır. Bir nesnenin üretkenliği, öğelerinin eylemsizliği vb. artırılarak zaman rezervleri yaratılabilir.
Bilgi yedekleme- Bu, bilgi artıklığını kullanan artıklıktır. Bilgi fazlalığına örnek olarak aynı mesajın bir iletişim kanalı üzerinden çoklu iletimi; ekipman arızaları ve parazitin etkisi sonucu ortaya çıkan hataları tespit eden ve düzelten iletişim kanalları üzerinden bilgi iletirken çeşitli kodların kullanılması; Bilgiyi işlerken, iletirken ve görüntülerken gereksiz bilgi sembollerinin tanıtılması. Fazla bilgi, iletilen bilgilerdeki çarpıklıkları bir dereceye kadar telafi etmeyi veya ortadan kaldırmayı mümkün kılar.
İşlevsel artıklık- belirli bir işlevin çeşitli yollarla ve teknik araçlarla gerçekleştirilebildiği artıklık. Örneğin, bilgilerin otomatik bir kontrol sistemine iletilmesi işlevi radyo kanalları, telgraf, telefon ve diğer iletişim araçları kullanılarak gerçekleştirilebilir. Bu nedenle, olağan ortalama güvenilirlik göstergeleri (arızalar arasındaki ortalama süre, arızasız çalışma olasılığı, vb.) bilgi verici olmaktan uzak hale gelir ve bu durumda kullanım için yeterince uygun olmaz. İşlevsel güvenilirliği değerlendirmek için en uygun göstergeler şunlardır: belirli bir işlevi gerçekleştirme olasılığı, bir işlevi tamamlamak için ortalama süre, belirli bir işlevi gerçekleştirmek için kullanılabilirlik oranı.
Yedeklilik yükleyin- bu, yük rezervlerini kullanan fazlalıktır. Yük fazlalığı, her şeyden önce, elemanların üzerlerine etki eden yüklere dayanma yeteneğinin optimum rezervlerinin sağlanmasından oluşur. Diğer yük yedekleme yöntemleriyle ilave koruyucu veya boşaltma elemanlarının eklenmesi mümkündür.
Listelenen artıklık türleri, bir bütün olarak sisteme veya sistemin tek tek öğelerine veya gruplarına uygulanabilir. İlk durumda rezervasyon çağrılır genel, saniyede - ayırmak. Farklı rezervasyon türlerinin aynı nesnede birleşimine denir karışık.
Rezerv unsurlarının dahil edilme yöntemine göre kalıcı, dinamik, ikame rezervasyon, kayar rezervasyon ve çoğunluk rezervasyonu arasında ayrım yaparlar. Kalıcı rezervasyon- bu, elemanının arızalanması durumunda nesnenin yapısını yeniden inşa etmeden yapılan bir rezervasyondur. Kalıcı yedeklilik için, ana elemanın arızalanması durumunda, yedek elemanın etkinleştirilmesi için özel cihazların gerekmemesi ve ayrıca işletimde herhangi bir kesinti olmaması önemlidir (Şekil 4.11 - 4.13). En basit durumda kalıcı yedeklilik, elemanların anahtarlama cihazları olmadan paralel bağlanmasıdır.
Şekil 4.13 – Her zaman açık yedekli karma yedeklilik
Dinamik rezervasyon- bu, öğesinde bir arıza meydana geldiğinde nesnenin yapısının yeniden yapılandırılmasında bir fazlalıktır. Dinamik rezervasyonun birçok çeşidi vardır.
Değişiklik yoluyla rezervasyon- bu, ana elemanın işlevlerinin ancak ana elemanın arızalanmasından sonra yedeğe aktarıldığı dinamik artıklıktır. İkame yoluyla rezervin dahil edilmesi (Şekil 4.14, 4.15) aşağıdaki avantajlara sahiptir:
– yedek çalışma modunu ihlal etmez;
– ana elemanlar çalışırken çalışmadıkları için yedek elemanların güvenilirliğini daha büyük ölçüde korur;
– birkaç ana öğe için bir yedek öğe kullanmanıza olanak tanır.
Değiştirme yedekliliğinin önemli bir dezavantajı, cihazların değiştirilmesi ihtiyacıdır. Ayrı yedekleme ile anahtarlama cihazlarının sayısı ana elemanların sayısına eşittir, bu da tüm sistemin güvenilirliğini büyük ölçüde azaltabilir. Bu nedenle, büyük birimleri veya tüm sistemi değiştirerek ve diğer tüm durumlarda anahtarlama cihazlarının yüksek güvenilirliği ile rezerve etmek faydalıdır.
Sürekli rezervasyon- bu, bir nesnenin ana elemanlarından oluşan bir grubun, her biri bu gruptaki arızalı herhangi bir ana elemanın yerini alabilen bir veya daha fazla yedek eleman tarafından rezerve edildiği değiştirme yoluyla rezervasyondur (Şekil 4.16).
Şekil 4.16 - Aynı tip (a) ve heterojen (b) elemanlarla kayan rezervasyon
Kontrol sistemlerinde yaygın olarak kullanılır çoğunluk rezervasyonu("oylama"yı kullanarak). Bu yöntem çoğunluk veya mantıksal öğe olarak adlandırılan ek bir öğenin kullanımına dayanmaktadır. Bir mantık elemanı, aynı işlevi yerine getiren elemanlardan gelen sinyallerin karşılaştırılmasına olanak tanır. Sonuçlar eşleşirse cihazın çıkışına iletilir.
Şekil 4.17 “3 üzerinden 2” prensibine dayalı fazlalığı göstermektedir; Üçte eşleşen sonuçlardan herhangi ikisi doğru kabul edilir ve cihazın çıkışına iletilir. Birçok kontrol ve koruma sistemi (CPS) alt sistemi devresi bu prensip üzerine inşa edilmiştir. “5 üzerinden 3” oranını vb. kullanabilirsiniz. Bu yöntemin temel avantajı, her türlü eleman arızası durumunda artan güvenilirliği sağlamak ve bilgi-mantıksal nesnelerin güvenilirliğini arttırmaktır.
Şekil 4.17 – Çoğunluk çekincesi
Artıklık derecesi, artıklığın çokluğu ile karakterize edilir. rezerv oranı bir nesnenin yedek elemanlarının sayısının onlar tarafından rezerve edilen ana elemanların sayısına oranıdır ve azaltılmamış kesir olarak ifade edilir. Tamsayı çokluğuyla artıklık bir birincil öğenin bir veya daha fazla yedekleme öğesi tarafından yedeklenmesi durumunda oluşur.
Kesirli çokluklu rezervasyon – Bu, aynı türden iki veya daha fazla öğenin bir veya daha fazla yedekleme öğesi tarafından rezerve edildiği bir rezervasyondur. Kesirli artıklık için en yaygın seçenek, ana öğelerin sayısının yedek öğelerin sayısını aşmasıdır. Çokluğu bire eşit olan rezervasyona denir çoğaltma.
Rezervin çalışma moduna bağlı olarak yüklü, hafif ve yüksüz rezervler bulunmaktadır. Yüklü rezerv – Bu, birincil öğe modunda olan bir veya daha fazla yedek öğeyi içeren bir yedektir. Yüklenen rezervin elemanlarının, rezerve ettikleri nesnenin ana elemanları ile aynı düzeyde güvenilirliğe, dayanıklılığa ve depolanabilirliğe sahip olduğu varsayılmaktadır. Işık rezervi – Bu, ana moddan daha az yüklü modda bir veya daha fazla yedek öğe içeren bir yedektir. Hafif rezerv elemanları, kural olarak, ana elemanlardan daha yüksek düzeyde güvenilirliğe, dayanıklılığa ve depolamaya sahiptir. Boşaltılmış rezerv- bu, ana elemanın işlevlerini yerine getirmeye başlamadan önce yüksüz modda olan bir veya daha fazla yedek elemanı içeren bir yedektir. Boşaltılmış bir rezervin elemanları için, geleneksel olarak bunların hiçbir zaman arızalanmadığı ve sınır durumuna ulaşmadığı varsayılır.
Bir veya daha fazla yedek elemanın arıza durumunda çalışabilirliğinin, işletme sırasında onarılmaya tabi tutulmasına yedeklilik denir. geri yükleme ile yedekleme, aksi takdirde tutar geri yükleme olmadan yedekleme. Rezervin geri kazanılabilirliği, elemanların işlerliğinin izlenmesiyle sağlanır. Yedeklilik varsa, bu özellikle önemlidir, çünkü bu durumda gizli arızaların sayısı, yedekliğin olmadığı duruma göre daha fazla olabilir. İdeal olarak, bir nesnenin herhangi bir elemanındaki arıza gecikmeden tespit edilir ve arızalı eleman derhal değiştirilir veya onarılır.
