Резервирование – это способ обеспечения надёжности за счет использования дополнительных средств и/или возможностей, избыточных по отношению к минимально необходимым для выполнения требуемых функций.
Другими словами резервирование – это введение избыточности в систему.
Выделяются следующие разновидности резервирования:
· функциональное;
· временное;
· информационное;
· структурное.
Функциональное резервирование – это повышение надёжности системы за счёт выполнения различными элементами близких функций.
Временное резервирование – это повышение надёжности системы за счёт наличия допускаемых перерывов её функционирования из-за отказов элементов.
Информационное резервирование – это повышение надёжности системы за счёт введения дополнительных информационных каналов.
Структурное резервирование – это повышение надёжности за счёт введения дополнительных элементов в структуру системы.
Структурное резервирование можно классифицировать по следующим признакам:
|
|
По схеме включения резерва:
· общее резервирование, при котором резервируется система в целом;
· раздельное резервирование, при котором резервируются отдельные элементы или их группы;
· смешанное резервирование, при котором различные виды резервирования сочетаются;
По способу включения резерва:
· постоянное резервирование, без перестройки структуры системы при возникновении отказа ее элемента;
· динамическое резервирование, при котором при отказе элемента происходит перестройка структуры схемы. В свою очередь подразделяется на:
· резервирование замещением, при котором функции основного элемента передаются резервному только после отказа основного;
· скользящее резервирование, при котором несколько основных элементов резервируется одним или несколькими резервными, каждый из которых может заменить любой основной (т.е. группы основных и резервных элементов идентичны).
По состоянию резерва:
· нагруженное резервирование, при котором резервные элементы (или один из них) находятся в режиме основного элемента;
· облегченное резервирование, при котором резервные элементы (по крайней мере один из них) находятся в менее нагруженном режиме по сравнению с основными;
· ненагруженное резервирование, при котором резервные элементы до начала выполнения ими функций находятся в ненагруженном режиме.
Основной характеристикой структурного резервирования является его кратность.
Кратность резервирования – это отношение числа резервных элементов к числу резервируемых ими основных элементов.
,
где – число резервных элементов; – общее число элементов системы.
|
|
Кратность резервирования выражается несокращаемой дробью (типа 2:3; 4:2 и т.д.)
Рассмотрим подробнее некоторые виды резервированных систем.
Общее с постоянно включенным резервом. Резервируется вся система и резервные элементы функционируют наравне с основными (рис 5.9).
Вероятность безотказной работы будет определяться
, (5.24)
где – вероятность безотказной работы элемента с номером (i, j); n – число элементов нерезервированной системы; m – число резервных систем.
Общее с замещением. Резервируется вся система, а резервные элементы включаются в работу в случае отказа основных (рис 5.10).
Вероятность безотказной работы системы
, (5.25)
где , .
Раздельное с постоянно включенным резервом. Резервируются отдельные элементы и их группы, а резервные элементы функционируют наравне с основными (рис. 5.11).
Вероятность безотказной работы системы
, (5.26)
где – вероятность безотказной работы элемента с номером (i, j); n – число элементов нерезервированной системы; m – число резервных систем.
Раздельное с замещением. Резервируются отдельные элементы и их группы, а резервные элементы начинают функционировать в случае отказа основных (рис 5.12).
Вероятность безотказной работы системы
, (5.27)
где .
Пример. Структурная схема резервированной системы представлена на рис. 5.13. Необходимо определить вероятность безотказной работы данной системы.
|
Представим анализируемую систему в виде последовательного соединения ее подсистем. Первой подсистемой является совокупность элементов 1, 2, 3, образующих резервированную систему с неравнонадежными элементами. Элементы 1, 2 соединены последовательно, следовательно или . Тогда вероятность безотказной работы первой подсистемы согласно (5.24)
.
Элементы 5 образуют подсистему общего резервирования с замещением. Вероятность ее безотказной работы, при допущении о постоянстве интенсивности отказов элементов согласно (5.25)
.
Элементы 6 образуют общее резервирование с постоянно включенным резервом. Вероятность безотказной работы данной подсистемы согласно (5.24)
.
Элементы 7 образуют подсистему общего резервирования с постоянно включенным резервом с кратностью резервирования 2:1. Вероятность ее безотказной работы согласно (5.24)
.
Считая отказы подсистем событиями независимыми, на основании теоремы умножения вероятностей получим
или
.
Выбор того или иного вида резервирования системы неоднозначен. Преимущество постоянного резервирования состоит в простоте выполнения (не требуется обнаружение неисправностей системы), в свою очередь резервирование замещением является наиболее эффективным. В связи с чем, выбор того или иного вида резервирования системы должен производиться после тщательного анализа.