Основные виды и способы резервирования

РЕЗЕРВИРОВАНИЕ. ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАДЁЖНОСТИ СИСТЕМ С РАЗЛИЧНЫМИ ВИДАМИ СОЕДИНЕНИЯ ЭЛЕМЕНТОВ

Основные понятия теории резервирования

Резервирование – способ обеспечения надёжности объекта за счёт использования дополнительных средств и (или) возможностей, избыточных по отношению к минимально необходимым для выполнения требуемых функций.

Резерв – совокупность дополнительных средств и (или) возможностей, используемых для резервирования.

Основной элемент – элемент объекта, необходимый для выполнения требуемых функций без использования резерва.

Резервируемый элемент – основной элемент, на случай отказа которого в объекте предусмотрены один или несколько резервных элементов.

Резервный элемент – элемент, предназначенный для выполнения функций основного элемента в случае отказа последнего.

Кратность резерва – отношение числа резервных элементов к числу резервируемых ими элементов, выраженное несокращённой дробью.

Дублирование – резервирование с кратностью резерва один к одному.

Резервирование с восстановлением – резервирование, при котором восстановление отказавших основных и (или) резервных элементов технически возможно без нарушения работоспособности объекта в целом и предусмотрено эксплуатационной документацией.

Резервирование без восстановления – резервирование, при котором восстановление отказавших основных и (или) резервных элементов технически невозможно без нарушения работоспособности объекта в целом и (или) не предусмотрено эксплуатационной документацией.

Вероятность успешного перехода на резерв – вероятность того, что переход на резерв произойдёт без отказа объекта, т.е. произойдёт за время, не превышающее допустимого значения перерыва в функционировании и (или) без снижения качества функционирования.

Нагруженный резерв – резерв, который содержит один или несколько резервных элементов, находящихся в режиме основного элемента.

Облегчённый резерв – резерв, который содержит один или несколько резервных элементов, находящихся в менее нагруженном режиме, чем основной элемент.

Ненагруженный резерв – резерв, который содержит один или несколько резервных элементов, находящихся в ненагруженном режиме до начала выполнения ими функций основного элемента.

Общее резервирование – резервирование, при котором резервируется объект в целом.

Раздельное резервирование – резервирование, при котором резервируются отдельные элементы объекта или их группы.

Постоянное резервирование – резервирование, при котором используется нагруженный резерв и при отказе любого элемента в резервированной группе выполнение объектом требуемых функций обеспечивается оставшимися элементами без переключений.

Резервирование замещением – резервирование, при котором функции основного элемента передаются резервному только после отказа основного элемента.

Скользящее резервирование – резервирование замещением, при котором группа основных элементов резервируется одним или несколькими резервными элементами, каждый из которых может заменить любой из отказавших элементов данной группы.

Смешанное резервирование – сочетание различных видов резервирования в одном и том же объекте.

Основные виды и способы резервирования

Для повышения надежности технических объектов применяют различные виды резервирования. От вида резервирования зависят значения показателей надежности объекта. Для расчета показателей надежности технический объект изображают схематично в виде прямоугольников, изображающих элементы объекта и соединенных между собой в зависимости от характера влияния элемента на надежность объекта. Такие схемы называют структурными схемами надежности. Соединения элементов в структурных схемах надежности можно разделить на два основных вида: основное соединение и резервное соединение.

Основным называется такое соединение элементов, при котором отказ хотя бы одного из них ведет к отказу всей системы элементов. Резервным называется такое соединение элементов, при котором надежность объекта обеспечивается за счет использования дополнительных элементов.

Способы резервирования не ограничиваются введением дополнительных элементов (структурным резервированием). В общем случае, под резервированием понимают использование любых дополнительных средств и возможностей для повышения надежности объекта.

Таким образом, к резервным средствам относятся:

– резервные элементы, включаемые в структуру объекта,

– увеличение запасов прочности элементов по отношению к воспринимаемой ими нагрузке, а также перераспределение нагрузки между элементами объекта;

– резервные возможности в выполнении элементом системы ряда функций (элемент кроме основных функций может выполнять ряд дополнительных функций), а также резервные возможности в выполнении заданной функции (заданная функция может выполняться с помощью различных средств);

– резерв времени, выполняемый для выполнения заданной функции;

– резерв информации, применяемый для восстановления используемой информации в случае ее искажения или потери.

В связи с этим, резервирование по виду используемых средств может быть структурным, нагрузочным, функциональным, временным и информационным.

Структурное резервирование – это резервирование с применением резервных элементов структуры объекта.

Нагрузочное резервирование – это резервирование, обеспечивающее запас прочности элементов.

Функциональное резервирование – это резервирование, при котором используется способность элементов выполнять дополнительные функции, а также возможность выполнять заданную функцию дополнительными средствами.

Временное резервирование – это резервирование, при котором используется резервное время для выполнения заданной функции. пусть на выполнение операции требуется время t, а отводится время t+t _р. Резервное время может быть использовано для повторения выполнения операции или для устранения отказа или неисправности. Резервное время снижает производительность, но снижает количество отказов (так как они в этом случае не учитываются) и повышает надежность. Введение допустимого времени на кратковременные отказы, на время переключений, на время восстановления информации и т. п. также может быть отнесено к временному резервированию.

Информационное резервирование – резервирование, при котором в качестве резерва используется избыточная резервная информация. К этому виду резервирования относится введение избыточных информационных символов при передаче, обработке и отображении информации. Например, если цифры на табло изображаются в виде комбинаций из семи линий, то для некоторых цифр есть резерв информации, а для некоторых нет. Поэтому стараются использовать такие способы изображения цифр, букв и знаков, при которых искажение одного из элементов не приводит к искажению передаваемой информации. К информационному резервированию относится использование дополнительных разрядов при кодировании информации. Это позволяет обнаружить и даже устранять ошибки в передаче информации (корректирующие коды).