что такое скользящее резервирование
Скользящее резервирование
Для резервирования систем, состоящих из одинаковых элементов, можно использовать небольшое число резервных элементов (минимально— один); которые подключаются вместо отказавших. Отказ системы при этом наступает тогда, когда число отказавших основных элементов становится больше числа резервных. Такое резервирование называется скользящим.. Поскольку число резервных элементов существенно меньше числа основных элементов, этот вид резервирования можно также назвать активным резервированием с дробной кратностью. Скользящее резервирование является активным потому, что использует переключающее устройство, оценивающее наличие отказа, и включает резервный элемент (рис. 5.9).
 |
Рис.5.9 Схема скользящего резервирования
Определим вероятность безотказной работы системы в случае когда используется один резервный элемент на n одинаковых элементов основной системы; резервный элемент и все элементы основной системы равнонадежны; используется ненагруженный резерв, в связи с чем резервный элемент не может отказать до момента его включения в работу.
Система будет работать безотказно в течение времени t при двух несовместных событиях:
1) все элементы основной системы в течение времени t работают безотказно;
f(t) — плотность вероятности наработки до отказа элемента в момент τ.
В общем случае может отказать любой элемент основной системы, и чтобы система была работоспособной, остальные п — 1 элементов основной системы и резервный элемент при исправном переключателе должны быть исправными. Поэтому вероятность второго из указанных независимых событий будет равна
(5.43)
Так как указанные независимые события образуют полную группу, то вероятность безотказной работы резервной системы равна
При показательном распределении вероятностей времени безотказной: работы элементов системы и переключателя имеем
(5.45)
λп — интенсивность отказов переключателя.
Разделив (5.45) на вероятность безотказной работы нерезервированной системы, состоящей из п элементов (e nλt ), получаем выражение, позволяющее оценить выигрыш в вероятности безотказной работы за счет резервирования:
(5.46)
Резервирование с избирательными схемами
Избирательные схемы находят применение в информационных системах с нагруженным резервом. В таких системах трудно выделить ошибочные сигналы, особенно повторяющиеся. При использовании избирательных схем сигналы на входе параллельно работающих устройств сравниваются и во внешнюю цепь поступает сигнал, которым соответствует большинству сигналов, поступающих в схему. Поэтому применение избирательных схем иногда называют «способом голосования», или «кворум-методом».
Для срабатывания избирательной схемы по большинству входных сигналов число обслуживаемых этой схемой параллельно работающих цепей должно быть не менее трех. На рис. 5.10. приведен пример избирательной схемы, на входе которой является сигнал при совпадении сигналов двух или трех резервных устройств. Эта схема собрана на логических ячейках типа «И» или «ИЛИ».
Рис. 5.10 Резервирование с избирательной схемой
ВЛИЯНИЕ ПЕРИОДИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И ТЕХНИЧЕСКОГО ОБСЛУЖИВАНИЯ НА ЭФФЕКТИВНОСТЬ РЕЗЕРВИРОВАНИЯ
В большинстве технических систем можно выделить: подсистемы, блоки, узлы, агрегаты, состояние которых (если отсутствуют системы автоматического контроля) в течение некоторого времени (цикла) не может быть проконтролировано. По окончании такого времени могут производиться периодический контрольный осмотр, выявление и устранение неисправностей для того, чтобы быть уверенным, что до начала следующего времени работы все элементы резервированной системы были работоспособны. Если проверка готовности проводится через несколько циклов работы, эффективность резервирования значительно уменьшится.
Проиллюстрируем это следующим примером.
Ранее было показано (п.5.4.1.), что раздельное резервирование, когда резервируются отдельные элементы, дает выигрыш в надежности по сравнению с общим резервированием. Это справедливо в том случае, если периоды профилактики обеих систем одинаковы, на практике же часто все происходит по-другому. Например, невозможно проверить работоспособность всех без исключения элементов непосредственно перед применением системы. В этом случае может оказаться выгоднее использовать общее резервирование.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Скользящее резервирование
При скользящем резервировании резервный элемент может быть включен взамен любого из отказавших элементов основной системы.
Структура скользящего резервирования:
Основная система – n элементов.
Резервная группа – m элементов.
A 1 2 = A 1 21 
A 1 22 A 1 23,
Индекс 1 – отказ 1 элемента ОС.
1. Выделяется бесконечно малый интервал [ 
, + d ] и определяется ВО ОЭ в интервале [ , + d ]:
2. ВБР ПУ до момента отказа одного из элементов ОС равна Pп( );
Тогда ВБР системы в течение наработки [ , + d ] при отказе первого элемента ОС, равна:
Интегрируя по всем от 0 до t, определяется ВБР системы при условии, что первый из элементов ОС отказал:
Аналогичные рассуждения можно провести для каждого из n элементов ОС. После отказа одного из элементов, n –1 элементов должны остаться работоспособными.
Поскольку событие A2, заключающееся в БР системы, подразумевает БР при отказе любого из n элементов ОС, то его можно рассматривать, как
где 
.
A n – 1 – событие, заключающееся в БР оставшихся (n – 1) элементов ОС;
A i 2 – БР системы при отказе i-го элемента (не только первого) ОС.
Поэтому ВБР системы при отказе элемента ОС выражается:
Тогда ВБР системы со скользящим резервом определяется:
где 
0 – ИО основного и резервного элементов;
п – ИО переключающего устройства.
Показатель эффективности резервирования:
При большем числе резервных элементов (m > 1) при определении Pс(t) рассматриваются четыре несовместных события (для m = 2), при которых возможна БР системы и т. п.
Контрольные вопросы:
1. Что в надежности представляет облегченный резерв и видом какого резервирования он является?
2. Сформулируйте условие работоспособности системы с облегченным резервом?
3. Приведите логическую цепь вывода выражения ВБР системы с облегченным резервом?
4. Что представляет собой скользящее резервирование в надежности, и видом какого резервирования оно является?
5. Сформулируйте условия работоспособности системы со скользящим резервированием и приведите логическую цепь вывода выражения ВБР системы?
Дата добавления: 2015-07-30 ; просмотров: 2438 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ
Скользящее резервирование
При скользящем резервировании резервный элемент может быть включен взамен любого из отказавших элементов основной системы.
Структура скользящего резервирования:
Основная система – n элементов.
Резервная группа – m элементов.
A 1 2 = A 1 21 
A 1 22 A 1 23,
Индекс 1 – отказ 1 элемента ОС.
1. Выделяется бесконечно малый интервал [ 
, + d ] и определяется ВО ОЭ в интервале [ , + d ]:
2. ВБР ПУ до момента отказа одного из элементов ОС равна Pп( );
Тогда ВБР системы в течение наработки [ , + d ] при отказе первого элемента ОС, равна:
Интегрируя по всем от 0 до t, определяется ВБР системы при условии, что первый из элементов ОС отказал:
Аналогичные рассуждения можно провести для каждого из n элементов ОС. После отказа одного из элементов, n –1 элементов должны остаться работоспособными.
Поскольку событие A2, заключающееся в БР системы, подразумевает БР при отказе любого из n элементов ОС, то его можно рассматривать, как
где 
.
A n – 1 – событие, заключающееся в БР оставшихся (n – 1) элементов ОС;
A i 2 – БР системы при отказе i-го элемента (не только первого) ОС.
Поэтому ВБР системы при отказе элемента ОС выражается:
Тогда ВБР системы со скользящим резервом определяется:
где 
0 – ИО основного и резервного элементов;
п – ИО переключающего устройства.
Показатель эффективности резервирования:
При большем числе резервных элементов (m > 1) при определении Pс(t) рассматриваются четыре несовместных события (для m = 2), при которых возможна БР системы и т. п.
Контрольные вопросы:
1. Что в надежности представляет облегченный резерв и видом какого резервирования он является?
2. Сформулируйте условие работоспособности системы с облегченным резервом?
3. Приведите логическую цепь вывода выражения ВБР системы с облегченным резервом?
4. Что представляет собой скользящее резервирование в надежности, и видом какого резервирования оно является?
5. Сформулируйте условия работоспособности системы со скользящим резервированием и приведите логическую цепь вывода выражения ВБР системы?
Расчет надежности при скользящем резервировании
Скользящее резервирование – это резервирование замещением, при котором группа основных элементов объекта резервируется одним или несколькими резервными, каждый из которых может заменить любой отказавший элемент в данной группе.
Скользящее резервирование всегда является активным, всегда имеется переключающее устройство, определяющее наличие отказа и включающее резервный элемент (рис. 5).
Рис. 5. Схема скользящего резервирования
Скользящее резервирование используется для резервирования нескольких одинаковых (или взаимозаменяемых) элементов системы одним или несколькими резервными, причем резервирование может быть как нагруженным так и ненагруженным. Отказ системы произойдет, если число отказавших основных элементов превысит число резервных.
При нагруженном скользящем резервировании с идеальными переключателями расчет надежности системы аналогичен расчету систем типа «n из m». Если интенсивности отказов основных и резервных элементов постоянны и одинаковы, то вероятность безотказной работы системы, содержащей n основных и m резервных элементов, в режиме нагруженного резерва можно определить по формуле:
Если вероятность безотказной работы элементов подчиняется экспоненциальному закону, то можно рассчитать и среднюю наработку системы:
При ненагруженном скользящем резервировании в общем случае характеристики надежности системы выражаются сложными формулами. Однако если интенсивности отказов основного и резервных элементов постоянны и одинаковы, т. е. вероятность безотказной работы элементов подчиняется экспоненциальному закону, то вероятность безотказной работы системы, содержащей n основных и m резервных элементов, в режиме ненагруженного резерва можно определить по формуле Пуассона:
Так как при ненагруженном скользящем резервировании суммарная интенсивность отказов равна nλ и отказ системы произойдет в момент отказа (m+1)-го элемента, то средняя наработка системы
Понятие техногенного риска. Математическое определение риска
Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций.
МУЛЬТИСЕРВИС
Ремонтная
мастерская
8(985) 331-52-36
Багетная мастерская
8(495) 960-55-59
Резервирование
Резервирование является универсальным принципом обеспечения надёжности, широко применяемым в природе, технике и технологии, впоследствии распространившимся и на другие стороны человеческой жизни.
Применяются четыре основных вида резервирования:
Резервирование в технических системах
Резервирование — метод повышения характеристик надёжности технических устройств или поддержания их на требуемом уровне посредством введения аппаратной избыточности за счет включения запасных (резервных) элементов и связей, дополнительных по сравнению с минимально необходимым для выполнения заданных функций в данных условиях работы.
Резервирование широко применяется на опасных производственных объектах, во многих случаях его необходимость диктуется требованиями промышленной безопасности или государственных правил и стандартов. Некоторые технические устройства изначально в своей конструкции предусматривают резервирование, например предохранительные клапаны непрямого действия — импульсные предохранительные устройства.
Элементы минимизированной структуры устройства, обеспечивающей его работоспособность, называются основными элементами; резервными элементами называются элементы, предназначенные для обеспечения работоспособности устройства в случае отказа основных элементов. Резервирование в технологических системах классифицируют по ряду признаков, основные из которых — уровень резервирования, кратность резервирования, состояние резервных элементов до момента включения их в работу, возможность совместной работы основных и резервных элементов с общей нагрузкой, способ соединения основных и резервных элементов. В резервированном изделии отказ наступает тогда, когда выйдут из строя основное устройство (элемент) и все резервные устройства (элементы). Группа элементов считается резервированной, если отказ одного или нескольких её элементов не нарушает нормальной работы схемы (системы), а оставшиеся исправные элементы выполняют ту же заданную функцию. Такое резервирование называется функциональным резервированием.
Использование облегчённого или ненагруженного резерва даёт возможность снизить расход энергии, потребляемой резервируемой системой и увеличить надежность аппаратуры (Tср р ненагр > Tср р обл > Tср р нагр), так как надёжность резервных устройств выше, чем основных. Однако следует учитывать, что перерыв на переключение с основного устройства на резервное допустим не во всех схемах.
Целесообразность применения резервирования определяется следующими факторами:
Анализ резервированных систем показывает, что интенсивность отказов резервированной системы быстро возрастает с течением времени, хотя интенсивность отказов нерезервированной системы от времени не зависит, из чего следует что наступает такой момент времени, после которого использование резервированной системы себя не оправдывает. Поэтому, если не учитывать особенности профилактики систем, то резервирование выгодно применять для систем кратковременного использования, а для критически важных систем и систем длительного использования использовать другие методы повышения надёжности. Методы резервирования, эффективные для цифровых систем непрерывного типа, могут оказаться малопригодными для систем с устройствами аналогового типа, для которых вследствие отсутствия взаимного влияния основного и резервного канала предпочтительна схема резервирования замещением. Таким образом, существующее разнообразие систем обуславливает затруднения построения общих конструктивных подходов и единых требований по надёжности.
Эффективность резервирования принято оценивать при помощи коэффициента повышения надёжности, который определяют по показателям безотказности.
Общее резервирование системы
При общем резервировании резервируется вся система в целом. Общее резервирование, в зависимости от способа включения резервных устройств можно разделить на постоянное резервирование и резервирование замещением, при котором резервные изделия замещают основные только после отказа. При общем постоянном резервировании резервные устройства подключены к основному в течение всего времени работы и находятся в одинаковом с ним режиме работы.
Постоянное резервирование
К преимуществам постоянного общего резервирования относятся:
Очевидные недостатки нагруженного резерва, кроме увеличения габаритов и массы системы, — повышенный расход энергии, а также то, что резервные элементы «стареют» одновременно с основными элементами системы. В случае общего резервирования системы, требуется полный состав записанных элементов. При общем постоянном резервировании может использоваться только нагруженный резерв.
Резервирование замещением
При резервировании замещением резервное устройство включается в работу системы при помощи автоматических устройств либо человеком-оператором вручную. При автоматическом включении требуется чрезвычайно высокая надёжность переключающих элементов. При большом количестве и невысокой надёжности этих дополнительных элементов, входящих в резервированную систему, её надёжность может понизиться по сравнению с надёжностью нерезервируемой системы. Кроме того, существует кратковременный перерыв, на время переключения на резервные устройства. При ручной замене отказавших элементов возрастает время переключения, но надежность человека-оператора, производящего переключение, может быть принята в расчётах за единицу.
При использовании нагруженного резерва запасные резервные элементы находятся в том же режиме работы, что и основные элементы (независимо от того, участвуют они в работе схемы или нет) и если при этом основной и резервный элемент идентичны, то интенсивности их отказов совпадают и надёжность основного и резервного устройств одинакова, и поэтому, если не учитывать надёжность автоматических переключающих устройств, характеристики надёжности рассчитываются по тем же формулам, что и для общего постоянного резервирования.
При использовании ненагруженного резерва, запасные резервные элементы до момента их включения в работу системы полностью отключены. В этом случае резервные устройства имеют самую высокую надёжность по сравнению с основными элементами, поэтому общее резервирование замещением с использованием ненагруженного резерва обеспечивают наилучшие показатели надёжности для случая общего резервирования.
Раздельное резервирование
При раздельном способе резервирования вводится индивидуальный резерв для каждой части неизбыточной системы. Раздельное резервирование бывает общим и замещающим. При раздельном замещении отказ системы может произойти только тогда, когда отказ дважды подряд произойдёт в одном и том же устройстве, что маловероятно.