Κεφάλαιο V. Πλεονασμός συστήματος

Στο στάδιο του σχεδιασμού ενός ηλιακού σταθμού, προκειμένου να εξασφαλιστεί η απαιτούμενη αξιοπιστία, σε πολλές περιπτώσεις είναι απαραίτητο να αντιγραφούν τουλάχιστον μεμονωμένα στοιχεία και ακόμη και μεμονωμένα συστήματα, π.χ. χρησιμοποιήστε την κράτηση.

Ο πλεονασμός χαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι επιτρέπει την αύξηση της αξιοπιστίας του συστήματος σε σύγκριση με την αξιοπιστία των στοιχείων που το αποτελούν. Η αύξηση της αξιοπιστίας των μεμονωμένων στοιχείων απαιτεί μεγάλο κόστος υλικού. Υπό αυτές τις συνθήκες, ο πλεονασμός, για παράδειγμα, μέσω της εισαγωγής πρόσθετων στοιχείων, είναι ένα αποτελεσματικό μέσο για τη διασφάλιση της απαιτούμενης αξιοπιστίας των συστημάτων.

Εάν, κατά τη σύνδεση στοιχείων σε σειρά, η συνολική αξιοπιστία του συστήματος (δηλαδή η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία) είναι χαμηλότερη από την αξιοπιστία του πιο αναξιόπιστου στοιχείου, τότε με πλεονασμό, η συνολική αξιοπιστία του συστήματος μπορεί να είναι υψηλότερη από την αξιοπιστία του πιο αξιόπιστου στοιχείου.

Ο πλεονασμός επιτυγχάνεται με την εισαγωγή του πλεονασμού. Ανάλογα με τη φύση του τελευταίου, η κράτηση είναι:

Δομικό (υλικό);

Ενημερωτική;

Προσωρινός.

Διαρθρωτικός πλεονασμόςέγκειται στο γεγονός ότι πρόσθετα στοιχεία, συσκευές εισάγονται στην ελάχιστη απαιτούμενη έκδοση ενός συστήματος που αποτελείται από βασικά στοιχεία, ή ακόμη και αντί για ένα σύστημα, παρέχεται η χρήση πολλών πανομοιότυπων συστημάτων.

Δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας πληροφοριώνπεριλαμβάνει τη χρήση περιττών πληροφοριών. Το απλούστερο παράδειγμά του είναι η επαναλαμβανόμενη μετάδοση του ίδιου μηνύματος μέσω ενός καναλιού επικοινωνίας. Ένα άλλο παράδειγμα είναι οι κωδικοί που χρησιμοποιούνται σε υπολογιστές ελέγχου για τον εντοπισμό και τη διόρθωση σφαλμάτων που προκύπτουν από δυσλειτουργίες και αστοχίες υλικού.

Προσωρινή κράτησηπεριλαμβάνει τη χρήση υπερβολικού χρόνου. Η επανέναρξη της λειτουργίας του συστήματος, που διακόπτεται ως αποτέλεσμα βλάβης, πραγματοποιείται με την επαναφορά του εάν υπάρχει συγκεκριμένο χρονικό διάστημα.

Υπάρχουν δύο μέθοδοι για την αύξηση της αξιοπιστίας του συστήματος μέσω του δομικού πλεονασμού:

1) γενική απόλυση, στην οποία το σύστημα στο σύνολό του είναι περιττό.

2) ξεχωριστός πλεονασμός (στοιχείο προς στοιχείο), στον οποίο δεσμεύονται μεμονωμένα μέρη (στοιχεία) του συστήματος.

Σχέδια γενικού και ξεχωριστού δομικού πλεονασμού παρουσιάζονται στο Σχ. 1, αντίστοιχα. 5.3 και 5.4, όπου n είναι ο αριθμός των διαδοχικών στοιχείων στο κύκλωμα, m είναι ο αριθμός των εφεδρικών κυκλωμάτων (με γενικό πλεονασμό) ή των εφεδρικών στοιχείων για κάθε κύριο (με ξεχωριστό πλεονασμό)

Όταν m=1 υπάρχει διπλασιασμός και όταν m=2 τριπλασιάζεται. Συνήθως προσπαθούν να χρησιμοποιούν χωριστή πλεονασμό όποτε είναι δυνατόν, καθώς το κέρδος στην αξιοπιστία επιτυγχάνεται συχνά με σημαντικά χαμηλότερο κόστος από ό,τι με τη γενική απόλυση.

Ανάλογα με τη μέθοδο συμπερίληψης των αποθεματικών στοιχείων, γίνεται διάκριση μεταξύ μόνιμης κράτησης, κράτηση αντικατάστασης και συρόμενης κράτησης.

Μόνιμη κράτηση –Πρόκειται για μια κράτηση στην οποία συμμετέχουν εφεδρικά στοιχεία στη λειτουργία της εγκατάστασης μαζί με τα κύρια. Σε περίπτωση βλάβης του κύριου στοιχείου, δεν απαιτούνται ειδικές συσκευές για την ενεργοποίηση του εφεδρικού στοιχείου, αφού τίθεται σε λειτουργία ταυτόχρονα με το κύριο.

Κράτηση με αντικατάσταση –Πρόκειται για έναν πλεονασμό κατά τον οποίο οι λειτουργίες του πρωτεύοντος στοιχείου μεταφέρονται στο εφεδρικό μόνο μετά την αποτυχία του κύριου. Όταν είναι περιττές λόγω αντικατάστασης, απαιτούνται συσκευές παρακολούθησης και μεταγωγής για την ανίχνευση της βλάβης του κύριου στοιχείου και τη μετάβαση από το κύριο στο εφεδρικό.

Κυλιόμενη κράτηση –είναι ένας τύπος δέσμευσης με αντικατάσταση, στον οποίο τα κύρια στοιχεία ενός αντικειμένου υποστηρίζονται από στοιχεία, καθένα από τα οποία μπορεί να αντικαταστήσει οποιοδήποτε αποτυχημένο στοιχείο.

Και οι δύο τύποι κράτησης (μόνιμης και αντικατάστασης) έχουν τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματά τους.

Το πλεονέκτημα της μόνιμης κράτησης είναι η απλότητά της, γιατί Σε αυτή την περίπτωση, δεν απαιτούνται συσκευές παρακολούθησης και μεταγωγής, οι οποίες μειώνουν την αξιοπιστία του συστήματος στο σύνολό του και, το πιο σημαντικό, δεν υπάρχει διακοπή λειτουργίας. Το μειονέκτημα του συνεχούς πλεονασμού είναι η διακοπή του τρόπου λειτουργίας των εφεδρικών στοιχείων σε περίπτωση αποτυχίας των κύριων.

Η ενεργοποίηση μιας ρεζέρβας με αντικατάσταση έχει το εξής πλεονέκτημα: δεν διαταράσσει τον τρόπο λειτουργίας των εφεδρικών στοιχείων, διατηρεί την αξιοπιστία των εφεδρικών στοιχείων σε μεγαλύτερο βαθμό και επιτρέπει τη χρήση ενός εφεδρικού στοιχείου για πολλούς εργαζόμενους (με ολισθαίνουσα κράτηση).

Ανάλογα με τον τρόπο λειτουργίας των εφεδρικών στοιχείων, γίνεται διάκριση μεταξύ φορτωμένου (ζεστό) και μη φορτωμένου (κρύου) ρεζερβουάρ.

Φορτωμένο (ζεστό) εφεδρικόστην ενεργειακή βιομηχανία ονομάζεται επίσης περιστρεφόμενο ή ενεργοποιημένο. Σε αυτήν τη λειτουργία, το εφεδρικό στοιχείο βρίσκεται στην ίδια λειτουργία με το κύριο. Ο πόρος των εφεδρικών στοιχείων αρχίζει να καταναλώνεται από τη στιγμή που ολόκληρο το σύστημα τίθεται σε λειτουργία και η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία των εφεδρικών στοιχείων σε αυτήν την περίπτωση δεν εξαρτάται από το χρονικό σημείο που τίθενται σε λειτουργία.

Ελαφρύ (ζεστό) ρεζέρβαχαρακτηρίζεται από το γεγονός ότι το στοιχείο εφεδρείας βρίσκεται σε λειτουργία λιγότερο φορτωμένο από το κύριο. Επομένως, αν και ο πόρος των αποθεματικών στοιχείων αρχίζει επίσης να καταναλώνεται από τη στιγμή της ενεργοποίησης ολόκληρου του συστήματος, ο ρυθμός κατανάλωσης πόρων των αποθεματικών στοιχείων μέχρι να ενεργοποιηθούν αντί για τα αποτυχημένα είναι σημαντικά χαμηλότερος από ό,τι σε συνθήκες λειτουργίας . Αυτός ο τύπος ρεζέρβας τοποθετείται συνήθως σε μονάδες που λειτουργούν με ταχύτητα ρελαντί και, επομένως, σε αυτήν την περίπτωση, ο πόρος των εφεδρικών στοιχείων χρησιμοποιείται λιγότερο σε σύγκριση με τις συνθήκες λειτουργίας όταν οι μονάδες φέρουν φορτίο. τα αποθεματικά στοιχεία στην περίπτωση αυτού του τύπου αποθεματικού θα εξαρτηθούν τόσο από τη στιγμή της ένταξής τους στην εργασία όσο και από το πόσο διαφορετικοί είναι οι νόμοι κατανομής πιθανότητας της λειτουργίας τους χωρίς αστοχίες σε συνθήκες εργασίας και αναμονής.

Οταν ξεφορτωμένο (ψυχρό) αποθεματικόΤα εφεδρικά στοιχεία αρχίζουν να καταναλώνουν τους πόρους τους από τη στιγμή που τίθενται σε λειτουργία αντί για τα κύρια. Στον ενεργειακό τομέα, αυτό το είδος αποθέματος χρησιμοποιείται συνήθως από αποσυνδεδεμένες μονάδες.

Οι υπολογισμοί αξιοπιστίας για συστήματα με παράλληλα συνδεδεμένα στοιχεία εξαρτώνται από τη μέθοδο πλεονασμού.

ΑΞΙΟΠΙΣΤΙΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΟΣ ΜΕ ΣΤΑΘΕΡΗ ΓΕΝΙΚΗ ΠΛΕΟΝΤΙΚΟΤΗΤΑ

Θα υποθέσουμε ότι τα δεσμευμένα και εφεδρικά στοιχεία είναι εξίσου αξιόπιστα, δηλ.
Και
. Για λόγους ευκολίας, η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς βλάβες και η εμφάνιση αστοχιών μεμονωμένων στοιχείων σημειώνεται με κεφαλαία γράμματα σε αυτήν και στις επόμενες ενότητες.

Λαμβάνοντας υπόψη το ισοδύναμο κύκλωμα (Εικόνα 5.5) και τον τύπο (5.18), η πιθανότητα αστοχίας ενός συστήματος με m εφεδρικά κυκλώματα μπορεί να υπολογιστεί ως εξής:

, (5.22)

Οπου (t) – πιθανότητα αστοχίας του κύριου κυκλώματος,
– πιθανότητα αστοχίας του εφεδρικού κυκλώματος i-th.

Αντίστοιχα, η πιθανότητα λειτουργίας του συστήματος χωρίς αστοχίες

(5.23)

Σύμφωνα με τον τύπο (5 8) έχουμε

(5.24)

Με ίσες πιθανότητες αστοχιών του κύριου και του εφεδρικού κυκλώματος
οι τύποι (5 22) και (5 23) έχουν τη μορφή:

, (5.25)

(5.26)

Μέσος χρόνος λειτουργίας συστήματος με γενικό πλεονασμό

(5.27)

Οπου – ποσοστό αποτυχίας συστήματος,
, – ποσοστό αστοχίας οποιουδήποτε από τα (m+1) κυκλώματα, – ποσοστό αστοχίας του i-ου στοιχείου

Για ένα σύστημα δύο παράλληλων κυκλωμάτων (m=1), ο τύπος (5.27) έχει τη μορφή:

(5.28)

Ο μέσος χρόνος ανάκτησης συστήματος στη γενική περίπτωση καθορίζεται από τον τύπο

(5.29)

Οπου – μέσος χρόνος αποκατάστασης της i-ης αλυσίδας.

Για την ειδική περίπτωση m=1, ο τύπος (5.29) έχει τη μορφή:

Παράδειγμα 5.2.

Υπολογίστε την πιθανότητα λειτουργίας χωρίς βλάβες για 3 μήνες, το ποσοστό αστοχίας, τον μέσο χρόνο μεταξύ των αστοχιών μιας εναέριας γραμμής μονού κυκλώματος μήκους l = 35 km μαζί με μετασχηματιστή 110/10 kV και εξοπλισμό μεταγωγής (Εικόνα 5.6).

Το ισοδύναμο κύκλωμα αξιοπιστίας του υπό εξέταση SES είναι μια διαδοχική δομή (Εικόνα 5.7)

Τα ποσοστά αστοχίας στοιχείων λαμβάνονται από τον Πίνακα 3.2:

;

;

Σύμφωνα με τον τύπο (5.7), προσδιορίζουμε το ποσοστό αστοχίας του κυκλώματος τροφοδοσίας

Αυτός ο υπολογισμός δείχνει ότι η κυρίαρχη επίδραση στη βλάβη του κυκλώματος είναι η ζημιά της εναέριας γραμμής. Μέσος χρόνος μεταξύ των βλαβών ενός κυκλώματος τροφοδοσίας

Πιθανότητα λειτουργίας χωρίς βλάβες του κυκλώματος για t=0,25 χρόνια

Παράδειγμα 5.3.

Προσδιορίστε πόσο υψηλότεροι είναι οι δείκτες αξιοπιστίας ενός υποσταθμού μετασχηματιστή 110/10 kV με σταθερή κοινή λειτουργία και των δύο μετασχηματιστών για 6 μήνες σε σύγκριση με έναν υποσταθμό ενός μετασχηματιστή. Παραμελούμε τις αστοχίες εναλλαγής συσκευών και τις σκόπιμες διακοπές λειτουργίας.

Αρχικά δεδομένα που λαμβάνονται από τον πίνακα. 3.2 έχουν ως εξής:

;

Πιθανότητα λειτουργίας χωρίς βλάβες για έναν μετασχηματιστή για 6 μήνες

Μέσος χρόνος μεταξύ αστοχιών ενός μετασχηματιστή

Πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία υποσταθμού δύο μετασχηματιστών, υπολογισμένη με τον τύπο (5.20):

Μέσος χρόνος μεταξύ των βλαβών ενός υποσταθμού δύο μετασχηματιστών, που υπολογίζεται σύμφωνα με τον τύπο (5.28):

χρόνια

Ποσοστό αστοχίας υποσταθμού δύο μετασχηματιστών

Μέσος χρόνος ανάκτησης ενός υποσταθμού δύο μετασχηματιστών (βλ. τύπο (5.30))

Η ανάλυση των αποτελεσμάτων δείχνει ότι η αξιοπιστία ενός υποσταθμού δύο μετασχηματιστών είναι πολύ υψηλότερη από την αξιοπιστία ενός υποσταθμού ενός μετασχηματιστή.

Παράδειγμα 5.4.

Ας εξετάσουμε ένα τμήμα διακοπτών 6 kV, από το οποίο τροφοδοτούνται 18 εξερχόμενες γραμμές (Εικ. 5.8) Το ποσοστό αστοχίας των διακοπτών που συνοδεύονται από βραχυκυκλώματα υπολογίζεται από την τιμή = 0,003
, ποσοστό αποτυχίας με

βραχυκυκλώματα για ζυγούς ανά σύνδεση
(βλ. πίνακα 3 2). Προσδιορίστε την ένταση των βραχυπρόθεσμων εξαργυρώσεων του τμήματος του εξοπλισμού διανομής, υποθέτοντας την απόλυτη αξιοπιστία του διακόπτη αυτόματης μεταφοράς (ATI) και του διακόπτη Q2 που διατηρεί ισχύ για το τμήμα.

Ταξινόμηση μεθόδων κράτησης.Ένα από τα κύρια μέσα για τη διασφάλιση του απαιτούμενου επιπέδου αξιοπιστίας και, κυρίως, της λειτουργίας χωρίς βλάβες ενός αντικειμένου ή ηλεκτρικού συστήματος με ανεπαρκώς αξιόπιστα στοιχεία είναι ο πλεονασμός.

Κάτω από κράτησηαναφέρεται στη χρήση πρόσθετων μέσων και δυνατοτήτων προκειμένου να διατηρηθεί η κατάσταση λειτουργίας του ηλεκτρικού συστήματος σε περίπτωση βλάβης ενός ή περισσότερων στοιχείων του. Ο πλεονασμός είναι ένας αποτελεσματικός τρόπος δημιουργίας ηλεκτρικών συστημάτων των οποίων η αξιοπιστία είναι υψηλότερη από την αξιοπιστία των στοιχείων που περιλαμβάνονται στο σύστημα.

Όταν κάνετε κράτηση διαφέρουν ουσιαστικά στοιχείαδομές απαραίτητες ώστε το σύστημα να εκτελεί τις απαιτούμενες λειτουργίες ελλείψει αστοχιών των στοιχείων του και αποθεματικά στοιχεία,σχεδιασμένο να εκτελεί τις λειτουργίες των κύριων στοιχείων σε περίπτωση αστοχίας τους.

Αναλογία αριθμού στοιχείων εφεδρείας και τα λοιπάσυστήματα στον αριθμό των βασικών στοιχείων που δεσμεύουν Με,που εκφράζεται ως μη ανηγμένο κλάσμα ονομάζεται αποθεματικός λόγος

m p = n p /n o .

Ο πλεονασμός με αναλογία εφεδρείας 1 προς ένα m р = 1/1 ονομάζεται αναπαραγωγή σε πανομοιότυπο.

Τα πρόσθετα εργαλεία και οι δυνατότητες που χρησιμοποιούνται σε πλεονασμό περιλαμβάνουν στοιχεία που προστίθενται στη δομή του συστήματος ως εφεδρικό, τη χρήση λειτουργικών και πληροφοριακών εργαλείων και δυνατοτήτων, τη χρήση υπερβολικού χρόνου και αποθεμάτων χωρητικότητας φόρτωσης. Ανάλογα, ανάλογα με το είδος των πρόσθετων κεφαλαίων, διακρίνονται δομικός πλεονασμόςχρησιμοποιώντας εφεδρικά στοιχεία της δομής του αντικειμένου, λειτουργικόςχρησιμοποιώντας λειτουργικά αποθέματα, ενημερωτικήχρησιμοποιώντας αποθέματα πληροφοριών, προσωρινόςχρησιμοποιώντας αποθεματικά χρόνου και φορτώνωχρησιμοποιώντας αποθέματα φορτίου (Εικ. 3.28).

Στο ES, ο δομικός πλεονασμός χρησιμοποιείται συχνότερα· χρησιμοποιούνται επίσης άλλοι τύποι πλεονασμού. Έτσι, με λειτουργικό πλεονασμό, μερικές φορές χρησιμοποιούνται πολυλειτουργικά στοιχεία εξοπλισμού αυτοματισμού και εάν αποτύχουν, μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε ένα δεδομένο σύστημα για άλλους σκοπούς· ο λειτουργικός πλεονασμός πραγματοποιείται επίσης με διαφορετικές μεθόδους λειτουργίας, για παράδειγμα, με τη μετάδοση πληροφοριών με διαφορετικούς τρόπους ανάλογα με το ποια στοιχεία του συστήματος παρέμειναν λειτουργικά. Ο πλεονασμός πληροφοριών χρησιμοποιείται σε συστήματα όπου η εμφάνιση αστοχίας οδηγεί σε απώλεια ή παραμόρφωση κάποιου μέρους των επεξεργασμένων ή μεταδιδόμενων πληροφοριών. Η προσωρινή κράτηση μπορεί να πραγματοποιηθεί αυξάνοντας την παραγωγικότητα του αντικειμένου, την αδράνεια των στοιχείων του και επαναλαμβάνοντας μεμονωμένες λειτουργίες με χρονική μετατόπιση. Ο πλεονασμός φορτίου εκφράζεται με τη διασφάλιση βέλτιστων αποθεμάτων της ικανότητας των στοιχείων να αντέχουν τα φορτία που ασκούν πάνω τους ή με την εισαγωγή πρόσθετων προστατευτικών ή εκφορτωτικών στοιχείων στο σύστημα για την προστασία ορισμένων από τα κύρια στοιχεία του συστήματος από τα φορτία που ασκούνται σε αυτά.

Με βάση τη μέθοδο ενεργοποίησης του αποθεματικού, γίνεται διάκριση μεταξύ μόνιμου και δυναμικού αποθεματικού. Μόνιμη κράτησηεκτελείται χωρίς αναδιάρθρωση της δομής του συστήματος όταν συμβεί αστοχία του στοιχείου του και δυναμική κράτηση- με την αναδιάρθρωση της δομής του συστήματος σε περίπτωση: αστοχίας του στοιχείου του.

Στην απλούστερη περίπτωση, με σταθερό πλεονασμό, πραγματοποιείται παράλληλη ή σειριακή σύνδεση στοιχείων χωρίς συσκευές μεταγωγής και με δυναμικό πλεονασμό απαιτούνται συσκευές μεταγωγής που ανταποκρίνονται σε αστοχίες στοιχείων.

Ο δυναμικός πλεονασμός είναι συχνά πλεονασμός υποκατάσταση,στο οποίο οι λειτουργίες του κύριου στοιχείου μεταφέρονται στο εφεδρικό μόνο μετά την αποτυχία του κύριου στοιχείου.

Ένας κοινός τύπος πλεονασμού αντικατάστασης είναι ο κυλιόμενος πλεονασμός, στον οποίο μια ομάδα βασικών στοιχείων συστήματος υποστηρίζεται από ένα ή περισσότερα περιττά στοιχεία, καθένα από τα οποία μπορεί να αντικαταστήσει οποιοδήποτε αποτυχημένο πρωτεύον στοιχείο στην ομάδα.

Ο τρόπος λειτουργίας των εφεδρικών στοιχείων πριν από την αστοχία του κύριου στοιχείου διαφέρει φορτωμένο αποθεματικό(ένα ή περισσότερα εφεδρικά στοιχεία βρίσκονται σε λειτουργία πρωτεύοντος στοιχείου), ελαφρύ αποθεματικό(ένα ή περισσότερα εφεδρικά στοιχεία βρίσκονται σε λειτουργία λιγότερο φορτωμένη από το κύριο στοιχείο) και εκφορτωμένο αποθεματικό(ένα ή περισσότερα εφεδρικά στοιχεία βρίσκονται σε κατάσταση εκφόρτωσης πριν αρχίσουν να εκτελούν τις λειτουργίες του κύριου στοιχείου).

Οι έννοιες του φορτωμένου ελαφρού και του μη φορτωμένου αποθέματος χρησιμοποιούνται για τη διάκριση των εφεδρικών στοιχείων από το επίπεδο αξιοπιστίας τους. Τα στοιχεία ενός φορτωμένου αποθέματος έχουν το ίδιο επίπεδο αξιοπιστίας (λειτουργία χωρίς βλάβες, ανθεκτικότητα και αποθήκευση) με τα κύρια στοιχεία του αντικειμένου που δεσμεύουν, αφού ο πόρος των στοιχείων εφεδρείας καταναλώνεται με τον ίδιο τρόπο όπως τα κύρια στοιχεία. Τα ελαφριά εφεδρικά στοιχεία έχουν υψηλότερο επίπεδο αξιοπιστίας, καθώς η ένταση της κατανάλωσης πόρων των εφεδρικών στοιχείων μέχρι να ενεργοποιηθούν αντί για τα αποτυχημένα είναι σημαντικά χαμηλότερη από αυτή των κύριων. Με ένα μη φορτωμένο απόθεμα, ο πόρος των αποθεματικών στοιχείων αρχίζει να καταναλώνεται σχεδόν μόνο από τη στιγμή που θα ενεργοποιηθούν αντί για τα αποτυχημένα στοιχεία.

Εικ.3.28. Σχέδιο ταξινόμησης τύπων κράτησης

Σύμφωνα με τη μέθοδο δέσμευσης αντικειμένου (στοιχείο αντικειμένου), γίνεται διάκριση μεταξύ γενικής και χωριστής κράτησης. Στο γενική κράτησητο αντικείμενο ως σύνολο είναι δεσμευμένο· αντί για ένα αντικείμενο, παρέχεται η ταυτόχρονη λειτουργία δύο ή περισσότερων αντικειμένων του ίδιου τύπου ή παρόμοιων σε συναρτήσεις. Η μέθοδος είναι απλή και χρησιμοποιείται ευρέως στην πράξη κατά τη δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας των πιο κρίσιμων συστημάτων. Στο ξεχωριστή κράτησηΤα περιττά είναι μεμονωμένα στοιχεία ενός αντικειμένου ή οι ομάδες τους, τα οποία συνήθως είναι ενσωματωμένα στο αντικείμενο· τόσο μεμονωμένα στοιχεία του συστήματος όσο και αρκετά μεγάλα τμήματα του (μπλοκ) μπορούν να δεσμευτούν ξεχωριστά.

Ο δυναμικός πλεονασμός μπορεί να είναι ξεχωριστός και γενικός και επιτρέπει τη χρήση εφεδρικών στοιχείων όχι μόνο σε φορτωμένα, αλλά και σε ελαφριά και αφόρτωτα αποθέματα, γεγονός που επιτρέπει την εξοικονόμηση πόρων των εφεδρικών στοιχείων, την αύξηση της αξιοπιστίας του ηλεκτρικού συστήματος στο σύνολό του και τη μείωση της κατανάλωσης ενέργειας .

Όταν είναι πλεονάζον λόγω αντικατάστασης, ο πλεονασμός ολίσθησης μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να διασφαλιστεί η απαιτούμενη αξιοπιστία του συστήματος με χαμηλό κόστος και μια ελαφρά αύξηση στο βάρος και τις διαστάσεις του.

Τα μειονεκτήματα του δυναμικού πλεονασμού με αντικατάσταση περιλαμβάνουν την ανάγκη για συσκευές μεταγωγής και διακοπές στη λειτουργία κατά τη μετάβαση σε εφεδρικά στοιχεία, καθώς και ένα σύστημα αναζήτησης για αποτυχημένο στοιχείο ή μπλοκ, το οποίο μειώνει την αξιοπιστία ολόκληρου του πλεονάζοντος συστήματος. Ο πλεονασμός μέσω αντικατάστασης συνιστάται να χρησιμοποιείται για τον πλεονασμό αρκετά μεγάλων λειτουργικών μονάδων και μπλοκ πολύπλοκων ηλεκτρικών συστημάτων.

Ο μόνιμος πλεονασμός, που συνεπάγεται συνεχή σύνδεση στοιχείων με τα κύρια, είναι απλός· δεν χρειάζονται συσκευές μεταγωγής. Εάν το κύριο στοιχείο αποτύχει, το σύστημα συνεχίζει να λειτουργεί κανονικά χωρίς διακοπή και χωρίς εναλλαγή. Τα μειονεκτήματα του σταθερού πλεονασμού είναι η αυξημένη κατανάλωση πόρων των εφεδρικών στοιχείων και οι αλλαγές στις παραμέτρους του πλεονάζοντος κόμβου όταν τα στοιχεία αποτυγχάνουν.

Ο μόνιμος πλεονασμός χρησιμοποιείται σε κρίσιμα συστήματα για τα οποία ακόμη και μια βραχυπρόθεσμη διακοπή λειτουργίας είναι απαράδεκτη και όταν δεσμεύονται σχετικά μικρά στοιχεία - μονάδες, μπλοκ και στοιχεία ηλεκτρονικού εξοπλισμού ESA (αντιστάσεις, πυκνωτές, δίοδοι κ.λπ.).

Ο πλεονασμός των ηλεκτρικών και ραδιοστοιχείων που περιλαμβάνονται στο ESA, η αστοχία των οποίων μπορεί να οδηγήσει σε ιδιαίτερα επικίνδυνες συνέπειες, πραγματοποιείται λαμβάνοντας υπόψη την πιθανότητα βραχυκυκλώματος και σπασίματος στοιχείων. Σε περίπτωση διακοπής στοιχείων, ο πλεονασμός πραγματοποιείται συνδέοντάς τα παράλληλα και σε περίπτωση βραχυκυκλώματος - συνδέοντας στοιχεία σε σειρά, με την προϋπόθεση ότι το στοιχείο αποτυγχάνει, αλλά το ηλεκτρικό κύκλωμα άλλων στοιχείων που συνδέονται σε σειρά με αυτό δεν διακόπτεται. Για παράδειγμα, η μόνιμη χωριστή πλεονασμός μιας διόδου με φορτισμένη ρεζέρβα σε περίπτωση βλάβης ως αποτέλεσμα βραχυκυκλώματος (SC), ανοιχτού κυκλώματος ή βραχυκυκλώματος και ανοιχτού κυκλώματος πραγματοποιείται με την ενεργοποίηση των εφεδρικών διόδων αντίστοιχα σε σειρά, παράλληλη και σε σειρά παράλληλη με την κύρια (Εικ. 3.29, μετα Χριστον).

Γενικός πλεονασμός μόνιμου ανορθωτή UDη φορτωμένη ρεζέρβα εκτελείται με παράλληλη σύνδεση της ρεζέρβας και χρησιμοποιούνται δίοδοι για να αποτρέψουν τη ροή του ρεύματος του ανορθωτή εφεδρείας μέσω του κυκλώματος εξόδου του αποτυχημένου κυκλώματος (Εικ. 3.29, ΣΟΛ).Ο γενικός πλεονασμός του ανορθωτή με μη φορτωμένο απόθεμα πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας τη συσκευή ΕΝΑμεταγωγής, η οποία λαμβάνει το σήμα CO για αστοχία και τροφοδοτεί το σήμα ελέγχου DC στον διακόπτη QWγια να απενεργοποιήσετε τον ανορθωτή που απέτυχε και να ενεργοποιήσετε τον εφεδρικό (Εικ. 3.29, ρε).

Μόνιμη κράτηση.Αυτός ο πλεονασμός μπορεί να πραγματοποιηθεί με παράλληλη ή σειριακή σύνδεση με το κύριο στοιχείο (σύστημα) ενός ή περισσότερων εφεδρικών, εκτελώντας τις ίδιες λειτουργίες με το κύριο στοιχείο (σύστημα). Αυτός ο πλεονασμός πραγματοποιείται, για παράδειγμα, κατά την παράλληλη λειτουργία γεννητριών, υπολογιστών, μονάδων ESA, αντιστάσεων κ.λπ., καθώς και κατά τη σύνδεση διόδων, επαφών διακοπής, πυκνωτών κ.λπ. σε σειρά. ρε.

Τα ηλεκτρικά συστήματα με μόνιμο εφεδρικό σύστημα κατασκευάζονται έτσι ώστε τα αποτυχημένα στοιχεία να μην επηρεάζουν τη λειτουργία του συστήματος συνολικά. Οι συνέπειες της αστοχίας στοιχείων με συνεχή πλεονασμό σε ακραίες περιπτώσεις μπορεί να είναι: βραχυκύκλωμα ή θραύση ενός ή περισσότερων στοιχείων, τα οποία πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά το σχεδιασμό του συστήματος. Για να γίνει αυτό, εισάγονται περιοριστικές αντιστάσεις, το

Ρύζι. 3.29. Τυπικά δομικά συστήματα απολύσεων:

α Β Γ -δίοδος VDαντίστοιχα, σε περίπτωση βλάβης όπως βραχυκύκλωμα, ανοιχτό κύκλωμα, βραχυκύκλωμα και ανοιχτό κύκλωμα.

ζ, δ -ανορθωτής UDαντίστοιχα με φορτωμένο και αφόρτωτο εφεδρικό

μετασχηματιστές διαίρεσης και επίσης αυξάνουν τις ανοχές των μεμονωμένων παραμέτρων του συστήματος κ.λπ.

Η μόνιμη κράτηση προβλέπει φορτωμένο αποθεματικό και μπορεί να είναι γενική ή ξεχωριστή. Στο μπλοκ διάγραμμα, για τον υπολογισμό της αξιοπιστίας, το κύριο και το εφεδρικό στοιχείο συνδέονται παράλληλα (Εικ. 3.30).

Ρύζι. 3.30. Σχέδια γενικής (α) και χωριστής (β) μόνιμης κράτησης

Ένα ηλεκτρικό σύστημα με γενικό πλεονασμό (Εικ. 3.30, α) θα λειτουργεί κανονικά εάν τουλάχιστον ένα από αυτά παραμένει σε λειτουργία t+1παράλληλα κυκλώματα που αποτελούνται από στοιχεία συνδεδεμένα σε σειρά. Πιθανότητα λειτουργίας χωρίς βλάβες κάθε i-ου κυκλώματος με Πστοιχεία που συνδέονται σε σειρά λαμβάνοντας υπόψη το (3.68) έγκαιρα t(για να απλοποιηθούν οι εγγραφές, η ώρα δεν αναφέρεται στο μέλλον)

P i =(3.95)

Οπου Р ij- πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία του j-ου στοιχείου του i-ου κυκλώματος. Η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς βλάβες ενός συστήματος με γενικό πλεονασμό m + 1 παράλληλων κυκλωμάτων βρίσκεται λαμβάνοντας υπόψη τις (3.72) και (3.95):

R s.o = (3.96)

Με την ίδια αξιοπιστία όλων των στοιχείων Р ij = Р e, ο τύπος (3.96) θα λάβει τη μορφή

P s.o = 1 - (1 - P e n) m +1. (3,97)

Για δεδομένη πιθανότητα λειτουργίας του ηλεκτρικού συστήματος χωρίς βλάβες Έτσιμε βάση το (3.97) μπορούμε να προσδιορίσουμε την απαιτούμενη τιμή Τ,υπό την οποία ικανοποιείται η προϋπόθεση σ.о = Р с.о, δηλ.

t o =

Με νόμο εκθετικής κατανομής για τα στοιχεία του συστήματος P e = exp(- λ e t)η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία (3.97) και ο μέσος χρόνος μέχρι την αστοχία του συστήματος καθορίζονται από τους τύπους

Ρ σ.о (t) = 1 - m +1 ;

όπου = pλ e -ποσοστό αστοχίας κυκλώματος από Πστοιχεία; T av = 1/ - μέσος χρόνος μέχρι την αστοχία ενός κυκλώματος.

Ένα αιολικό πάρκο με ξεχωριστό πλεονασμό προϋποθέτει τη συνεχή συμπερίληψη των εφεδρικών στοιχείων σε επιμέρους τμήματα του συστήματος (Εικ. 3.30.6).

Πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία ενός ξεχωριστού πλεονάζοντος στοιχείου συστήματος

και ολόκληρο το σύστημα με ξεχωριστό πλεονασμό

(3.99)

Με την ίδια αξιοπιστία όλων των στοιχείων (3.99) θα λάβει τη μορφή

Р с.р = n, (3.100)

από όπου, για δεδομένη πιθανότητα λειτουργίας του συστήματος χωρίς βλάβες, προσδιορίζεται η αντίστοιχη τιμή

Με τον νόμο της εκθετικής κατανομής εξίσου αξιόπιστων στοιχείων P e = exp (-λ e t), η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία

R s.r (t) = (1 - m +1 ) n (3.101)

και ο μέσος χρόνος μέχρι την αποτυχία του συστήματος

Οπου v i = (i + 1) /(m + 1); λ = λ e.

Η αύξηση της αξιοπιστίας του ES ως αποτέλεσμα του πλεονασμού μπορεί να εκτιμηθεί από τον λόγο της πιθανότητας αστοχίας του κύριου μη εφεδρικού συστήματος

και πλεονάζον σύστημα

Με την ίδια αξιοπιστία του κύριου και του εφεδρικού συστήματος

γ pe ζ = l/Q i m = l/Q o m .

Ένα σημαντικό συμπέρασμα προκύπτει από την αναλογία που προκύπτει: όσο μεγαλύτερη είναι η πιθανότητα αποτυχίας του συστήματος (τόσο μικρότερη είναι η αξιοπιστία του), τόσο μικρότερη είναι η επίδραση του πλεονασμού. Από αυτό το συμπέρασμα, που μερικές φορές ονομάζεται το παράδοξο της κράτησης,μπορούμε να συμπεράνουμε τα εξής:

η πιθανότητα πλεονασμού δεν καταργεί το καθήκον αύξησης της αξιοπιστίας των περιττών στοιχείων και συστημάτων.

Ο γενικός πλεονασμός του συστήματος, ενώ άλλα πράγματα είναι ίσα, είναι λιγότερο κερδοφόρος από το ξεχωριστό, αφού η πιθανότητα αποτυχίας μέρους του συστήματος είναι μικρότερη από την πιθανότητα αποτυχίας ολόκληρου του συστήματος.

Σύμφωνα με τον νόμο της εκθετικής κατανομής του χρόνου έως την αποτυχία, η πιθανότητα αστοχίας ενός πλεονάζοντος συστήματος

Q p (t)=Q o m+1 (t)= m+l,

όπου λ o = const είναι το ποσοστό αστοχίας ενός πλεονάζοντος συστήματος.

Στην πράξη, συνήθως λ o t< 0,1 тогда

Q o (t)≈ λ o t = t/T cpΚαι

Q P (t) ≈ (λ o t) m +1 = (t/T cp) m +1,

όπου T av =1/λ o - μέσος χρόνος αποτυχίας του πλεονάζοντος συστήματος.

Λαμβάνοντας υπόψη τις παραπάνω αναλογίες, το κέρδος από την κράτηση μπορεί να αναπαρασταθεί στη μορφή

γ res ≈ (T avg /t) m.

Ως εκ τούτου, το κέρδος από την κράτηση μειώνεται όσο αυξάνεται ο απαιτούμενος χρόνος tλειτουργία του συστήματος.

Η αξιοπιστία των περιττών ES επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από την αποκατάσταση των κύριων ή εφεδρικών συστημάτων (κυκλωμάτων) αμέσως μετά την αστοχία τους. Σε λειτουργία σταθερής κατάστασης, η πιθανότητα λειτουργικότητας κυκλώματος με μέσο χρόνο ανάκτησης TV. av και μέσος χρόνος μεταξύ αστοχιών Οτισε αυθαίρετο χρονικό σημείο (εκτός από προγραμματισμένες περιόδους κατά τις οποίες δεν προβλέπεται η προβλεπόμενη χρήση του) αντιπροσωπεύει τον παράγοντα διαθεσιμότητας του κυκλώματος.

ΠΡΟΣ ΤΗΝ g =

αφού στα περισσότερα πρακτικά προβλήματα T v.sr /T o<< 1.

Κατά συνέπεια, η πιθανότητα αστοχίας του κυκλώματος μπορεί να οριστεί ως η πιθανότητα αλειτουργίας

Q o (t) = 1 - K T ≈ T γ. cf /T o .

Στη συνέχεια, αύξηση της αξιοπιστίας του πλεονάζοντος ES με ανάκτηση αμέσως μετά την αποτυχία του κύριου ή εφεδρικού συστήματος

γ pe ζ = l/Q o m ≈ (T o /T in. с p) m ≈ const.

Όπως μπορείτε να δείτε, η ποιοτική διαφορά μεταξύ πλεονασμού με αποκατάσταση και πλεονασμού χωρίς αποκατάσταση είναι ότι κατά την αποκατάσταση, η περικοπή, σε μια πρώτη προσέγγιση, δεν εξαρτάται από τον χρόνο λειτουργίας t.Κατά συνέπεια, τα οφέλη από τον πλεονασμό με ανάκτηση αυξάνονται σε σύγκριση με τον πλεονασμό χωρίς ανάκτηση καθώς αυξάνεται ο απαιτούμενος χρόνος λειτουργίας. t.Ταυτόχρονα, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι η ανάκτηση αμέσως μετά από μια βλάβη μπορεί να πραγματοποιηθεί με συνεχή παρακολούθηση, τα τεχνικά μέσα της οποίας θα πρέπει να έχουν πιθανότητα αστοχίας σημαντικά μικρότερη από αυτή του συστήματος παρακολούθησης.

Ο ξεχωριστός πλεονασμός είναι πιο αποτελεσματικός όσον αφορά την αύξηση της αξιοπιστίας του ES, ειδικά σε μεγάλο n (Εικ. 3.31). Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι για μια αστοχία συστήματος με γενικό πλεονασμό, αρκεί να αποτύχει ένα στοιχείο από κάθε κύκλωμα και με ξεχωριστό πλεονασμό, αρκεί όλα τα στοιχεία σε οποιαδήποτε ομάδα να αστοχήσουν.

Πρακτικό ενδιαφέρον είναι το ζήτημα της επιλογής ενός ορθολογικού τρόπου για την αύξηση της αξιοπιστίας ενός ηλεκτρικού συστήματος: χρησιμοποιώντας πλεονασμό ή επιλέγοντας στοιχεία υψηλής αξιοπιστίας. Εάν από την άποψη του βάρους, των διαστάσεων και του κόστους και οι δύο τρόποι είναι ισοδύναμοι, τότε κατά την επίλυση αυτού του ζητήματος το πιο σημαντικό είναι η απαιτούμενη διάρκεια συνεχούς λειτουργίας του συστήματος t.

Η επιρροή του χρόνου tγια απροβλημάτιστη λειτουργία Π γ . p(t)Το ES δύο πανομοιότυπων μπλοκ, λειτουργικών και εφεδρικών, με φορτωμένο απόθεμα μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας τύπους (3.98) με m = 1 και n = 1:

R s.r (t) = 2exp (-t/T μέσος όρος β)- έκφρ (-2t/T cp. 6);

T μέσος = 1,5 T μέσος. β, (3.103)

Ρύζι. 3.31. Εξαρτήσεις πιθανότητας λειτουργίας χωρίς βλάβες ηλεκτρικών συστημάτων με κοινό (1) και ξεχωριστό (2) Ο πλεονασμός εξαρτάται από τον αριθμό των εφεδρικών στοιχείων με διαφορετικούς αριθμούς διαδοχικών στοιχείων

Ρύζι. 3.32. Εξάρτηση της πιθανότητας λειτουργίας του συστήματος χωρίς βλάβες εγκαίρως με φορτωμένο απόθεμα (1) και με αυξημένη αξιοπιστία της μονάδας (2)

όπου T mvg.b = 1/λ 6 - μέσος χρόνος αποτυχίας μιας μονάδας. λ β- ποσοστό αστοχίας μιας μονάδας του πλεονάζοντος συστήματος.

Για ένα μη περιττό ηλεκτρικό σύστημα μιας μονάδας αυξημένης αξιοπιστίας με τον ίδιο μέσο χρόνο μέχρι την αστοχία Τ Τετ,όπως ένα πλεονάζον σύστημα (3.103), η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία θα είναι

P sn (t) = exp[- t/(1,5T av. b)]. (3.104)

Οι εξαρτήσεις (3.103) και (3.104) δείχνουν ότι ο πλεονασμός είναι πιο αποτελεσματικός από την άμεση αύξηση της αξιοπιστίας της μονάδας στην αρχική περίοδο λειτουργίας του συστήματος t< 2Т ср.б, при t >> 2T c r.b., αντίθετα, είναι πιο αποτελεσματικό να αυξηθεί η αξιοπιστία του μπλοκ (Εικ. 3.32).

Η σταθερή σειριακή-παράλληλη σύνδεση αμοιβαία περιττών στοιχείων χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπου είναι πιθανές αστοχίες όπως βραχυκυκλώματα και ανοιχτά κυκλώματα. Για παράδειγμα, ένας πυκνωτής μπορεί να αποτύχει λόγω απώλειας χωρητικότητας ως αποτέλεσμα ανοιχτού κυκλώματος ή λόγω βλάβης λόγω βραχυκυκλώματος. Οι επαφές του ρελέ μπορεί να αποτύχουν λόγω της οξείδωσής τους (σπάσιμο) ή λόγω της «συγκόλλησης» ή της «κόλλησής τους» (SC) κ.λπ. (βλ. Πίνακα 3.7).

Λαμβάνοντας υπόψη την πιθανότητα αστοχιών όπως ανοιχτά κυκλώματα και βραχυκυκλώματα, σε πολλές περιπτώσεις χρησιμοποιείται μόνιμη σειριακή-παράλληλη σύνδεση τεσσάρων αμοιβαία περιττών στοιχείων (Εικ. 3.33). Όταν κυριαρχούν οι αστοχίες στοιχείων βραχυκυκλώματος

Q short (t) > Q o 6 (t),

Ρύζι. 3.33. Σταθερή σειριακή-παράλληλη σύνδεση αμοιβαία περιττών στοιχείων σε περίπτωση αστοχιών κυρίως: τύπου βραχυκυκλώματος (ΕΝΑ)και γκρεμός (β)

όπου Q kz (t) και Q o 6 (t) -η πιθανότητα αστοχίας στοιχείου τύπου βραχυκυκλώματος και θραύσης, αντίστοιχα, χρησιμοποιούνται κυκλώματα σειριακής παράλληλης μεταγωγής χωρίς βραχυκυκλωτήρα (Εικ. 3.33, α) και όταν κυριαρχούν αστοχίες τύπου θραύσης

Q short (t)< Q об (t) -

Σειρά-παράλληλα κυκλώματα με βραχυκυκλωτήρα (Εικ. 3.33, σι).

Πιθανότητα βλάβης του πλεονάζοντος κυκλώματος σε περίπτωση αστοχιών όπως ανοιχτό Q r.b. (t) και τύπος βραχυκυκλώματος Q r.kz (t)για την απαιτούμενη περίοδο λειτουργίας tείναι συνάρτηση των πιθανοτήτων αστοχίας στοιχείου Q short (t)Και Q o b (t)και εξαρτάται από το σύστημα πλεονασμού που χρησιμοποιείται και το είδος της αποτυχίας (Πίνακας 3.13).

Από αυτά που δίνονται στον πίνακα. Σχέσεις 3.13 προκύπτει ότι η απόδοση γ res του σειριακού-παράλληλου πλεονασμού μειώνεται όσο αυξάνεται η πιθανότητα αστοχίας ενός στοιχείου κυκλώματος. Σε μια ορισμένη κρίσιμη τιμή Q short (t)ή Q περίπου (t) η πιθανότητα αστοχίας του πλεονάζοντος κυκλώματος γίνεται μεγαλύτερη από την πιθανότητα αστοχίας ενός στοιχείου, τότε η χρήση του παράλληλου πλεονασμού σε σειρά γίνεται μη πρακτική. Λαμβάνοντας υπόψη την αξιοπιστία και την ακρίβεια των a priori πληροφοριών σχετικά με την αξιοπιστία των στοιχείων, συνήθως συνιστάται η χρήση παράλληλης σειράς πλεονασμού σε περιπτώσεις όπου η πιθανότητα αστοχίας ενός στοιχείου κυκλώματος είναι Q βραχυκύκλωμα ( t) 0,l και Q o 6 (t) 0,l.

Πίνακας 3.13.

Αναλογίες σχεδίασης για σειριακή-παράλληλη σύνδεση

τέσσερα στοιχεία

Ρύζι. 3.34. Γενικά (α) και ξεχωριστά (β) συστήματα δυναμικών κρατήσεων

με συσκευές μεταγωγής

Δυναμική κράτηση.Με τέτοιο πλεονασμό, καθίσταται δυνατή η χρήση μιας ελαφριάς ρεζέρβας ή χωρίς φορτίο, εάν είναι αποδεκτές οι διακοπές στη λειτουργία του ES που είναι απαραίτητες για την ενεργοποίηση της ρεζέρβας και υπάρχει ανάγκη χρήσης πρόσθετων στοιχείων - συσκευών μεταγωγής για τη σύνδεση της ρεζέρβας. Η ενεργοποίηση των εφεδρικών στοιχείων μπορεί να γίνει χειροκίνητα ή αυτόματα· οι συσκευές μεταγωγής μπορεί να είναι ξεχωριστές ή κοινές για παράλληλα συνδεδεμένα στοιχεία ή κυκλώματα (μπλοκ) του ηλεκτρικού συστήματος (Εικ. 3.34).

Εάν παραμελήσουμε την επιρροή των συσκευών μεταγωγής και τις θεωρήσουμε απολύτως αξιόπιστες, τότε με μια φορτωμένη ρεζέρβα, η αξιοπιστία ενός ES με δυναμικό πλεονασμό θα είναι ίση με την αξιοπιστία ενός συστήματος με μια συνεχώς ενεργοποιημένη ρεζέρβα. Σε ελαφριά και μη φορτωμένα αποθέματα, ο δυναμικός πλεονασμός αυξάνει την αξιοπιστία του συστήματος.

Η επίδραση της αξιοπιστίας των συσκευών μεταγωγής στην αξιοπιστία ενός πλεονάζοντος συστήματος λαμβάνεται πολύ απλά υπόψη για συστήματα με φορτωμένο απόθεμα.

WPP με γενικό πλεονασμό και φορτωμένο πλεονασμό σε κανονική λειτουργία, όλοι οι διακόπτες είναι ενεργοποιημένοι, τόσο το κύριο όσο και το εφεδρικό κύκλωμα είναι ενεργοποιημένα Πτα στοιχεία είναι υπό φορτίο. Εάν το κύριο κύκλωμα αποτύχει, ο διακόπτης K . το απενεργοποιεί· σε περίπτωση βλάβης του πρώτου εφεδρικού κυκλώματος, απενεργοποιείται από τον διακόπτη Κ1 κ.λπ.

Η αποτυχία συστήματος συμβαίνει όταν το κύριο και όλα τα εφεδρικά κυκλώματα, αποτελούνται από Πστοιχεία και διακόπτης ΠΡΟΣ ΤΗΝκαθε. Υποθέτοντας ότι οι διακόπτες και τα στοιχεία συστήματος αποτυγχάνουν ανεξάρτητα, μπορούμε να βρούμε την πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία ενός κυκλώματος από Πστοιχεία

και την πιθανότητα λειτουργίας χωρίς βλάβες ολόκληρου του συστήματος των m + 1 τέτοιων παράλληλων κυκλωμάτων

R s.o = ,(3.105)

Οπου Pki- πιθανότητα λειτουργίας χωρίς βλάβες του διακόπτη κυκλώματος του i-ου κυκλώματος.

Με ίση αξιοπιστία για όλους Πστοιχεία Р e και ίση αξιοπιστία των διακοπτών P k, τύπος (3.105) θα λάβουν τη μορφή

P s.o = 1 - (1 - P k P e n) m +1. (3.106)

Από (3.106) για μια δεδομένη τιμή Р с.о = βρείτε την απαιτούμενη τιμή του αριθμού των εφεδρικών κυκλωμάτων

Με νόμο εκθετικής κατανομής για στοιχεία P e = exp(- λ ε t)και διακόπτες P k = exp(- λ k t)συστήματα, ο μέσος χρόνος μέχρι την αστοχία και η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία του συστήματος καθορίζονται από τους τύπους (3.98), στους οποίους στην περίπτωση αυτή το ποσοστό αστοχίας του κυκλώματος υπολογίζεται από τον τύπο

WPP με ξεχωριστό πλεονασμό και φορτωμένο πλεονασμό, όλοι οι διακόπτες ΠΡΟΣ ΤΗΝκατά την αρχική περίοδο λειτουργίας του συστήματος, είναι ενεργοποιημένα· εάν κάποιο κύριο ή εφεδρικό στοιχείο αποτύχει, ο αντίστοιχος διακόπτης απενεργοποιεί αυτό το αποτυχημένο στοιχείο. Η αποτυχία συστήματος συμβαίνει όταν οποιοδήποτε κύριο στοιχείο j (ή ο διακόπτης K του) και όλα τα περιττά στοιχεία του αποτυγχάνουν Εγώ(ή όλους τους διακόπτες τους K i).

Πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία ολόκληρου του συστήματος με ξεχωριστό πλεονασμό, λαμβανομένης υπόψη της πιθανότητας λειτουργίας των διακοπτών χωρίς αστοχία

(3.107)

Για ένα σύστημα με εξίσου αξιόπιστα στοιχεία και διακόπτες, η έκφραση (3.107) θα λάβει τη μορφή

R s.r = n. (3.108)

Με νόμο εκθετικής κατανομής για τα στοιχεία λ e = const και τους διακόπτες λ k = const, οι τιμές των T av.r και P a.r. υπολογίζονται χρησιμοποιώντας τους τύπους (3.101) και (3.102), στους οποίους σε αυτή την περίπτωση παίρνουν

λ = λ e + λ k.

Από τους ληφθέντες τύπους είναι σαφές ότι με δυναμικό πλεονασμό με φορτωμένο απόθεμα λόγω της παρουσίας συσκευών μεταγωγής K, οι δείκτες αξιοπιστίας του συστήματος είναι χαμηλότεροι σε σύγκριση με τον σταθερό πλεονασμό. Συνιστάται η χρήση δυναμικού πλεονασμού με φορτωμένη ρεζέρβα σε περιπτώσεις όπου οι διακοπές στη λειτουργία του συστήματος είναι απαράδεκτες και το αποτυχημένο στοιχείο (σύστημα) πρέπει να απενεργοποιηθεί ώστε να μην υπάρξει ξαφνική αλλαγή στον τρόπο λειτουργίας του πλεονάζοντος συστήματος.

Υπολογισμοί με χρήση των τύπων (3.106) και (3.108), οι οποίοι καθορίζουν την πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία των συστημάτων που παρουσιάζονται στο Σχ. 3.34, δείχνουν ότι με την ίδια αξιοπιστία των στοιχείων και την ίδια αρκετά υψηλή αξιοπιστία των διακοπτών ταυτόχρονα αξίες ΠΚαι Τη πιθανότητα λειτουργίας χωρίς βλάβη ενός ES με ξεχωριστό πλεονασμό και διακόπτη σε κάθε στοιχείο είναι υψηλότερη από αυτή ενός ES με γενικό πλεονασμό και διακόπτη σε κάθε κύκλωμα.

Έτσι, η χωριστή κράτηση είναι πιο αποτελεσματική από τη γενική κράτηση και στην περίπτωση της δυναμικής κράτησης.

Η αποτελεσματικότητα της δυναμικής κράτησης αυξάνεται όταν υλοποιείται με τη μορφή κράτηση αντικατάστασης με ρεζέρβα χωρίς φορτίο ή ελαφρύ. Η κράτηση με αντικατάσταση με ρεζέρβα χωρίς φορτίο εξετάζεται παρακάτω. Είναι προφανές ότι οι δείκτες αξιοπιστίας με ελαφρύ απόθεμα θα έχουν ενδιάμεσες τιμές μεταξύ αυτών με φορτωμένο και μη φορτωμένο απόθεμα.

Σε ένα πλεονάζον σύστημα με γενικό πλεονασμό και αναμονή χωρίς φορτίο, το κύριο κύκλωμα με τον διακόπτη λειτουργεί πρώτα ΠΡΟΣ ΤΗΝ(Εικ. 3.34, ΕΝΑ), εάν αποτύχει, ενεργοποιείται από έναν διακόπτη K iένα από τα εφεδρικά κυκλώματα. Δεν μπορούν να υπάρξουν άλλες τέτοιες αντικαταστάσεις Τ;(m+1)-η αποτυχία οδηγεί σε αστοχία του συστήματος στο σύνολό του.

Για να απλοποιήσουμε την ανάλυση, θεωρούμε ένα σύστημα με νόμο εκθετικής κατανομής για στοιχεία P ij (t) = exp(-λ j t)και διακόπτες Pki(t)= exp(- λ ki t).Τότε η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία ενός κυκλώματος από Πστοιχεία με διακόπτη

P i (t) = (3,109)

όπου λ i = λ j n + λ k -ποσοστό αστοχίας του i-ου κυκλώματος του πλεονάζοντος συστήματος.

Ο μέσος χρόνος αποτυχίας του i-ου κυκλώματος, λαμβάνοντας υπόψη το (3.109), θα είναι

Τ μ.σ. i =

Σε κάθε μεσοδιάστημα t iΜόνο ένα κύκλωμα λειτουργεί και μπορεί να αποτύχει, οπότε ο μέσος χρόνος μέχρι την αποτυχία ολόκληρου του συστήματος θα είναι

Tcp. o = T cp. i(m+1). (3.110)

Πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία ενός πλεονάζοντος ES με μη φορτωμένο απόθεμα με την πάροδο του χρόνου tμπορεί να προσδιοριστεί με την υπόθεση ότι εάν ένα κύκλωμα αποτύχει, υπάρχει στιγμιαίος διακόπτης σε ένα από τα εφεδρικά κυκλώματα και η βλάβη του συστήματος θα συμβεί μετά την αποτυχία του κύριου κυκλώματος και όλων Τεφεδρικά κυκλώματα. Στη συνέχεια, η πιθανότητα ότι μια αλυσίδα από Πστοιχεία και διακόπτης ΠΡΟΣ ΤΗΝ,έχοντας ποσοστό αποτυχίας λ i με την πάροδο του χρόνου tθα αποτύχει ztimes (λαμβάνοντας υπόψη την πιθανότητα αντικατάστασής του από εφεδρικά), μπορούν να καθοριστούν από το νόμο του Poisson

P z (t) = (λ i t) z /z! exp(-λ i t), (3.111)

Οπου λ i t- μέσος αριθμός αστοχιών κυκλώματος με την πάροδο του χρόνου t.

Ολόκληρο το σύστημα περιττεύει με την πάροδο του χρόνου tθα λειτουργήσει χωρίς βλάβη εάν κατά τη διάρκεια αυτής της περιόδου συμβεί τουλάχιστον ένα από τα ακόλουθα ασύμβατα συμβάντα: C o - όλα τα κυκλώματα του συστήματος λειτουργούσαν χωρίς βλάβη, C 1 -ένα κύκλωμα απέτυχε, C z -αρνήθηκε zαλυσίδες του (t+1); S t -αρνήθηκε Ταλυσίδες των (m+1).

Έτσι, η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία ολόκληρου του πλεονάζοντος συστήματος θα προσδιοριστεί σύμφωνα με το θεώρημα της πρόσθεσης πιθανοτήτων της πλήρους ομάδας ασυμβίβαστων γεγονότων C, λαμβάνοντας υπόψη (3.111)

Р с.о (t) = (3.112)

Από τη σύγκριση των ληφθέντων τύπων (3.110) και (3.112) με τους αντίστοιχους τύπους για μια φορτωμένη ρεζέρβα, προκύπτει ότι με μια μη φορτωμένη ρεζέρβα, αυξάνεται η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία και ο μέσος χρόνος μέχρι την αστοχία.

Ταυτόχρονα, είναι σχεδόν αδύνατο να επιτευχθεί αύξηση του μέσου χρόνου μέχρι την αστοχία κατά περισσότερο από μια τάξη μεγέθους λόγω αυτού του πλεονασμού λόγω της παρουσίας συσκευών μεταγωγής και βοηθητικού εξοπλισμού. Με την αύξηση του αριθμού των περιττών στοιχείων (μονάδες, συστήματα), το βάρος, οι διαστάσεις και το κόστος του βοηθητικού εξοπλισμού περιορίζουν σημαντικά το εφικτό επίπεδο αξιοπιστίας κατά τη διάρκεια του πλεονασμού, επιτρέποντας στην πράξη τη χρήση πλεονασμού με m ≤ 2 ... 3.

Εάν το ES αποτελείται από ομάδες πανομοιότυπων στοιχείων, τότε συνιστάται η χρήση συρόμενης κράτησης με αντικατάσταση, όταν ένα ή περισσότερα αποθεματικά στοιχεία (μπλοκ) Ττα συστήματα μπορούν να αντικαταστήσουν οποιοδήποτε από τα αποτυχημένα κύρια στοιχεία (μπλοκ) του συστήματος (Εικ. 3.35).

Ρύζι. 3.35. Κυλιόμενο πρόγραμμα κρατήσεων

Εάν ο πλεονασμός ολίσθησης είναι με μη φορτωμένη ρεζέρβα, οι αστοχίες των στοιχείων είναι ανεξάρτητες και έχουν εκθετική κατανομή, η συσκευή για την αναζήτηση ενός αποτυχημένου στοιχείου και την ενεργοποίηση ενός εφεδρικού στοιχείου (διακόπτης) είναι απολύτως αξιόπιστη, τότε η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία του συστήματος κατά τη διάρκεια του χρόνου t, δηλαδή η πιθανότητα αστοχίας κατά τη διάρκεια αυτού του χρόνου όχι πια Τστοιχεία, προσδιορίζεται σύμφωνα με το νόμο του Poisson παρόμοια με (3.112)

Π γ . c(t)= (3.113)

Οπου λ e -ποσοστό αστοχίας στοιχείου.

Ο μέσος χρόνος μέχρι την αστοχία του συστήματος, δηλαδή η μαθηματική προσδοκία του χρόνου εμφάνισης της (m+1)ης αστοχίας προσδιορίζεται με τον συνήθη τρόπο:

T av.s =1/(pλ e)+t/(pλ e) = (t+1)(pλ e).(3.114)

Η αποτελεσματικότητα του πλεονασμού ολίσθησης ενός ηλεκτρικού συστήματος μπορεί να εκτιμηθεί συγκρίνοντας τις εξαρτήσεις (3.113) και (3.114) για ένα σύστημα με πλεονασμό ολίσθησης με τις αντίστοιχες εξαρτήσεις Pc = exp (- nλ e t)Και T av =1/(nλ e)για μη πλεονάζον σύστημα

(t) = P c. c (t)/P c (t) = 1+ nλ e t + (nλ e t) 2 /2! + . . .+ (nλ e t) m /m!;

(t) = T cp. c/T cp = (m+1).(3.115)

Από την (3.115) προκύπτει ότι από την άποψη της αύξησης της πιθανότητας λειτουργίας χωρίς αστοχία και του μέσου χρόνου μέχρι την αστοχία ενός ES, η αποτελεσματικότητα του πλεονασμού ολίσθησης σε σύγκριση με το αντίστοιχο μη εφεδρικό σύστημα αυξάνεται με την αύξηση του τον αριθμό των εφεδρικών στοιχείων, την αύξηση του χρόνου λειτουργίας του συστήματος και τον αριθμό των δεσμευμένων κύριων στοιχείων (μπλοκ) του συστήματος.

Ο κυλιόμενος πλεονασμός μπορεί να είναι πιο συμφέρων από οικονομική άποψη, καθώς υλοποιείται με μικρότερο αριθμό εφεδρικών στοιχείων από τα κύρια.

Βέλτιστος πλεονασμός. Στην πρακτική εφαρμογή του πλεονασμού ES, προκύπτει το πρόβλημα του βέλτιστου πλεονασμού, δηλαδή η διασφάλιση της απαιτούμενης αξιοπιστίας του συστήματος με το χαμηλότερο κόστος.

Ο αριθμός και η ονοματολογία των εφεδρικών στοιχείων (μπλοκ) του ES μπορεί να προσδιοριστεί με βάση τις ακόλουθες δύο διατυπώσεις του βέλτιστου προβλήματος κράτησης:

1) μια δεδομένη πιθανότητα λειτουργίας του συστήματος χωρίς βλάβες πρέπει να διασφαλίζεται με ελάχιστο κόστος Με το mi nγια κράτηση στοιχείων, π.χ. στο C min ;

2) για δεδομένο κόστος για εφεδρικά στοιχεία, είναι απαραίτητο να εξασφαλιστεί η μέγιστη δυνατή πιθανότητα λειτουργίας του συστήματος R s χωρίς σφάλματα. m ah, δηλαδή στο R s. μ αχ.

Για να λύσετε και τα δύο προβλήματα, προσδιορίστε πρώτα τον αριθμό των στοιχείων (τμημάτων) του πλεονασμού του συστήματος, υπολογίστε τις πιθανότητες λειτουργίας χωρίς αστοχία κάθε τμήματος και του συστήματος συνολικά και προσδιορίστε το κόστος κάθε τμήματος.

Στη συνέχεια, για να λυθεί το πρώτο πρόβλημα, πρέπει να βρεθεί το ελάχιστο της συνάρτησης C = δεδομένου ότι P s = Οπου ΜΕ -κόστος ενός πλεονάζοντος συστήματος, C i -το κόστος ενός αποθεματικού στοιχείου του i-ου τμήματος του συστήματος· C 0 i - αρχικό κόστος του i-ου τμήματος του συστήματος. εγώ -αριθμός των εφεδρικών στοιχείων στο i-ο τμήμα. P i (m i) -την πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία του i-ου τμήματος του συστήματος εάν έχει m i-reserve στοιχεία.

Η λύση στο δεύτερο πρόβλημα του βέλτιστου πλεονασμού καταλήγει στην εύρεση του μέγιστου της συνάρτησης Р σ = υπό την προϋπόθεση C =

Ο υπολογισμός του βέλτιστου πλεονάζοντος ES είναι μια διαδικασία πολλαπλών βημάτων. Στο πρώτο βήμα, βρίσκουμε ένα τέτοιο τμήμα κράτησης, προσθέτοντας ένα τμήμα φύλαξης στο οποίο δίνει τη μεγαλύτερη αύξηση της πιθανότητας λειτουργίας του συστήματος χωρίς αστοχίες όσον αφορά το κόστος μονάδας. Στο δεύτερο βήμα, καθορίζεται το επόμενο τμήμα (συμπεριλαμβανομένου του τμήματος που είχε δεσμευτεί προηγουμένως), προσθέτοντας ένα τμήμα φύλαξης στο οποίο δίνει τη μεγαλύτερη αύξηση στην πιθανότητα λειτουργίας του συστήματος χωρίς αστοχίες, κ.λπ. Οι υπολογισμοί γίνονται σε μορφή πίνακα. ο υπολογισμός σταματά σε αυτό το βήμα

M =,όταν πληρούται η προϋπόθεση για την πρώτη εργασία Π γ (Μ-1)< (М), а для второй задачи - С(М)

Η ταξινόμηση των υφιστάμενων μεθόδων κράτησης παρουσιάζεται στο Σχ.

Κράτηση

Παραπάνω περιγράψαμε την ουσία των τύπων πλεονασμού. Σημειώστε ότι επί του παρόντος ο δομικός πλεονασμός είναι πιο διαδεδομένος στα τεχνικά συστήματα.

Η ουσία του δομικού πλεονασμού είναι ότι ένα ή περισσότερα πρόσθετα (εφεδρικά) στοιχεία προσαρτώνται στο κύριο στοιχείο (δηλαδή το ελάχιστο που απαιτείται για την εκτέλεση καθορισμένων λειτουργιών), σχεδιασμένα να διασφαλίζουν τη λειτουργικότητα του αντικειμένου σε περίπτωση αστοχίας του κύριου στοιχείου στοιχείο).

Με βάση τον όγκο των κρατήσεων, διακρίνονται οι ακόλουθοι τύποι:

• - γενική, που προβλέπει την κράτηση ολόκληρου του αντικειμένου
• - ξεχωριστό, στο οποίο δεσμεύονται μεμονωμένα στοιχεία ή οι ομάδες τους
• - μικτή, που συνδυάζει διαφορετικούς τύπους κρατήσεων.

Ένα αποθεματικό, ακριβώς όπως τα τεχνικά συστήματα, μπορεί να αποκατασταθεί ή να μην ανακτηθεί. Το πρώτο από αυτά χρησιμοποιείται σε συντηρημένα συστήματα και η στρατηγική ανάκτησής του είναι χτισμένη με τέτοιο τρόπο ώστε η ασφάλεια του συστήματος να μην μειώνεται κάτω από ένα δεδομένο επίπεδο. Σε συστήματα συντήρησης (μη επιστρεφόμενα διαστημόπλοια, αυτόματοι μετεωρολογικοί σταθμοί κ.λπ.), το αποθεματικό, κατά κανόνα, χρησιμοποιείται πλήρως και δεν μπορεί να αποκατασταθεί.

Τα περιττά στοιχεία μπορούν να είναι σε διαφορετικούς τρόπους:

Φορτωμένο, ελαφρύ και ξεφορτωμένο.

Στη λειτουργία χωρίς φορτίο, τα περιττά στοιχεία βρίσκονται στην ίδια κατάσταση με το κύριο στοιχείο, δηλαδή όλα τα στοιχεία λειτουργούν ταυτόχρονα υπό τις ίδιες συνθήκες.

Η λειτουργία εφεδρείας φωτός σημαίνει ότι το φορτίο των εφεδρικών στοιχείων είναι μικρότερο από αυτό του κύριου στοιχείου.

Ένα μη φορτωμένο απόθεμα καταλήγει σε μια κατάσταση κατά την οποία τα περιττά στοιχεία δεν έχουν φορτίο μέχρι να αστοχήσει το κύριο στοιχείο.

Ανάλογα με τη φύση της σύνδεσης διακρίνονται:

• - μόνιμη κράτηση, στην οποία συμμετέχουν εφεδρικά στοιχεία στη λειτουργία της εγκατάστασης μαζί με τα κύρια:
• - αντικατάσταση, όταν η λειτουργία του κύριου στοιχείου μεταφέρεται στο εφεδρικό μόνο μετά την αποτυχία του κύριου
• - συρόμενο, στο οποίο οποιοδήποτε αποτυχημένο στοιχείο μπορεί να αντικατασταθεί από ένα εφεδρικό.

ΚΡΑΤΙΚΗ ΕΠΙΤΡΟΠΗ ΕΣΣΔ ΠΡΟΤΥΠΩΝ
(Gosstandart της ΕΣΣΔ)

ΕΝΩΤΙΚΟ ΙΝΣΤΙΤΟΥΤΟ ΕΡΕΥΝΩΝ
ΠΕΡΙ ΚΑΝΟΝΙΚΟΠΟΙΗΣΗΣ ΣΤΗ ΜΗΧΑΝΟΛΟΓΙΚΗ ΜΗΧΑΝΙΚΗ
(VNIINMASH)

Εγκρίθηκε

Κατόπιν παραγγελίας του VNIINMASH

Νο 260 της 22ας Σεπτεμβρίου 1988

Αυτές οι συστάσεις (R) ισχύουν για τεχνικές συσκευές (προϊόντα) που κατασκευάζονται από διάφορες βιομηχανίες και έχουν αυξημένες απαιτήσεις αξιοπιστίας, οι οποίες δεν μπορούν να διασφαλιστούν μόνο με την επιλογή εξαιρετικά αξιόπιστων στοιχείων.

R καθιερώνει γενικές αρχές και μια ενοποιημένη μεθοδολογία για την επιλογή εφεδρικών μεθόδων και μεθόδων, με εξαίρεση τα θέματα διαμόρφωσης και χρήσης ανταλλακτικών και εξαρτημάτων. Προορίζεται για χρήση στη διαδικασία σχεδιασμού τεχνικών συσκευών και στην ανάπτυξη βιομηχανικών κανονιστικών και τεχνικών εγγράφων. Σχεδιασμένο για υπαλλήλους υπηρεσιών αξιοπιστίας επιχειρήσεων και μηχανικούς ανάπτυξης που γνωρίζουν τα βασικά της θεωρίας αξιοπιστίας.

1 . ΒΑΣΙΚΑ ΣΗΜΕΙΑ

1.1. Ο πλεονασμός είναι μια μέθοδος διασφάλισης αξιοπιστίας, που συνίσταται στη χρήση πρόσθετων μέσων και δυνατοτήτων προκειμένου να διατηρηθεί η λειτουργικότητα ενός αντικειμένου σε περίπτωση βλάβης ενός ή περισσότερων στοιχείων του ή διακοπής των συνδέσεων μεταξύ τους. Τις περισσότερες φορές, ο πλεονασμός χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπου άλλες μέθοδοι (μείωση του ποσοστού αστοχίας στοιχείων, βελτίωση της συντηρησιμότητας) είναι ανεπαρκείς ή δεν μπορούν να χρησιμοποιηθούν πλήρως λόγω περιορισμών που προκύπτουν κατά το σχεδιασμό και τη λειτουργία των συστημάτων.

1.2. Η βάση του πλεονασμού είναι η εισαγωγή του πλεονασμού: πρόσθετα στοιχεία, χρόνος, πληροφορίες, αποθέματα προϊόντος, αποθέματα παραγωγικότητας, αλγοριθμική ευελιξία κ.λπ. Από αυτή την άποψη, σύμφωνα με την πηγή και τη φυσική φύση, μπορούν να διακριθούν οι ακόλουθοι τύποι πλεονασμού: δομικός , προσωρινό, λειτουργικό, πληροφοριακό, φορτίο, αλγοριθμικό , λογισμικό, λειτουργία. Η εισαγωγή πλεονασμού δεν δημιουργεί αποθεματικό και δεν οδηγεί απαραίτητα σε αυξημένη αξιοπιστία. Προκειμένου η εισαγωγή της απόλυσης να οδηγήσει σε απόλυση, πρέπει να πληρούνται ορισμένες πρόσθετες προϋποθέσεις και τεχνικά μέτρα:

παρακολούθηση της απόδοσης και της τεχνικής κατάστασης του εξοπλισμού και του εξοπλισμού· εγκατάσταση διακοπτών μεταφοράς που πληρούν ορισμένες απαιτήσεις για χρόνο απόκρισης και αξιοπιστία· δυναμική ανακατανομή του λειτουργικού φορτίου των στοιχείων όταν αλλάζει η δομή του συστήματος, διασφαλίζοντας τη δυνατότητα παραλληλισμού εργασίας σε συστήματα με παράλληλη δομή. συμπερίληψη στα συστήματα αλγορίθμων και εργαλείων αναδιαμόρφωσης (αναδιάρθρωση της δομής), τα οποία καθιστούν δυνατή την οργάνωση αποτελεσματικών πόρων για την ολοκλήρωση της εργασίας.

1.3. Ο πλεονασμός σε όλα τα συστήματα σχετίζεται με αύξηση της συνολικής ροής αστοχιών. Αυξάνοντας τον τυποποιημένο δείκτη αξιοπιστίας, οδηγεί σε αύξηση όχι μόνο του κόστους του προϊόντος, των συνολικών χαρακτηριστικών βάρους, της κατανάλωσης ενέργειας και ορισμένων άλλων χαρακτηριστικών, αλλά και σε αύξηση του λειτουργικού κόστους και της κατανάλωσης ανταλλακτικών και αύξηση του προσωπικό συντήρησης και επισκευής. Επομένως, ο πλεονασμός θα πρέπει να θεωρείται ως απαραίτητο μέσο για την αύξηση της αξιοπιστίας όταν άλλες δυνατότητες έχουν ήδη εξαντληθεί και δεν παρέχουν το απαιτούμενο επίπεδο αξιοπιστίας.

Σε συστήματα όπου, σύμφωνα με τις συνθήκες εφαρμογής, οι απαιτήσεις αξιοπιστίας ενδέχεται να αλλάξουν κατά την περίοδο λειτουργίας ανάλογα με τον τύπο των εργασιών που επιλύονται, συνιστάται η χρήση τρόπου λειτουργίας με μεταβλητό βάθος πλεονασμού. Αυτό επιτρέπει την αποτελεσματικότερη χρήση των πλεονάζοντων πόρων και βελτιώνει την τεχνική και οικονομική απόδοση του συστήματος.

1.4. Για κάθε τύπο εξοπλισμού, οι δυνατότητες πλεονασμού ως μέσο αύξησης της αξιοπιστίας καθορίζονται σε μεγάλο βαθμό από την τεχνική σκοπιμότητα των μεθόδων πλεονασμού. Επομένως, κατά το σχεδιασμό, θα πρέπει να χρησιμοποιούνται μόνο τέτοιες μέθοδοι πλεονασμού, η τεχνική σκοπιμότητα των οποίων διασφαλίζεται από γνωστά κυκλώματα και τεχνολογικές λύσεις ή μπορεί να επιβεβαιωθεί με εργασίες ανάπτυξης εντός αποδεκτού χρονικού πλαισίου.

1.5. Η αποτυχία ενός πλεονάζοντος συστήματος είναι ένα γεγονός που συνίσταται σε παραβίαση τουλάχιστον μιας από τις καθιερωμένες απαιτήσεις για τα χαρακτηριστικά εξόδου του συστήματος (απόδοση, ακρίβεια, αξιοπιστία, ένταση υλικού, ένταση ενέργειας κ.λπ.). Υπό ορισμένες συνθήκες, όταν είναι δυνατό να προσδιοριστούν οι ελάχιστες τιμές των διαφόρων πόρων που απαιτούνται για το σύστημα να εκτελέσει μια καθορισμένη εργασία, η αποτυχία ενός πλεονάζοντος συστήματος μπορεί να οριστεί ως ένα γεγονός που συνίσταται σε παραβίαση των απαιτήσεων για την τιμή και κατάσταση όλων των απαραίτητων πόρων. Η εμφάνιση μιας αποτυχίας καταγράφεται χρησιμοποιώντας κριτήρια, τα οποία είναι ντετερμινιστικοί κανόνες για να αποφασιστεί εάν η κατάσταση του συστήματος ανήκει στην κατηγορία των λειτουργικών ή μη λειτουργικών καταστάσεων.

1.6. Το κύριο κριτήριο για την αστοχία ενός πλεονάζοντος συστήματος είναι ένα λειτουργικό σήμα, με τη βοήθεια του οποίου προσδιορίζεται το όριο της περιοχής στο χώρο των χαρακτηριστικών εξόδου του συστήματος, η τομή του οποίου θεωρείται ως αστοχία συστήματος.

1.7. Σε πολύπλοκα συστήματα που έχουν πολλούς τρόπους λειτουργίας και έναν αριθμό λειτουργιών που εκτελούνται, είναι δυνατό να διαμορφωθούν διάφορα κριτήρια λειτουργικής αστοχίας - αστοχία κατά την εκτέλεση κάθε λειτουργίας. Ομαδοποιώντας κριτήρια αποτυχίας για κάθε συνάρτηση, διαμορφώνονται κριτήρια λειτουργικής αστοχίας για οποιοδήποτε σύνολο συναρτήσεων. Σε ένα σύνθετο σύστημα, μπορούν να διακριθούν πολλά επίπεδα λειτουργίας, καθένα από τα οποία αντιστοιχεί σε ένα λειτουργικό κριτήριο.

1.8. Με βάση το λειτουργικό κριτήριο, διαμορφώνεται ένα κριτήριο δομικής αστοχίας, το οποίο καθορίζει σε ποια κατάσταση του συνόλου των τεχνικών μέσων αντιστοιχεί η αστοχία του συστήματος. Εάν μπορεί να διαμορφωθεί ένα τέτοιο κριτήριο, τότε το σύνολο των λειτουργικών και μη λειτουργικών καταστάσεων μπορεί να περιγραφεί με τη μορφή ενός διαγράμματος δομικής αξιοπιστίας ή μιας λογικής συνάρτησης της λειτουργικότητας (μη λειτουργικότητας) του συστήματος.

1.9. Για συστήματα με διάφορους τύπους πλεονασμού, δεν είναι πάντα δυνατό να διατυπωθεί ένα δομικό κριτήριο που να είναι κατάλληλο για το λειτουργικό κριτήριο, καθώς η κατάσταση της λειτουργικότητας του συστήματος δεν καθορίζεται μόνο από το σύνολο των καταστάσεων των στοιχείων του. Σε αυτή την περίπτωση, είναι απαραίτητο να αναπτυχθεί ένα κριτήριο τεχνικής αστοχίας, το οποίο, εκτός από την κατάσταση των στοιχείων, περιλαμβάνει τις αξίες των αποθεμάτων προϊόντων και των αποθεμάτων παραγωγικότητας, τον επιτρεπόμενο χρόνο που δαπανάται σε μερική λειτουργική κατάσταση και την κατάσταση του συστήματος συντήρησης.

Καθορισμένος χρόνος λειτουργίας χωρίς προβλήματα t y;

Πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία P(t) κατά τη διάρκεια δεδομένου χρόνου λειτουργίας.

Συντελεστής διαθεσιμότητας συστήματος K g;

Τεχνικός συντελεστής αξιοποίησης Kti;

Συντελεστής επιχειρησιακής ετοιμότητας K og (t);

Συντελεστής διατήρησης απόδοσης K e.

Σε ένα πλεονάζον σύστημα, υπάρχουν πολλές καταστάσεις λειτουργίας, εκ των οποίων η μία είναι πλήρως λειτουργική. Εμφανίζεται όταν όλα τα στοιχεία είναι λειτουργικά και όλοι οι πρόσθετοι πόροι που διατίθενται για πλεονασμό βρίσκονται στο επίπεδο των τυπικών τιμών, που χαρακτηρίζονται από την παράμετρο διανύσματος Α. Προκύπτουν άλλες καταστάσεις λειτουργίας όταν κάποια στοιχεία αποτυγχάνουν ή οι πόροι μειώνονται κάτω από τις τυπικές τιμές.

Μια κατάσταση λειτουργίας στην οποία οι τρέχουσες τιμές παραμέτρων βρίσκονται σε τέτοιο επίπεδο που η αστοχία ενός στοιχείου μπορεί να οδηγήσει σε αστοχία του συστήματος ονομάζεται κατάσταση προ-αστοχίας. Στην ακολουθία καταστάσεων ενός πλεονάζοντος συστήματος, μεταξύ μιας πλήρως λειτουργικής κατάστασης και μιας κατάστασης πριν από την αποτυχία, υπάρχει συνήθως μία ή περισσότερες ενδιάμεσες καταστάσεις. Ο αριθμός των αστοχιών στοιχείων που φέρνουν το σύστημα από μια πλήρως λειτουργική κατάσταση σε μια κατάσταση πριν από τη βλάβη είναι ένα σημαντικό χαρακτηριστικό του βαθμού πλεονασμού στο σύστημα. Γενικά, αυτός ο αριθμός ποικίλλει ανάλογα με τη σειρά των αστοχιών στοιχείων και με το ποιο μέρος του συστήματος συμβαίνουν. Ο ελάχιστος αριθμός αστοχιών που αντιστοιχεί στον πιο ατυχή συνδυασμό αστοχιών στοιχείων μπορεί να χρησιμοποιηθεί όχι μόνο ως χαρακτηριστικό του επιπέδου πλεονασμού, αλλά και ως ντετερμινιστικός δείκτης αξιοπιστίας, που ονομάζεται d - αξιοπιστία:

όπου d i είναι ο αριθμός των στοιχείων που απέτυχαν κατά τη μετάβαση από μια κατάσταση πλήρως λειτουργική σε μια κατάσταση πριν από την αποτυχία κατά μήκος της διαδρομής i-ης.

Το επίπεδο πλεονασμού χαρακτηρίζεται επίσης από τον μέγιστο αριθμό αστοχιών στοιχείων στον οποίο δεν παρουσιάζεται ακόμη αστοχία συστήματος. Αυτός ο αριθμός μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ντετερμινιστικός δείκτης αξιοπιστίας, που ονομάζεται m - αξιοπιστία:

όπου m i είναι ο αριθμός των αστοχιών των στοιχείων κατά τη μετάβαση σε μια κατάσταση προαστοχίας κατά μήκος της διαδρομής i-ης. Σημειώστε ότι η διαδρομή εδώ μπορεί να περιέχει πολλές καταστάσεις προαποτυχίας.

Η σύγκριση των m και d μας επιτρέπει να αξιολογήσουμε τις ιδιότητες ευελιξίας των πόρων που χρησιμοποιούνται για τη βελτίωση της αξιοπιστίας. Εάν υπάρχει μεγάλη διαφορά μεταξύ αυτών των αριθμών, η ικανότητα ελιγμών των πόρων είναι χαμηλή και εάν η διαφορά είναι μικρή, είναι υψηλή. Όταν m = d, η ικανότητα ελιγμών είναι απόλυτη.

1.11. Ο δείκτης αξιοπιστίας που χρησιμοποιείται για μη πλεονάζοντα συστήματα - μέσος χρόνος αποτυχίας T cf - μπορεί επίσης να υπολογιστεί για ένα πλεονάζον σύστημα. Ωστόσο, αυτός ο δείκτης αντικατοπτρίζει ελάχιστα τις βασικές ιδιότητες του τελευταίου, καθώς χαρακτηρίζει τη συμπεριφορά του συστήματος σε ολόκληρο το διάστημα λειτουργίας, όταν η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία διαφέρει από το μηδέν. Για συστήματα υψηλής αξιοπιστίας, όπως συνήθως πλεονάζοντα συστήματα, αυτό το διάστημα είναι αρκετά μεγάλο και υπερβαίνει σημαντικά τον τυπικό χρόνο λειτουργίας. Αυτό σημαίνει ότι το T cf καθορίζει επίσης το διάστημα στο οποίο το σύστημα δεν λειτουργεί πλέον και όπου, λόγω της σταδιακής μείωσης του πλεονασμού και της υποβάθμισης του συστήματος, η αξιοπιστία μειώνεται και μπορεί να είναι χαμηλότερη από το επίπεδο αξιοπιστίας ενός μη πλεονάζοντος συστήματος. Επομένως, η αποτελεσματικότητα του πλεονασμού, που αξιολογείται με την αύξηση του μέσου χρόνου λειτουργίας, αποδεικνύεται, κατά κανόνα, σημαντικά χαμηλότερη από ό,τι όταν εκτιμάται από το βαθμό μείωσης της πιθανότητας αστοχίας. Για το λόγο αυτό, ο μέσος χρόνος μέχρι την αποτυχία δεν συνιστάται ως ένδειξη της αξιοπιστίας ενός πλεονάζοντος συστήματος. Αντί του μέσου χρόνου λειτουργίας, χρησιμοποιείται ο υπό όρους μέσος χρόνος μέχρι την αστοχία εάν ο χρόνος λειτουργίας δεν υπερβαίνει το διάστημα λειτουργίας.

1.12. Ο συντελεστής διατήρησης απόδοσης εκφράζει τη σχετική μείωση ενός συγκεκριμένου δείκτη απόδοσης (παραγωγικότητα, απόδοση, ισχύς, ποσότητα κατασκευασμένων προϊόντων) λόγω αστοχιών στοιχείων του συστήματος. Η ιδιαιτερότητα του K e ως δείκτη αξιοπιστίας είναι ότι για τον υπολογισμό του δεν είναι απαραίτητο να εισαχθούν η έννοια και τα κριτήρια για την αστοχία του συστήματος. Ως εκ τούτου, το K e χρησιμοποιείται κατά την αξιολόγηση της αξιοπιστίας πολύπλοκων συστημάτων στα οποία δεν είναι δυνατός ο διαχωρισμός όλων των καταστάσεων σε δύο κατηγορίες (λειτουργικές και μη λειτουργικές) και τα οποία έχουν πολλά επίπεδα απόδοσης. Ωστόσο, μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί σε συστήματα όπου η έννοια και τα κριτήρια αστοχίας διατυπώνονται εάν οι καταστάσεις λειτουργίας διαφέρουν στις τιμές του δείκτη απόδοσης. Εάν είναι τα ίδια, τότε ο συντελεστής διατήρησης της απόδοσης συμπίπτει ποσοτικά με τον συντελεστή τεχνικής χρήσης.

1.13. Κατά τον υπολογισμό του καθορισμένου χρόνου λειτουργίας χωρίς αστοχία t y, η πιθανότητα παροχής του προσδιορίζεται ως η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία κατά τη διάρκεια t y.

2 . ΤΑΞΙΝΟΜΗΣΗ ΤΥΠΩΝ ΚΡΑΤΗΣΕΩΝ

2.1. Ανεξάρτητα από τον σκοπό και το πεδίο της τεχνολογίας, πρέπει να διακρίνονται πέντε τύποι πλεονασμού: δομικός, προσωρινός, λειτουργικός, πληροφοριακός, φορτικός. Σύμφωνα με αυτούς τους τύπους πλεονασμού διακρίνονται πέντε είδη πλεονασμού. Σε αυτά θα πρέπει να προστεθεί ο αλγοριθμικός και σημασιολογικός πλεονασμός, που μπορούν να θεωρηθούν ως τύποι λειτουργικού και πληροφοριακού πλεονασμού αντίστοιχα. Ωστόσο, έχουν ορισμένες ιδιαιτερότητες και μπορούν να εξεταστούν χωριστά.

2.2. Ο δομικός πλεονασμός πραγματοποιείται με την εισαγωγή στη δομή των τεχνικών μέσων πρόσθετων (εφεδρικών) στοιχείων ικανών να εκτελούν τις λειτουργίες των κύριων στοιχείων σε περίπτωση αστοχίας τους. Η αφαίρεση αυτών των στοιχείων από το σύστημα ενώ τα κύρια βρίσκονται σε κατάσταση λειτουργίας δεν επηρεάζει την ικανότητα του συστήματος να εκτελεί τις απαιτούμενες λειτουργίες στις δεδομένες λειτουργίες και συνθήκες χρήσης.

2.3. Ο λειτουργικός πλεονασμός λαμβάνει χώρα σε πολυλειτουργικά συστήματα στα οποία μεμονωμένα στοιχεία ή ομάδες στοιχείων έχουν τη δυνατότητα να αναλάβουν τις λειτουργίες άλλων αποτυχημένων στοιχείων κατά τη διάρκεια της αποκατάστασής τους χωρίς να μειώνουν σημαντικά την τεχνική και οικονομική απόδοση του συστήματος. Με τον λειτουργικό πλεονασμό, σε αντίθεση με τον δομικό πλεονασμό, δεν υπάρχουν αποθεματικά στοιχεία, δηλ. τέτοια στοιχεία που μπορούν να αφαιρεθούν μόνιμα χωρίς να παραβιάζονται οι απαιτήσεις για τα τεχνικά χαρακτηριστικά του συστήματος.

Ο λειτουργικός πλεονασμός παρέχεται από:

Δημιουργία πρόσθετων συνδέσεων μεταξύ στοιχείων.

Ευελιξία και αποτελεσματικότητα της αναδιαμόρφωσης πολυλειτουργικών στοιχείων για την εκτέλεση μιας δεδομένης λειτουργίας.

Αλλαγή του τρόπου λειτουργίας.

2.4. Η προσωρινή κράτηση συνίσταται στη δημιουργία πρόσθετου χρόνου για μεμονωμένα στοιχεία, ομάδες στοιχείων ή το σύστημα στο σύνολό του, ο οποίος μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αποκατάσταση τεχνικών χαρακτηριστικών χωρίς να παραβιάζονται οι απαιτήσεις για τις παραμέτρους εξόδου του συστήματος.

Παρέχεται προσωρινή κράτηση:

Δημιουργία αποθέματος απόδοσης αυξάνοντας την ταχύτητα (διακίνηση) των στοιχείων.

Δημιουργία αποθεματικού παραγωγικότητας με παράλληλη συμπερίληψη συσκευών του ίδιου σκοπού.

Δημιουργία αποθεμάτων προϊόντων σε ενδιάμεση αποθήκευση ή αποθήκευση εκροών.

Μείωση του ρυθμού ανάπτυξης των δυσμενών συνεπειών των αστοχιών και του ρυθμού φθοράς των παραμέτρων εξόδου του συστήματος.

2.5. Η δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας πληροφοριών αποτελείται από το σχηματισμό αρκετών σημασιολογικά επαρκών πηγών πληροφοριών ή αντιγράφων συστοιχιών πληροφοριών, την εισαγωγή πρόσθετων πληροφοριών που προορίζονται για την αποκατάσταση της κύριας σε περίπτωση παραμόρφωσής της.

Η δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας πληροφοριών παρέχεται από:

Ανθεκτική στο θόρυβο κωδικοποίηση πληροφοριών.

Αντιγραφή δεδομένων σε διαφορετικές συσκευές.

Συσχέτιση δεδομένων μέτρησης φυσικού πεδίου.

Χρήση δεδομένων που ικανοποιούν αμετάβλητες σχέσεις.

Χρήση πλεονασμού σε αλγοριθμική ή φυσική γλώσσα.

2.6. Το εφεδρικό φορτίο συνίσταται στη διασφάλιση αποθεμάτων απόδοσης όταν εκτίθενται σε διάφορα φορτία (ηλεκτρικά, μηχανικά, θερμικά κ.λπ.) κατά τη λειτουργία. Ο πλεονασμός φορτίου παρέχεται από:

Δημιουργία περιθωρίου ασφαλείας για προστασία από αυξημένα φορτία κραδασμών και κραδασμών.

Χρήση στοιχείων με αυξημένη επιτρεπόμενη απαγωγή ηλεκτρικής ισχύος.

Χρήση ανθεκτικών στη θερμότητα υλικών.

Μείωση του ποσοστού χρήσης του προϊόντος με χρήσιμη εργασία.

2.7. Τα κύρια χαρακτηριστικά των τύπων κράτησης, τα οποία καθορίζουν το μέγεθος των πόρων εισόδου και τους κανόνες χρήσης τους, είναι:

Συχνότητα κράτησης;

Τομέας χρήσης αποθεματικών πόρων.

Πειθαρχία κρατήσεων;

Πειθαρχία ανάκτησης πόρων.

Αριθμός επιπέδων ιεραρχίας κρατήσεων.

2.8. Ο λόγος πλεονασμού ορίζεται ως ο λόγος του αριθμού των αποθεματικών πόρων προς τον αριθμό των κύριων πόρων. Η πολλαπλότητα του δομικού πλεονασμού παρουσιάζεται ως ένα μη αναγώγιμο κλάσμα στο οποίο ο αριθμητής είναι ο αριθμός των εφεδρικών στοιχείων και ο παρονομαστής είναι ο αριθμός των κύριων στοιχείων. Η πολλαπλότητα του λειτουργικού πλεονασμού καθορίζεται από τον αριθμό των διαφορετικών τρόπων με τους οποίους μπορεί να εκτελεστεί μια δεδομένη συνάρτηση. Ο λόγος κράτησης χρόνου ορίζεται ως ο λόγος του χρόνου δέσμευσης προς τον χρόνο εκτέλεσης της κύριας εργασίας. Η πολλαπλότητα του πλεονασμού πληροφοριών κατά τη διάρκεια κωδικοποίησης ανθεκτικής στο θόρυβο συμπίπτει με τον σχετικό πλεονασμό του κώδικα· κατά την κωδικοποίηση συστοιχιών, συμπίπτει με τον αριθμό των εφεδρικών αντιγράφων και στη γενική περίπτωση, η πολλαπλότητα ορίζεται ως ο λόγος του αριθμού των μονάδων αντιγράφων ασφαλείας και βασικών πληροφοριών. Ο συντελεστής πλεονασμού φορτίου ορίζεται ως ο λόγος του αποθεματικού απόδοσης για έναν δεδομένο τύπο φορτίου προς την ονομαστική τιμή φορτίου, που μετράται στις ίδιες μονάδες.

2.9. Ανάλογα με την περιοχή χρήσης των αποθεματικών πόρων, υπάρχουν γενικές, ομαδικές και επιφυλάξεις στοιχείο προς στοιχείο. Το γενικό αποθεματικό είναι ικανό να αποτρέψει τις αστοχίες σε οποιοδήποτε από τα στοιχεία του συστήματος. Το αποθεματικό ομάδας αποτρέπει αστοχίες μόνο σε στοιχεία μιας δεδομένης ομάδας και δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε περίπτωση αστοχιών στοιχείων εκτός αυτής της ομάδας. Το αποθεματικό στοιχείο προς στοιχείο προορίζεται για την πρόληψη αστοχιών μόνο στοιχείων ενός δεδομένου τύπου. Κάθε μία από αυτές τις μεθόδους κράτησης μπορεί να χαρακτηριστεί από την αναλογία κράτησης.

2.10. Η πειθαρχία του πλεονασμού καθιερώνει τη διαδικασία για τη χρήση περιττών πόρων που εισάγονται στο σύστημα για την εφαρμογή διαφόρων μεθόδων πλεονασμού και εξαρτάται από τους τύπους και τις μεθόδους πλεονασμού που εφαρμόζονται στο σύστημα και με ποιο τρόπο λειτουργεί το σύστημα τη στιγμή που παρουσιάζεται η αποτυχία. Με τον δομικό πλεονασμό, συνήθως χρησιμοποιούνται πρώτα αποθεματικά στοιχείο προς στοιχείο, μετά τα αποθεματικά ομάδας και, τέλος, τα γενικά αποθεματικά. Με δέσμευση δομής και χρόνου σε ορισμένες λειτουργίες, χρησιμοποιείται πρώτα το δομικό απόθεμα και μετά το απόθεμα χρόνου. Σε άλλους τρόπους λειτουργίας, η σειρά χρήσης του αποθεματικού μπορεί να αντιστραφεί· το λειτουργικό απόθεμα χρησιμοποιείται συνήθως μετά την εξάντληση του δομικού αποθέματος, καθώς η μετάβαση σε άλλη μέθοδο εκτέλεσης μιας λειτουργίας συνδέεται συχνά με ελαφρά μείωση της ποιότητας λειτουργία. Εφόσον η επιτυγχανόμενη αξιοπιστία ενός πλεονάζοντος συστήματος εξαρτάται από την πειθαρχία του πλεονασμού, είναι απαραίτητο να αναζητηθεί η βέλτιστη πειθαρχία πλεονασμού.

2.11. Η πειθαρχία της ανάκτησης πόρων καθορίζει τη σειρά συντήρησης, την πειθαρχία της ανάκτησης τεχνικών και πληροφοριών, την αναπλήρωση των αποθεμάτων προϊόντων, τα αποθέματα ικανότητας εργασίας και τα αποθέματα χρόνου. Η πειθαρχία ανάκτησης πρέπει να ορίζει:

Η στιγμή της έναρξης της ανάκαμψης.

Αλλαγή του τρόπου λειτουργίας του συστήματος κατά την ανάκτηση.

Πηγή αναπλήρωσης πόρων.

Η σειρά των εργασιών για την αποκατάσταση των πόρων.

Η διαδικασία επιστροφής υλικού, λογισμικού και πληροφοριών στο σύστημα μετά την ολοκλήρωση της αποκατάστασής τους.

Τυπικές τιμές πόρων, μετά την επίτευξη των οποίων σταματά η διαδικασία αποκατάστασης ή αλλάζει ο τρόπος λειτουργίας του κύριου συστήματος και του συστήματος συντήρησης.

Στρατηγική συντήρησης και αποκατάστασης.

2.12. Η ιεραρχία των μέσων πλεονασμού δημιουργείται σύμφωνα με την ιεραρχία των τεχνικών μέσων. Από αυτή την άποψη, μπορούν να διακριθούν διάφορα επίπεδα της ιεραρχίας κρατήσεων:

Στοιχειώδες επίπεδο (I);

Επίπεδο μονάδων και κόμβων (II);

Επίπεδο συσκευής (III);

Επίπεδο υποσυστήματος (IV);

Επίπεδο συστήματος (V);

Με βάση τη λειτουργική αρχή, μπορούν να διακριθούν τα ακόλουθα επίπεδα της ιεραρχίας κρατήσεων:

Επίπεδο μικρολειτουργίας (I);

Επίπεδο εξαρτημάτων λειτουργίας (II);

Επίπεδο λειτουργιών (III);

Επίπεδο δευτερεύουσας εργασίας (IV);

Επίπεδο εργασίας (V);

Επίπεδο συνάρτησης (VI);

Επίπεδο πολυλειτουργικών εργασιών (VII).

Σύμφωνα με τη μέθοδο εφαρμογής του πλεονασμού, υπάρχουν τρία επίπεδα ιεραρχίας:

Τεχνολογικό (I);

Κατασκευαστική (II);

Λειτουργικό (III).

Ο αριθμός των επιπέδων ιεραρχίας αποτελεί ταξινόμηση και τεχνικό χαρακτηριστικό των εργαλείων δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας.

3 . ΕΠΙΛΟΓΗ ΤΥΠΟΥ ΚΡΑΤΗΣΗΣ

3.1. Η επιλογή του τύπου κράτησης καθορίζεται από:

Προϋποθέσεις χρήσης του συστήματος.

Περιορισμοί στο συνολικό κόστος των μέσων αύξησης της αξιοπιστίας.

Περιορισμοί που προκαλούνται από απαιτήσεις για άλλα τεχνικά χαρακτηριστικά (διαστάσεις, βάρος, κατανάλωση ενέργειας, λειτουργικό κόστος, υποσυστήματα εξυπηρέτησης).

Αποδεκτή υποβάθμιση της ποιότητας λειτουργίας και μείωση του εύρους των λειτουργιών που εκτελούνται κατά την υποβάθμιση του συστήματος.

Τεχνική σκοπιμότητα των μεθόδων απόλυσης.

Επίπεδο ανάπτυξης εργαλείων παρακολούθησης και διάγνωσης.

Χαρακτηριστικά συντηρησιμότητας;

Ο βαθμός ενοποίησης του εξοπλισμού.

Το επίπεδο της τεχνολογίας παραγωγής και τα χαρακτηριστικά της (σταθερότητα, ευελιξία, ακρίβεια).

3.2. Ο δομικός πλεονασμός εκμεταλλεύεται συστήματα των οποίων οι συνθήκες εφαρμογής χαρακτηρίζονται από τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

Σύντομος επιτρεπόμενος χρόνος διακοπής.

Υψηλό κόστος αποτυχίας (σοβαρές συνέπειες αποτυχίας).

Είναι απαράδεκτο να μειωθεί η ποιότητα λειτουργίας λόγω υποβάθμισης του συστήματος.

Ένα ανεπτυγμένο σύστημα παρακολούθησης και διάγνωσης υλικού που δεν επιτρέπει σημαντικές καθυστερήσεις στον εντοπισμό αστοχιών.

Οργάνωση συντήρησης, κατά την οποία είναι δυνατή η αποσύνδεση μιας συσκευής που έχει αποτύχει, η επαναφορά της και η επαναφορά της σε λειτουργία χωρίς να διακοπεί η λειτουργία του υπόλοιπου συστήματος.

Οι μέθοδοι δομικού πλεονασμού μπορούν να χωριστούν σε τρεις κύριες ομάδες:

Ενσωματωμένος πλεονασμός με μόνιμο αντίγραφο ασφαλείας.

Ενσωματωμένος πλεονασμός με αντικατάσταση με αυτόματη ή αυτοματοποιημένη ενεργοποίηση του αποθεματικού.

Εκφόρτωση πλεονασμού με αντικατάσταση μη λειτουργικών στοιχείων με λειτουργικά από ανταλλακτικά.

Στην τελευταία περίπτωση, η πολλαπλότητα και η μέθοδος κράτησης καθορίζονται από την ονοματολογία και τον αριθμό των ανταλλακτικών, τη δομή των ανταλλακτικών (μονά, ομάδα).

3.3. Ο λειτουργικός πλεονασμός χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπου ο δομικός πλεονασμός είναι απαράδεκτος λόγω μεγάλου αριθμού εξοπλισμού ή άλλων λόγων. Είναι, κατά κανόνα, πιο οικονομικό από τον δομικό πλεονασμό, αλλά η αποτελεσματικότητα επιτυγχάνεται εις βάρος της κάποιας μείωσης στην ποιότητα εκτέλεσης της λειτουργίας, για παράδειγμα, λόγω επιδείνωσης της ακρίβειας, αυξημένου χρόνου εκτέλεσης λειτουργιών, μειωμένης παραγωγικότητας, μειωμένης αναγνωσιμότητας των αποτελεσμάτων παραγωγής κ.λπ.

Μια άλλη μορφή λειτουργικού πλεονασμού είναι η πλήρης αποκατάσταση των κύριων λειτουργιών με διακοπή της εκτέλεσης δευτερευουσών λειτουργιών και μεταφορά των αποδεσμευμένων πόρων για την εκτέλεση των κύριων.

Χαρακτηριστικά του λειτουργικού πλεονασμού:

Υψηλότερη αξιοπιστία συστήματος κατά τη χρήση εφεδρικής μεθόδου εκτέλεσης λειτουργιών με χρήση απλοποιημένων αλγορίθμων.

Ένα ανεπτυγμένο σύστημα διαχείρισης πόρων και η υψηλή κινητικότητά τους, που σημαίνει ότι οι πόροι μπορούν να συνδεθούν αρκετά γρήγορα και σε ποικίλες διαμορφώσεις για την εκτέλεση βασικών λειτουργιών.

Ένα ανεπτυγμένο σύστημα παρακολούθησης απόδοσης που σας επιτρέπει να αξιολογείτε αξιόπιστα την τεχνική κατάσταση όλων των πόρων και να παρέχετε έγκαιρα στο σύστημα διαχείρισης πόρων τις απαραίτητες πληροφορίες.

Η δυνατότητα γρήγορης επιστροφής στην κύρια επιλογή για την εκτέλεση λειτουργιών μετά την αποκατάσταση της λειτουργικότητας των συσκευών που έχουν αποτύχει.

Καμία άρνηση υποτίμησης.

Η θεμελιώδης απουσία αναπαραγωγής σφαλμάτων σχεδιασμού κατά την υλοποίηση αλγορίθμων για τη λειτουργία συσκευών που δημιουργούν αντίγραφα ασφαλείας μεταξύ τους.

3.4. Ο προσωρινός πλεονασμός ως μέθοδος αύξησης της αξιοπιστίας γίνεται αποτελεσματικός και αποκτά πλεονέκτημα έναντι άλλων τύπων πλεονασμού σε συστήματα με τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

Το σύστημα επιτρέπει διακοπές λειτουργίας για χρονικό διάστημα που υπερβαίνει το χρόνο που απαιτείται για την εξάλειψη της βλάβης και των συνεπειών της.

Η ποιότητα της λειτουργίας του συστήματος αξιολογείται από αναπόσπαστα χαρακτηριστικά για μια αρκετά μεγάλη χρονική περίοδο (βάρδια, ημέρα, εβδομάδα, μήνας, τρίμηνο, έτος).

Το σύστημα έχει πεπερασμένο και σχετικά χαμηλό ρυθμό μετάβασης από κατάσταση λειτουργίας σε μη λειτουργική κατάσταση σε περίπτωση αστοχιών των επιμέρους στοιχείων του.

Ένα σύστημα που μεταδίδει ή επεξεργάζεται ροές υλικού, ενέργειας ή πληροφοριών έχει τη δυνατότητα να συσσωρεύει τις απαιτούμενες ποσότητες προϊόντος σε ενδιάμεσες και εξόδους συσκευές αποθήκευσης για την αντιμετώπιση αστοχιών και των συνεπειών τους.

Δεν είναι δυνατό να εξαλειφθούν πλήρως οι αστοχίες απόσβεσης στο σύστημα και επομένως μέρος του χρόνου λειτουργίας απαιτεί επανάληψη.

Στο σύστημα συμβαίνουν περίοδοι λανθάνουσας αστοχίας, που απαιτούν επανάληψη ορισμένων εργασιών μετά την ανίχνευση της αστοχίας.

Το σύστημα επιτρέπει μια βραχυπρόθεσμη μείωση της απόδοσης, που αντισταθμίζεται από το περιθώριο απόδοσης.

Το σύστημα έχει ένα σωρευτικό αποτέλεσμα που επιτρέπει, με επιπλέον χρόνο, να βελτιώσει τα χαρακτηριστικά εξόδου (ακρίβεια, αξιοπιστία, αντοχή, σταθερότητα, σταθερότητα) που καθορίζουν την απόδοσή του.

3.5. Ο πλεονασμός πληροφοριών είναι ένας συγκεκριμένος τύπος πλεονασμού που χρησιμοποιείται στην επικοινωνία, τον έλεγχο, τη μέτρηση, τις πληροφορίες, τα υπολογιστικά συστήματα και άλλα συστήματα για τη συλλογή και την επεξεργασία πληροφοριών.

Χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπου οι συνέπειες της απώλειας και της παραμόρφωσης των πληροφοριών είναι σοβαρές και, ως εκ τούτου, τέτοιες παραβιάσεις είτε είναι απαράδεκτες είτε θα πρέπει να είναι απίθανες. Οι κύριες προϋποθέσεις και προϋποθέσεις για τη χρήση του backup πληροφοριών είναι:

Ανεπαρκής αξιοπιστία των μέσων αποθήκευσης.

Η αδυναμία άμεσης αποκατάστασης με αλγοριθμικά μέσα παραμορφώσεων πληροφοριών κατά την επεξεργασία.

Αδυναμία ανανέωσης πληροφοριών με χρήση πρωτογενών πηγών.

Το σύστημα παρέχει το απαραίτητο υλικό και τους πόρους χρόνου για την υλοποίηση της δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας πληροφοριών και οι αλγόριθμοι λειτουργίας προβλέπουν τη χρήση περιττών πληροφοριών.

Ο πλεονασμός πληροφοριών χρησιμοποιείται συνήθως σε συνδυασμό με δομικό, λειτουργικό και προσωρινό πλεονασμό, καθώς η αποθήκευση αντιγράφων συστοιχιών πληροφοριών και πρόσθετων πληροφοριών κατά τη διάρκεια κωδικοποίησης ανθεκτικής σε σφάλματα απαιτεί πρόσθετη χωρητικότητα αποθήκευσης και πρόσθετο εξοπλισμό για την επεξεργασία πληροφοριών και απαιτείται επιπλέον χρόνος για την ανάγνωση αντιγράφων και τη λειτουργία εργαλεία ανάκτησης πληροφοριών. Μια κοινή μέθοδος πλεονασμού πληροφοριών είναι η εγκατάσταση πρόσθετων αισθητήρων στο πεδίο μέτρησης, που επιτρέπει την ταυτόχρονη χρήση λειτουργικού πλεονασμού (πρώτης μορφής).

3.6. Ο πλεονασμός φορτίου χρησιμοποιείται σε περιπτώσεις όπου το προϊόν δεν χρειάζεται συντήρηση ή όταν η εξάλειψη μιας βλάβης απαιτεί πολύ χρόνο και υψηλό κόστος λειτουργίας. Ταυτόχρονα, η χρήση του δομικού πλεονασμού είναι δύσκολη ή αδύνατη για τεχνικούς ή οικονομικούς λόγους. Ο πλεονασμός φορτίου μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί όταν ο δομικός πλεονασμός δεν είναι αποτελεσματικός και για να αυξηθεί η απόδοσή του είναι απαραίτητο να μειωθεί το ποσοστό αστοχίας του προϊόντος ή του πλεονάζοντος μέρους του. Οι κύριες προϋποθέσεις για την επιτυχή χρήση αυτού του τύπου κράτησης:

Διαθεσιμότητα κατάλληλων στοιχείων που έχουν το απαιτούμενο περιθώριο απόδοσης σε διάφορες παραμέτρους σε σχέση με τον ονομαστικό τρόπο λειτουργίας του προϊόντος.

Αποδοχή του βαθμού αύξησης άλλων τεχνικών και οικονομικών χαρακτηριστικών (διαστάσεις, κατανάλωση ενέργειας, κόστος κ.λπ.) σε σχέση με το πρωτότυπο, λόγω δημιουργίας αποθεματικού απόδοσης.

Η δυνατότητα ταυτόχρονης εκφόρτωσης όλων ή των περισσότερων στοιχείων για τη δημιουργία ενός «εξίσου ισχυρού» συστήματος.

Οι μέθοδοι δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας φόρτωσης περιλαμβάνουν:

Η χρήση στοιχείων με αυξημένη επιτρεπόμενη απαγωγή ισχύος.

Μείωση της πυκνότητας συσκευασίας των στοιχείων για τη δημιουργία ευνοϊκού θερμικού καθεστώτος.

Μείωση της ταχύτητας κίνησης των μηχανικών στοιχείων για τη μείωση των μηχανικών φορτίων.

Μείωση της έντασης των εισερχόμενων ροών πληροφοριών στα πληροφοριακά συστήματα για την αποφυγή αστοχιών και αστοχιών.

Διευκόλυνση τεχνολογικών καθεστώτων σε τεχνολογικά συστήματα με σκοπό την επέκταση του εύρους λειτουργικότητας σε περίπτωση αποκλίσεων των τεχνολογικών παραμέτρων από τις ονομαστικές τιμές.

Ο πλεονασμός φορτίου χρησιμοποιείται συχνά σε συνδυασμό με άλλους τύπους πλεονασμού. Η δυνατότητα βραχυπρόθεσμης πρόσθετης φόρτωσης επιτρέπει τη χρήση λειτουργικού πλεονασμού. Με τη μείωση του φορτίου πληροφοριών, οι περίοδοι αδράνειας μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως απόθεμα χρόνου. Κατά την εκφόρτωση ισχύος, χρησιμοποιείται βραχυπρόθεσμος εξαναγκασμός της λειτουργίας προκειμένου να αντισταθμιστεί μερικώς ή πλήρως ο χρόνος διακοπής λειτουργίας ή η επιδείνωση των παραμέτρων εξόδου του συστήματος λόγω αστοχιών.

4 . ΕΠΙΛΟΓΗ ΜΕΘΟΔΩΝ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΩΝ ΔΟΜΙΚΗΣ ΚΡΑΤΗΣΗΣ

4.1. Μέθοδοι και μέθοδοι δομικού πλεονασμού

Ανάλογα με τη μέθοδο σύνδεσης του αποθεματικού, την κατάσταση και τη συχνότητά του, ο δομικός πλεονασμός μπορεί να είναι: γενικός και ξεχωριστός, με συνεχή ενεργοποίηση εφεδρείας και με τη μέθοδο αντικατάστασης, με ολική και κλασματική πολλαπλότητα. Αυτή η ταξινόμηση μεθόδων και μεθόδων δομικού πλεονασμού δίνεται στον πίνακα.

Τα διαγράμματα αξιοπιστίας-λειτουργίας (RFD) δομικού πλεονασμού πολλαπλότητας m c φαίνονται στο Σχ. 1 .

Εκτός από τους κύριους τύπους που φαίνονται στον πίνακα και στο Σχ. 1 , η δομική δέσμευση μπορεί να είναι μικτή, συρόμενη και ειδικού τύπου όταν το NFS δεν έχει μειωθεί σε μια παράλληλη δομή σειράς.

Ο μικτός πλεονασμός σχηματίζεται όταν, για να αυξηθεί η αξιοπιστία ενός πολύπλοκου συστήματος, χρησιμοποιούνται διάφοροι τύποι και μέθοδοι δομικού πλεονασμού των επιμέρους συσκευών του.

Μια συρόμενη κράτηση είναι μια τέτοια κράτηση όταν μία ή περισσότερες συσκευές μπορούν να αντικαταστήσουν οποιαδήποτε από τις συσκευές που έχουν αποτύχει του κύριου συστήματος.

Ρύζι. 1. Αξιοπιστία-λειτουργικά διαγράμματα δομικού πλεονασμού πολλαπλότητας m c

Στην πρακτική εφαρμογή του δομικού πλεονασμού, είναι συχνά αδύνατο να εφαρμοστεί το NFS που φαίνεται στο Σχ. 1 . Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι σε ένα πλεονάζον σύστημα με μεγάλο αριθμό στοιχείων, η αστοχία ενός από αυτά μπορεί να οδηγήσει σε αλλαγή των βασικών παραμέτρων άλλων στοιχείων, γεγονός που οδηγεί σε επιδείνωση της απόδοσης ολόκληρου του συστήματος. Σε τέτοιες περιπτώσεις, η αστοχία πολλών στοιχείων σε διαφορετικά σημεία του συστήματος μπορεί να οδηγήσει σε τέτοιες αλλαγές στα χαρακτηριστικά εξόδου που το σύστημα παύει να εκτελεί τις λειτουργίες του με δεδομένη απόδοση.

Εδώ, η λειτουργία του συστήματος ως προς την αξιοπιστία του δεν περιορίζεται σε μια σειριακή-παράλληλη δομή.

Τις περισσότερες φορές αυτό συμβαίνει κατά τη δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας ηλεκτρικών και ηλεκτρονικών κυκλωμάτων, λογικών στοιχείων, συστημάτων επικοινωνίας και δικτύων υπολογιστών.

4.2. Μέθοδοι για την αύξηση της αποτελεσματικότητας του πλεονασμού.

Ένα από τα κύρια κριτήρια για την αποτελεσματικότητα του πλεονασμού είναι το κέρδος στην αξιοπιστία. Το κέρδος αξιοπιστίας είναι ο λόγος του δείκτη αξιοπιστίας ενός πλεονάζοντος συστήματος προς τον ίδιο δείκτη αξιοπιστίας ενός μη πλεονάζοντος συστήματος.

Γνωρίζοντας τις ιδιότητες των διαφόρων μεθόδων και μεθόδων δομικού πλεονασμού, μπορείτε να αξιολογήσετε ποιοτικά την αποτελεσματικότητά τους, καθώς και να επιλέξετε με σύνεση τον τύπο του πλεονασμού.

Ο δομικός πλεονασμός έχει μια σειρά από ιδιότητες, οι κυριότερες:

Με την αύξηση της αναλογίας πλεονασμού με μια συνεχώς ενεργοποιημένη ρεζέρβα, το βάρος, οι διαστάσεις και το κόστος του συστήματος αυξάνονται πιο γρήγορα από ό,τι αυξάνεται η αξιοπιστία.

Οι δομικά πλεονάζουσες τεχνικές συσκευές είναι συσκευές που παλιώνουν όταν το ποσοστό αστοχίας τους (t) αυξάνεται με την πάροδο του χρόνου.

Το κέρδος στην αξιοπιστία στο;(t) = const μειώνεται με την πάροδο του χρόνου.

Το κέρδος αξιοπιστίας με δομικό πλεονασμό εξαρτάται σημαντικά από τον τύπο του νόμου κατανομής του χρόνου μέχρι την αστοχία της κύριας και εφεδρικής συσκευής: όσο πιο γρήγορα αυξάνεται το ποσοστό αστοχίας; (t), τόσο μικρότερο είναι το κέρδος αξιοπιστίας.

Το ποσοστό αστοχίας του πλεονάζοντος συστήματος στο t = 0 είναι επίσης μηδενικό και με την πάροδο του χρόνου τείνει στο ποσοστό αστοχίας του μη πλεονάζοντος συστήματος.

Η εφεδρική αποτελεσματικότητα ενός ανακτήσιμου συστήματος είναι πάντα υψηλότερη από εκείνη ενός μη ανακτήσιμου συστήματος, εάν είναι δυνατή η ανάκτηση των αποτυχημένων στοιχείων κατά τη λειτουργία του συστήματος.

Όσο μικρότερος είναι ο χρόνος ανάκτησης, τόσο μεγαλύτερη είναι η αποτελεσματικότητα της δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας, ενώ όλα τα άλλα πράγματα είναι ίσα.

Όσο μεγαλύτερη είναι η πολλαπλότητα του ίδιου τύπου πλεονασμού, τόσο μεγαλύτερο είναι το κόστος, το βάρος, οι διαστάσεις του συστήματος, τόσο μεγαλύτερος είναι ο απαιτούμενος όγκος ανταλλακτικών, το κόστος λειτουργίας, καθώς και το κόστος μιας βλάβης συστήματος.

Αυτές οι ιδιότητες περιορίζουν τη χρήση πλεονασμού για τη βελτίωση της αξιοπιστίας σύνθετων συστημάτων με μεγάλο χρόνο λειτουργίας. Μπορείτε να αυξήσετε την αποτελεσματικότητα του πλεονασμού με τους ακόλουθους τρόπους.

1. Εφαρμογή συρόμενης κράτησης, με μεταβαλλόμενη δομή, με αυτόματο έλεγχο της κατάστασης εφεδρείας.

2. Εισαγωγή πλεονασμού με κλασματική πολλαπλότητα για αύξηση της αξιοπιστίας του διακριτού εξοπλισμού παρουσία αστοχιών.

3. Η χρήση ειδικών περιττών κυκλωμάτων που επιτρέπουν την επισκευή αποτυχημένων εφεδρικών συσκευών χωρίς να τερματιστεί η λειτουργία του συστήματος.

4. Κατασκευή κυκλωμάτων όταν η αστοχία των κύριων ή εφεδρικών στοιχείων (συσκευών) δεν αλλάζει ή αλλάζει εντός αποδεκτών ορίων τα κύρια χαρακτηριστικά εξόδου του συστήματος.

5. Εφαρμογή συστημάτων συνεχούς και αξιόπιστης παρακολούθησης της αξιοπιστίας του συστήματος και των συσκευών του με σκοπό την ανίχνευση αστοχίας και τη μείωση του χρόνου αποκατάστασης του.

6. Αύξηση της δυνατότητας συντήρησης του συστήματος προκειμένου να μειωθεί ο χρόνος ανάκτησης του πλεονάζοντος συστήματος.

Ο συρόμενος πλεονασμός, υπό ορισμένες συνθήκες, μπορεί να αυξήσει σημαντικά την αξιοπιστία ενός σύνθετου συστήματος με ελαφρά αύξηση του βάρους, των διαστάσεων και του κόστους. Έτσι, για παράδειγμα, ο γενικός πλεονασμός πολλαπλότητας m c όταν είναι πλεονάζων με τη μέθοδο αντικατάστασης είναι ισοδύναμος από την άποψη της αξιοπιστίας με τον ολισθαίνοντα πλεονασμό με τον αριθμό των περιττών στοιχείων ίσο με τον αριθμό των περιττών συστημάτων. Ένα τόσο σημαντικό κέρδος μπορεί να επιτευχθεί μόνο εάν το κύριο σύστημα αποτελείται από παρόμοια στοιχεία αντικατάστασης.

Η κράτηση με κλασματική πολλαπλότητα, για παράδειγμα, σύμφωνα με ένα σχήμα δύο στα τρία, σας επιτρέπει να συγκρίνετε δύο ή τρία αποτελέσματα μέτρησης ή υπολογισμού που λαμβάνονται ταυτόχρονα χωρίς σημαντική απώλεια χρόνου. Αυτό καθιστά δυνατή τη σημαντική αύξηση της αξιοπιστίας των συστημάτων μέτρησης και των υπολογιστών σε περίπτωση αστοχιών σε αυτά. Αυτός ο πλεονασμός μπορεί να οδηγήσει σε μείωση της αξιοπιστίας από ξαφνικές βλάβες όπως βλάβες, διακοπές και βραχυκυκλώματα σε ηλεκτρικά κυκλώματα.

Η αξιοπιστία των δομικά περιττών συστημάτων μπορεί να βελτιωθεί σημαντικά όταν ο σχεδιασμός του συστήματος επιτρέπει την επισκευή συσκευών που έχουν αποτύχει χωρίς να τερματιστεί η λειτουργία του συστήματος. Εάν ο χρόνος επισκευής είναι μικρός σε σύγκριση με τον μέσο χρόνο μεταξύ των βλαβών, τότε ο πλεονασμός με ανάκτηση σάς επιτρέπει να αυξήσετε το χρόνο μεταξύ των βλαβών κατά εκατοντάδες και χιλιάδες φορές σε σύγκριση με ένα μη εφεδρικό σύστημα, ακόμη και με συντελεστή πλεονασμού m c = 1, δηλαδή με διπλασιασμό.

4.3. Μοντέλα αξιοπιστίας συστήματος για δομικό πλεονασμό

Τα μοντέλα αξιοπιστίας τεχνικών συστημάτων με δομικό πλεονασμό καθορίζονται κυρίως από τον τύπο του πλεονασμού και την πειθαρχία της συντήρησης.

4.3.1. Μοντέλα αξιοπιστίας μη αποκαταστάσιμων τεχνικών συστημάτων.

Ελλείψει επισκευής αποτυχημένων στοιχείων δομικά περιττών συστημάτων, σε μεγάλο αριθμό περιπτώσεων θα ισχύουν οι ακόλουθες παραδοχές:

Δεν υπάρχει καμία συνέπεια των αστοχιών στοιχείων.

Όλα τα στοιχεία λειτουργούν ταυτόχρονα.

Οι αστοχίες στοιχείων είναι ανεξάρτητα γεγονότα.

Σύμφωνα με αυτές τις παραδοχές, για όλες τις μεθόδους και μεθόδους δομικού πλεονασμού που φαίνονται στο Σχ. 1 , θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί ένα μοντέλο κυκλωμάτων παράλληλης σειράς για υπολογισμούς αξιοπιστίας. Ένα τέτοιο μοντέλο καθιστά δυνατή την εκτίμηση της πιθανότητας λειτουργίας χωρίς αστοχία ενός δομικά πλεονάζοντος συστήματος χρησιμοποιώντας γνωστά θεωρήματα της θεωρίας πιθανοτήτων (προσθήκη, πολλαπλασιασμό) και τον τύπο συνολικής πιθανότητας.

Μέσω της πιθανότητας λειτουργίας χωρίς αστοχία P(t), μπορείτε να αποκτήσετε άλλους δείκτες αξιοπιστίας χρησιμοποιώντας τους ακόλουθους τύπους:

Ώρα για την πρώτη αποτυχία

Πιθανότητα αποτυχίας

Q(t) = 1 - P(t), (2)

Ποσοστό αστοχίας (πυκνότητα κατανομής του χρόνου μέχρι την αστοχία)

F(t) = Q"(t), (3)

Ποσοστό αποτυχίας

Αυτό το μοντέλο μπορεί επίσης να εφαρμοστεί στην περίπτωση δομικά περιττών μη ανακτήσιμων συστημάτων, η λειτουργία των οποίων δεν περιορίζεται σε σειριακά-παράλληλα κυκλώματα.

4.3.2. Μοντέλο αξιοπιστίας μη επισκευάσιμων τεχνικών συστημάτων σύνθετης δομής.

Εάν η λειτουργία ενός δομικά πλεονάζοντος συστήματος δεν μειωθεί σε μια σειριακή-παράλληλη δομή, τότε για να εκτιμηθεί η αξιοπιστία του είναι απαραίτητο να συνταχθεί ένας πίνακας ευνοϊκών υποθέσεων και να υπολογιστεί το άθροισμα των πιθανοτήτων τους. Οι υπολογιστικές διαδικασίες απλοποιούνται εάν η λειτουργία του συστήματος περιγράφεται από τις συναρτήσεις της λογικής άλγεβρας. Η χρήση λογικών-πιθανοτικών μοντέλων καθιστά δυνατή την επισημοποίηση των υπολογιστικών διαδικασιών και τη σημαντική απλοποίησή τους.

Η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία ενός συστήματος με πολύπλοκη δομή υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο

(5)

όπου P i (t) είναι η πιθανότητα της i-ης ευνοϊκής υπόθεσης, n είναι ο αριθμός των ευνοϊκών υποθέσεων.

Άλλοι δείκτες αξιοπιστίας υπολογίζονται χρησιμοποιώντας τους τύπους ( 1 ) - (4 ).

4.3.3. Μοντέλα αξιοπιστίας αποκατεστημένα δομικά πλεονάζοντα συστήματα.

Το πιο κοινό μοντέλο είναι ο τύπος ουράς. Σε αυτήν την περίπτωση, η ροή των αιτημάτων για σέρβις διαμορφώνεται από συστήματα που απέτυχαν σε μια τυχαία χρονική στιγμή και η αρχή εξυπηρέτησης είναι ένα συνεργείο επισκευής ή το προσωπικό συντήρησης.

Σε αυτό το μοντέλο, είναι δυνατοί διάφοροι κλάδοι υπηρεσιών: με άμεση, αντίστροφη και εκχωρημένη προτεραιότητα. Με άμεση προτεραιότητα, οι συσκευές που απέτυχαν επισκευάζονται με τη σειρά που παραλαμβάνονται για επισκευή· με αντίστροφη προτεραιότητα, η συσκευή που απέτυχε τελευταία συντηρείται πρώτη. Με την εκχωρημένη προτεραιότητα, εκχωρείται εκ των προτέρων η σειρά επισκευής των συσκευών που έχουν αποτύχει.

Το μοντέλο τύπου ουράς σάς επιτρέπει να αναλύετε δομικά πλεονάζοντα συστήματα με διαφορετικό αριθμό σωμάτων υπηρεσίας. Σε αυτή την περίπτωση, το σύστημα μπορεί εύκολα να περιγραφεί με εξισώσεις όπως η ουρά για τη λειτουργία του συστήματος για οποιαδήποτε μέθοδο και μέθοδο πλεονασμού, εάν η αστοχία και οι ροές ανάκτησης είναι οι απλούστερες (μοντέλο Markov). Εάν οι ροές αστοχίας δεν είναι οι απλούστερες (μοντέλο ημι-Markov), τότε η ανάλυση αξιοπιστίας είναι πρακτικά δυνατή μόνο για σχετικά απλές περιπτώσεις πλεονασμού, για παράδειγμα, γενικό πλεονασμό με πολλαπλότητα ακέραιου αριθμού.

Κατά την ανάλυση της αξιοπιστίας πολύπλοκων συστημάτων υψηλής αξιοπιστίας, ο μέσος χρόνος μεταξύ των αστοχιών συνήθως υπερβαίνει σημαντικά τον μέσο χρόνο μέχρι την αποκατάσταση, δηλαδή. Αν πού; - η ένταση ανάκτησης και, στη συνέχεια, η πειθαρχία συντήρησης έχει μικρό αντίκτυπο στην αξιοπιστία του συστήματος.

4.4. Υπολογισμός αξιοπιστίας συστημάτων με δομικό πλεονασμό.

4.4.1. Δείκτες αξιοπιστίας.

Οι δείκτες αξιοπιστίας για μη ανακτήσιμα εφεδρικά συστήματα μπορεί να είναι:

P(t) - πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία με την πάροδο του χρόνου.

T 1 - μέσος χρόνος μεταξύ των αστοχιών (μέσος χρόνος έως την πρώτη αστοχία).

F(t) - ποσοστό αστοχίας (πυκνότητα κατανομής του χρόνου μέχρι την πρώτη αστοχία).

?(t) - ποσοστό αποτυχίας.

Οι δείκτες αξιοπιστίας για αποκατεστημένα πλεονάζοντα συστήματα είναι:

K r (t) είναι η συνάρτηση ετοιμότητας (η πιθανότητα ότι τη στιγμή το σύστημα είναι σε καλή κατάσταση).

Συντελεστής διαθεσιμότητας;

T - χρόνος μεταξύ αποτυχιών.

?(t) - παράμετρος ροής αστοχίας.

Υπάρχουν σαφείς εξαρτήσεις μεταξύ των υποδεικνυόμενων δεικτών αξιοπιστίας τόσο των μη ανακτήσιμων όσο και των ανακτήσιμων συστημάτων, αν και μπορεί να είναι δύσκολο να καθοριστούν για ορισμένους τύπους πλεονασμού. Επομένως, στην πράξη δεν χρειάζεται να υπολογιστεί η αξιοπιστία του συστήματος σύμφωνα με όλους τους δείκτες. Ένας ή δύο δείκτες είναι αρκετοί.

Είναι καταλληλότερο να αξιολογηθεί η αξιοπιστία των περιττών, μη ανακτήσιμων συστημάτων χρησιμοποιώντας την πιθανότητα P(t). Αυτός ο δείκτης σας επιτρέπει να αξιολογήσετε πλήρως την αξιοπιστία, είναι αρκετά σαφές και σχετικά εύκολο να υπολογιστεί για τις κύριες μεθόδους και μεθόδους πλεονασμού που φαίνονται στο Σχήμα. 1 .

Το MTBF T 1 δεν θα πρέπει να χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της αξιοπιστίας πλεονάζοντων συστημάτων για τους ακόλουθους λόγους:

Ο νόμος της κατανομής του χρόνου μέχρι την πρώτη αστοχία ενός πλεονάζοντος συστήματος είναι πολλαπλών παραμέτρων. Σε αυτή την περίπτωση, η μαθηματική προσδοκία T 1 μιας τυχαίας μεταβλητής - ο χρόνος μέχρι την πρώτη αποτυχία - δεν αξιολογεί πλήρως την ίδια την τυχαία μεταβλητή.

Το T 1 είναι ένας ολοκληρωμένος δείκτης και υπολογίζεται με τον τύπο

από το οποίο φαίνεται ότι η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία είναι ενσωματωμένη σε όλο τον άξονα του χρόνου. Εάν το σύστημα έχει σχεδιαστεί για μικρό χρόνο λειτουργίας t, τότε ο τύπος ( 1 ) δεν το λαμβάνει υπόψη.

Η συχνότητα αστοχίας F(t) και η ένταση αστοχίας;(t) δεν είναι επαρκώς σαφείς· δεν περιλαμβάνονται σε άλλους γενικότερους δείκτες συστημάτων, όπως η απόδοση, η ποιότητα, επομένως αυτοί οι δείκτες χρησιμοποιούνται ως βοηθητικοί δείκτες στους υπολογισμούς αξιοπιστίας.

Συνιστάται να αξιολογείται η αξιοπιστία των περιττών ανακτήσιμων συστημάτων με τη συνάρτηση ετοιμότητας K r (t) ή τον συντελεστή διαθεσιμότητας Kg. Η πρώτη χρησιμοποιείται για την αξιολόγηση της αξιοπιστίας των πλεονάζοντων συστημάτων με σύντομο χρόνο λειτουργίας, η δεύτερη - με μεγάλη χρόνος λειτουργίας. Για να αναλύσετε την αξιοπιστία των περιττών, ανακτήσιμων συστημάτων μακροχρόνιας χρήσης, μπορείτε επίσης να χρησιμοποιήσετε το μέσο χρόνο μεταξύ των βλαβών.

Τα πολύπλοκα συστήματα λειτουργούν συνήθως σε διαφορετικούς τρόπους λειτουργίας. Σε μια λειτουργία μπορεί να μην επιτρέπουν επισκευή, σε μια άλλη μπορεί να επισκευάζονται. Κατά την εκτέλεση ορισμένων λειτουργιών, το σύστημα μπορεί να μην είναι περιττό, ενώ όταν εκτελεί άλλες λειτουργίες, μπορεί να είναι δομικά περιττό. Για παράδειγμα, το σύστημα ελέγχου ενός αεροσκάφους εν πτήσει πρακτικά δεν επισκευάζεται, αλλά μετά την προσγείωση είναι πλήρως ανακτήσιμο. Σε τέτοιες περιπτώσεις, η ανάλυση αξιοπιστίας θα πρέπει να πραγματοποιείται χρησιμοποιώντας πολλαπλά κριτήρια. Για παράδειγμα, στην περίπτωση ενός συστήματος ελέγχου αεροσκάφους, από την πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία κατά τη διάρκεια της πτήσης και από τον παράγοντα διαθεσιμότητας. Δεδομένου ότι όλοι οι δείκτες αξιοπιστίας έχουν σαφείς εξαρτήσεις μεταξύ τους, υπάρχει ένα από τα πολλά κριτήρια, η ικανοποίηση του οποίου οδηγεί στην παροχή όλων των δεικτών αξιοπιστίας.

Στα πολυκριτηριακά συστήματα, συνιστάται η χρήση γενικευμένων κριτηρίων. Στην περίπτωση ενός συστήματος ελέγχου αεροσκάφους, ένα γενικό κριτήριο αξιοπιστίας μπορεί να είναι η πιθανότητα ότι το σύστημα ελέγχου είναι έτοιμο για λειτουργία σε οποιαδήποτε αυθαίρετη στιγμή t και δεν θα αποτύχει κατά τη διάρκεια της πτήσης.

4.4.2. Υπολογισμός αξιοπιστίας περιττών μη ανακτήσιμων συστημάτων.

Υπολογισμός της αξιοπιστίας των περιττών συστημάτων που φαίνεται στο Σχ. 1 , πραγματοποιείται σύμφωνα με τους ακόλουθους τύπους.

α) Γενική απόλυση με πάντα ενεργή ρεζέρβα:

(7)

(8)

όπου T 0 είναι ο χρόνος μέχρι την πρώτη αστοχία ενός μη πλεονάζοντος συστήματος.

P(t) είναι η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία κατά τη διάρκεια του χρόνου t ενός μη πλεονάζοντος συστήματος. m - αναλογία κράτησης.

β) Γενική κράτηση με αντικατάσταση:

(9)

(10)

Οπου? - ποσοστό αστοχίας μιας μη περιττής συσκευής.

γ) Ξεχωριστή πλεονασμός με πάντα ενεργή ρεζέρβα:

(11)

όπου P i (t) είναι η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία κατά τη διάρκεια του χρόνου t ενός στοιχείου του i-ου πλεονάζοντος κόμβου. m - αριθμός δεσμευμένων κόμβων.

δ) Ξεχωριστή κράτηση με αντικατάσταση:

(12)

Η ανάλυση αξιοπιστίας των περιττών μη ανακτήσιμων συσκευών με μικτούς τύπους πλεονασμού πραγματοποιείται επίσης χρησιμοποιώντας τύπους. Για τις περιπτώσεις που το δομικό διάγραμμα λειτουργίας ανάγεται σε τύπο παράλληλου σειράς, μπορούν να ληφθούν χρησιμοποιώντας τα γνωστά θεωρήματα της πρόσθεσης και του πολλαπλασιασμού των πιθανοτήτων και τον τύπο της συνολικής πιθανότητας.

Εάν η λειτουργία του συστήματος δεν μειωθεί σε ένα σειριακό παράλληλο κύκλωμα, τότε η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία θα πρέπει να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας τον τύπο

όπου P i (t) είναι η πιθανότητα της i-ης ευνοϊκής υπόθεσης.

N είναι ο αριθμός των ευνοϊκών υποθέσεων.

Για να περιγράψουμε τη λειτουργία του συστήματος σε αυτή την περίπτωση και να υπολογίσουμε το P(t), είναι σκόπιμο να χρησιμοποιηθούν λογικές-πιθανοτικές μέθοδοι.

4.4.3. Υπολογισμός της αξιοπιστίας των αποκατασταμένων πλεονασματικών συστημάτων.

Οι τύποι υπολογισμού για τη λήψη δεικτών K g (t), K g και T μπορούν να ληφθούν μόνο για απλές περιπτώσεις πλεονασμού με περιορισμένη πολλαπλότητα m c. Γενικά, χρησιμοποιείται ένα μοντέλο ουράς. Η μέθοδος υπολογισμού είναι η εξής.

1. Συντάσσεται δομικό διάγραμμα υπολογισμού αξιοπιστίας. Υποδεικνύονται τα ποσοστά αστοχίας και τα ποσοστά ανάκτησης κάθε συσκευής.

2. Κατασκευάζεται ένα γράφημα των καταστάσεων του συστήματος λαμβάνοντας υπόψη την καθορισμένη πειθαρχία συντήρησης.

3. Καταρτίζεται σύστημα διαφορικών εξισώσεων τύπου ουράς.

4. Το σύστημα των εξισώσεων λύνεται σε υπολογιστή με τη χρήση τυπικών προγραμμάτων.

Στην περίπτωση που ο αριθμός των καταστάσεων του συστήματος είναι πολύ μεγάλος (πολλές εκατοντάδες ή περισσότερες), η παρουσιαζόμενη μέθοδος δεν επιτρέπει σε κάποιον να βρει δείκτες αξιοπιστίας με την απαιτούμενη ακρίβεια. Σε τέτοιες περιπτώσεις, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε μία από τις ακόλουθες τεχνικές:

α) ενοποίηση (διεύρυνση) των κρατών του συστήματος·

β) συνδυασμό μονοπατιών του γραφήματος κατάστασης.

γ) συντόμευση του γραφήματος κατάστασης.

Αυτές οι τεχνικές καθιστούν δυνατή την αξιολόγηση της αξιοπιστίας ενός πολύπλοκου συστήματος από πάνω και κάτω.

Η ακόλουθη τεχνική μπορεί επίσης να είναι αποτελεσματική.

1. Συντάσσεται δομικό διάγραμμα υπολογισμού αξιοπιστίας.

2. Το σχήμα χωρίζεται σε ξεχωριστά ανεξάρτητα τμήματα αποκατάστασης.

3. Γραφήματα καταστάσεων κατασκευάζονται για όλες τις ανεξάρτητες ενότητες.

4. Για κάθε ένα από τα τμήματα συντάσσεται σύστημα διαφορικών εξισώσεων τύπου ουράς.

5. Ένα σύστημα εξισώσεων λύνεται σε υπολογιστή και οι δείκτες αξιοπιστίας K g (t), K g και T βρίσκονται για μεμονωμένες ανεξάρτητες ενότητες.

6. Οι δείκτες αξιοπιστίας συστήματος υπολογίζονται χρησιμοποιώντας γνωστούς δείκτες αξιοπιστίας τμημάτων χρησιμοποιώντας τους τύπους

(14)

όπου K g i είναι ο παράγοντας διαθεσιμότητας του i-ου ανεξάρτητου τμήματος.

T i - χρόνος μεταξύ αστοχιών του i-ου ανεξάρτητου τμήματος.

K είναι ο αριθμός των ανεξάρτητων τμημάτων.

Εάν ο μέσος χρόνος του συστήματος μεταξύ των αστοχιών υπερβαίνει σημαντικά τον μέσο χρόνο αποκατάστασης, τότε . Όταν μπορούμε να υποθέσουμε ότι η προτεραιότητα της συντήρησης δεν έχει ουσιαστικά καμία επίδραση στην αξιοπιστία ενός πολύπλοκου συστήματος. Είναι λοιπόν λογικό να υποθέσουμε ότι η συντήρηση του συστήματος πραγματοποιείται με αντίστροφη προτεραιότητα.

Με αυτόν τον κλάδο υπηρεσιών, η λειτουργία ενός πολύπλοκου συστήματος περιγράφεται από ένα γράφημα τύπου δέντρου και η λύση μπορεί να ληφθεί με τη μορφή αναλυτικών εκφράσεων. Για μεγάλο αριθμό καταστάσεων, η λύση μπορεί να ληφθεί με αριθμητικές μεθόδους χρησιμοποιώντας υπολογιστή.

4.5. Επιλογή δομής συστήματος για δεδομένες απαιτήσεις αξιοπιστίας.

Κατά την επιλογή μιας δομής συστήματος που ικανοποιεί τις απαιτήσεις αξιοπιστίας, θα πρέπει να χρησιμοποιηθεί η αρχή της ίσης αντοχής του συστήματος με την έννοια της αξιοπιστίας του. Με βάση αυτή την αρχή, εξίσου πολύπλοκα μέρη του συστήματος θα πρέπει να είναι εξίσου αξιόπιστα. Από αυτό προκύπτει ότι εάν ένα σύστημα δεν πληροί τις απαιτήσεις αξιοπιστίας, τότε είναι απαραίτητο να βελτιωθεί πρώτα η αξιοπιστία των λιγότερο αξιόπιστων τμημάτων του συστήματος. Σε αυτή την περίπτωση, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη οι περιορισμοί στη φυσική σκοπιμότητα των τύπων και των μεθόδων κράτησης.

Η δομή του συστήματος που λαμβάνεται με αυτόν τον τρόπο δεν θα είναι η βέλτιστη όσον αφορά το βάρος, το κόστος και τις διαστάσεις. Για να αποκτήσετε μια βέλτιστη δομή, είναι απαραίτητο να διαμορφωθεί και να λυθεί ένα πρόβλημα βελτιστοποίησης. Αυτό το πρόβλημα μειώνεται σε ένα βέλτιστο πρόβλημα κράτησης με περιορισμούς στη φυσική σκοπιμότητα.

Όταν επιλέγετε μια πλεονάζουσα δομή συστήματος κατά τη διαδικασία σχεδιασμού, είναι χρήσιμο να λάβετε υπόψη τις ακόλουθες οδηγίες.

1. Το κέρδος στην αξιοπιστία του συστήματος για κάθε τύπο δομικού πλεονασμού είναι υψηλότερο, όσο πιο αξιόπιστες είναι οι συσκευές περιττές. Από αυτή την κύρια αντίφαση του δομικού πλεονασμού προκύπτει ότι η χρήση του είναι σκόπιμη στην περίπτωση που γίνονται αποδεκτές όλες οι άλλες μέθοδοι αύξησης της αξιοπιστίας στοιχείων και συσκευών ενός πολύπλοκου συστήματος.

2. Το μεγαλύτερο κέρδος στην αξιοπιστία προέρχεται από την ολισθαίνουσα κράτηση, στη συνέχεια διαχωρισμό με αντικατάσταση, ξεχωριστή με πάντα ενεργή ρεζέρβα και τέλος γενική, ξεχωριστή και γενική με αντικατάσταση. Αυτή η δήλωση είναι αληθής χωρίς να λαμβάνεται υπόψη η φυσική σκοπιμότητα του δομικού πλεονασμού, η οποία απαιτεί πρόσθετες τεχνικές συσκευές. Για παράδειγμα, ο συρόμενος πλεονασμός απαιτεί παρόμοια στοιχεία του κύριου συστήματος και συνεχή παρακολούθηση της κατάστασής τους, η οποία μπορεί να διασφαλιστεί μόνο με τη βοήθεια μηχανών ελέγχου και επικοινωνίας. Τέτοια μηχανήματα μπορεί να είναι αρκετά περίπλοκα και αναξιόπιστα και οι κυλιόμενες κρατήσεις μπορεί να είναι λιγότερο αποτελεσματικές από άλλους τύπους.

Με ξεχωριστό δομικό πλεονασμό με πάντα ενεργό απόθεμα, μπορεί να είναι δύσκολο να διασφαλιστεί η σταθερότητα των χαρακτηριστικών εξόδου του συστήματος. Τα χαρακτηριστικά εξόδου σε περίπτωση αστοχίας του κύριου ή του εφεδρικού στοιχείου μπορεί να αλλάξουν τόσο πολύ ώστε να προκύψει αστοχία συστήματος. Όλα αυτά πρέπει να ληφθούν υπόψη κατά την επιλογή του τύπου κράτησης. Μια λογική επιλογή του τύπου του δομικού πλεονασμού μπορεί να γίνει μόνο ως αποτέλεσμα μιας συγκριτικής ανάλυσης των πιθανών επιλογών.

3. Για να αυξηθεί η αξιοπιστία σύνθετων μη ανακτήσιμων συστημάτων που έχουν σχεδιαστεί να λειτουργούν για σύντομο χρονικό διάστημα (αρκετές ώρες), η πιο αποτελεσματική μέθοδος διασφάλισης αξιοπιστίας είναι ο πλεονασμός με πάντα ενεργό αντίγραφο ασφαλείας. Επιπλέον, σε μεγάλο αριθμό περιπτώσεων αρκεί η προστασία του συστήματος από μία μόνο αστοχία, δηλ. εφαρμόστε διαίρεση διπλασιασμού. Συστήματα αυτού του τύπου μπορεί να είναι συστήματα ελέγχου αεροσκαφών, συστήματα προστασίας κ.λπ.

4. Σε πολύπλοκα συστήματα με υψηλό ποσοστό αστοχίας, καθώς και σε διάφορα συστήματα μέτρησης, είναι χρήσιμο να χρησιμοποιείται κλασματικός πλεονασμός, που συνήθως υλοποιείται με χρήση κυκλωμάτων αντιστοίχισης («ψηφοφορίας»), για αύξηση της αξιοπιστίας.

5. Για να αυξήσετε την αξιοπιστία των συστημάτων που έχουν αποκατασταθεί, είναι προτιμότερο να υπάρχει πλεονασμός με δυνατότητα επαναφοράς συσκευών που έχουν αποτύχει χωρίς να τερματιστεί η λειτουργία του συστήματος. Ταυτόχρονα, ο πιο αποτελεσματικός τρόπος για να αυξηθεί η αξιοπιστία είναι να μειωθεί ο χρόνος ανάκτησης των αποτυχημένων στοιχείων.

5 . ΕΠΙΛΟΓΗ ΤΡΟΠΩΝ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΩΝ ΠΡΟΣΩΡΙΝΗΣ ΚΡΑΤΗΣΗΣ

5.1. Βασικές μέθοδοι και μέθοδοι προσωρινής κράτησης.

5.1.1. Αυξημένος χρόνος λειτουργίας του συστήματος.

Το σύστημα έχει μια στοχευόμενη ημερομηνία Τ για την ολοκλήρωση μιας συγκεκριμένης εργασίας. Το χρονικό διάστημα μεταξύ της στιγμής λήψης της εργασίας t o και της ημερομηνίας στόχου T της ολοκλήρωσής της είναι ο χρόνος λειτουργίας του συστήματος t = T - t o. Η υπέρβαση του χρόνου λειτουργίας t σε σχέση με τον ελάχιστο απαιτούμενο συνιστά μη ανανεώσιμο χρονικό απόθεμα t p = t - t z. Εάν ο όγκος της εργασίας κατά τη διάρκεια μιας εργασίας μπορεί να υπολογιστεί εκ των προτέρων, τότε ο χρόνος χαλάρωσης είναι μια γνωστή ποσότητα. Εάν η ποσότητα της εργασίας είναι άγνωστη και είναι μια τυχαία μεταβλητή, τότε ο χρόνος χαλάρωσης θα είναι μια τυχαία μεταβλητή. Η αύξηση του χρόνου λειτουργίας βελτιώνει τα πιθανολογικά χαρακτηριστικά της ολοκλήρωσης της εργασίας, αλλά μειώνει την πραγματική παραγωγικότητα. Οι απώλειες που συνδέονται με αυτό θα γίνουν το κόστος διασφάλισης της αξιοπιστίας, το οποίο θα πρέπει να συγκριθεί με το κόστος του εφεδρικού εξοπλισμού για δομικό πλεονασμό.

5.1.2. Αύξηση της παραγωγικότητας.

Εάν η απόδοση του συστήματος C o είναι τέτοια ώστε η προγραμματισμένη ποσότητα εργασίας να ολοκληρώνεται ακριβώς εντός του εκχωρημένου χρόνου λειτουργίας t, τότε δεν υπάρχει αποθεματικός χρόνος. Εάν αυξήσετε την παραγωγικότητα κατά το ποσό DC = С o - С, τότε ο ίδιος όγκος της εργασίας μπορεί να ολοκληρωθεί σε χρόνο t z = tC / С o, και στη συνέχεια ο υπόλοιπος χρόνος t р = t - t z = tDC / С o σχηματίζει αποθεματικό χρόνου. Το κόστος πλεονασμού σχετίζεται με ατελή χρήση της ονομαστικής χωρητικότητας και πιθανή αύξηση της συνολικής ροής αστοχιών στοιχείων.

5.1.3. Πολυκαναλική σύνδεση στοιχείων.

Πολλά δομικά στοιχεία του συστήματος, καθένα από τα οποία έχει χωρητικότητα C, μπορούν να συνδεθούν παράλληλα για να εκτελέσουν μια κοινή εργασία. Υπάρχουν δύο τύποι παράλληλων συνδέσεων. Με μια εφεδρική σύνδεση, ορισμένα από τα στοιχεία, που ονομάζονται κύρια, περιλαμβάνονται σε χρήσιμη εργασία και παρέχουν στο σύστημα κάποια απόδοση. Το άλλο μέρος των στοιχείων, που ονομάζεται εφεδρικά, προορίζεται για τη διατήρηση της λειτουργίας του συστήματος και τη σταθεροποίηση της ονομαστικής απόδοσης σε επίπεδο C. Τα αποθεματικά στοιχεία περιλαμβάνονται σε χρήσιμη εργασία μετά την αστοχία των κύριων στοιχείων. Ένας άλλος τύπος παράλληλης σύνδεσης είναι μια σύνδεση πολλαπλών καναλιών, στην οποία όλα τα λειτουργικά στοιχεία εκτελούν χρήσιμη εργασία, αυξάνοντας την απόδοση του συστήματος. Το αποθεματικό παραγωγικότητας δημιουργεί ένα απόθεμα χρόνου. Τα πολυκαναλικά συστήματα περιλαμβάνουν αυτόματες γραμμές πολλαπλών νημάτων στη μηχανολογία, συστήματα μεταφοράς με αγωγούς πολλαπλών νημάτων στον ενεργειακό τομέα, συστήματα υπολογιστών πολλαπλών επεξεργαστών, συστήματα επικοινωνίας πολλαπλών καναλιών, συστήματα μέτρησης πολλαπλών καναλιών.

Η απόδοση ενός συστήματος με m λειτουργικά κανάλια καθορίζεται από τον τύπο C o = K m mc, όπου Km είναι ο συντελεστής παραλληλισμού, ο οποίος λαμβάνει υπόψη τις εγγενείς απώλειες παραγωγικότητας για την οργάνωση παράλληλης εργασίας και την προσαρμοστικότητα της εργασίας στην παραλληλοποίηση ( 1 / m; K m; 1). Η μέγιστη ποσότητα εργασίας που μπορεί να ολοκληρωθεί σε επιχειρησιακό χρόνο t είναι ίση με V m = C o t. Εάν ο όγκος της εργασίας V< V m , то образуется резерв времени t р = t (1 - V / V m).

Εάν V / V m > (m - 1) K m-1 / mK m, τότε κανένα από τα στοιχεία παράλληλης εργασίας δεν μπορεί να αφαιρεθεί από το σύστημα για όλη τη διάρκεια της εργασίας, ακόμα κι αν τα άλλα λειτουργούν άψογα. Αυτό είναι ένα από τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα που διακρίνει μια πολυκαναλική σύνδεση από μια εφεδρική.

5.1.4. Δημιουργία αποθεμάτων προϊόντων σε μονάδες αποθήκευσης.

Σε συστήματα των οποίων το κύριο κριτήριο απόδοσης είναι η άφιξη τελικών προϊόντων στην έξοδο με δεδομένο ρυθμό, μπορούν να χρησιμοποιηθούν ενδιάμεσες ή εξόδου συσκευές αποθήκευσης προϊόντων για την αύξηση της αξιοπιστίας. Βλάβες οποιωνδήποτε συσκευών που βρίσκονται μεταξύ της εισόδου του συστήματος και μιας συσκευής αποθήκευσης που περιέχει μια προμήθεια προϊόντων δεν οδηγούν σε αστοχία συστήματος έως ότου εξαντληθούν τα αποθέματα σε όλες τις συσκευές αποθήκευσης μεταξύ της συσκευής που έχει αποτύχει και της εξόδου του συστήματος. Εάν είναι εγκατεστημένη μόνο μία μονάδα στο σύστημα στην έξοδο του συστήματος, τότε δημιουργείται ένα χρονικό απόθεμα ίσο με το χρονικό διάστημα κατά το οποίο η έλλειψη προϊόντων εξόδου λόγω βλάβης μπορεί να αντισταθμιστεί από τα αποθέματα στη μονάδα δίσκου. Ένα τέτοιο αποθεματικό, ως προς τον βαθμό επιρροής στην αξιοπιστία του συστήματος, είναι ισοδύναμο με το γενικό μη ανανεώσιμο απόθεμα χρόνου που συζητήθηκε στην παράγραφο. 5.1.1 . Το απόθεμα προϊόντων στην ενδιάμεση αποθήκευση δημιουργεί ένα απόθεμα για μια ομάδα συσκευών που βρίσκονται μεταξύ του χώρου αποθήκευσης και της εισόδου του συστήματος. Γι' αυτό λέγεται ομαδική εφεδρεία.

Το υποσύστημα που βρίσκεται μεταξύ της εισόδου ενός διαδοχικού συστήματος και της πλησιέστερης μονάδας δίσκου, μεταξύ γειτονικών ηλεκτροκινητήρων, μεταξύ της τελευταίας ενδιάμεσης μονάδας και της εξόδου του συστήματος ονομάζεται φάση ή τμήμα του συστήματος. Ένα σύστημα που περιέχει τουλάχιστον μία ενδιάμεση συσκευή αποθήκευσης ονομάζεται πολυφασικό (πολλαπλών τμημάτων). Κάθε φάση μπορεί να είναι μονοκάναλη ή πολυκάναλη. Παραλλαγές δομών πολυφασικών συστημάτων φαίνονται στο Σχ. 2 .

Η αναπλήρωση γίνεται με έναν από τους τρεις τρόπους:

Λόγω περιοδικών εξωτερικών παραδόσεων προϊόντων.

Λόγω του αποθεματικού απόδοσης φάσης εισόδου.

Σε περίπτωση αστοχιών της φάσης εξόδου λόγω παραλαβής προϊόντων από τη φάση εισόδου.

Το κόστος κράτησης σχετίζεται με την εγκατάσταση μονάδων δίσκου, την αποθήκευση αποθεμάτων σε αυτά, τη συντήρηση των μονάδων δίσκου και την προσωρινή εξαίρεση των προϊόντων που αποτελούν το απόθεμα από τον κύκλο παραγωγής.

Ρύζι. 2. Παραλλαγές δομών πολυφασικών συστημάτων.

Ρύζι. 3. Αναδρομική κατασκευή κατασκευών πολυκαναλικών πολυφασικών συστημάτων

5.1.5. Δημιουργία λειτουργικής αδράνειας συστημάτων.

Η λειτουργική αδράνεια έγκειται στο γεγονός ότι όταν μεμονωμένα στοιχεία αποτυγχάνουν, η αλλαγή στην κατάσταση του συστήματος, που καθορίζεται από το σύνολο των παραμέτρων εξόδου και αντιπροσωπεύεται από ένα σημείο στον πολυδιάστατο χώρο των επιτρεπόμενων τιμών παραμέτρων, η μετάβαση σε μια νέα σταθερή κατάσταση κάνει δεν συμβαίνει αμέσως, αλλά σε μια ορισμένη πεπερασμένη ταχύτητα. Εάν η τελική κατάσταση είναι μη λειτουργική, τότε κατά τη μετάβαση σε μια νέα κατάσταση, το όριο της περιοχής λειτουργικότητας διασχίζεται, ερμηνευόμενο ως αποτυχία συστήματος. Το χρονικό διάστημα από τη στιγμή που ένα στοιχείο αποτυγχάνει να εμφανιστεί έως ότου το σύστημα αποτύχει σχηματίζει έναν χρόνο δέσμευσης. Η ποσότητα του αποθεματικού χρόνου μπορεί να ρυθμιστεί με τεχνικά μέσα, ιδίως με την καταστολή εξωτερικών διαταραχών που οδηγούν σε αλλαγές στις παραμέτρους εξόδου του συστήματος, χρησιμοποιώντας αλγόριθμους λειτουργίας ανθεκτικούς στο θόρυβο, αλλαγή (διευκόλυνση) του τρόπου λειτουργίας, φιλτράρισμα στοιχείων υψηλής συχνότητας της κίνησης του συστήματος, ενεργοποιώντας διορθωτικές ενέργειες που μειώνουν τον ρυθμό μεταβολής των παραμέτρων ή αυξάνοντας το μήκος της τροχιάς κίνησης εντός της περιοχής απόδοσης. Επομένως, η δημιουργία ενός αποθεματικού χρόνου απαιτεί συγκεκριμένο κόστος υλικού και πιο ευέλικτο έλεγχο της λειτουργίας του συστήματος. Αυτά τα κόστη μπορούν να συγκριθούν με τα έξοδα άλλων τύπων και μεθόδων κράτησης. Η πιο αποτελεσματική εφαρμογή αυτής της μεθόδου είναι σε συστήματα ελέγχου για συνεχείς τεχνολογικές διεργασίες, συστήματα παροχής θερμότητας, θερμική σταθεροποίηση, υποστήριξη ζωής, μηχανικά συστήματα με σταδιακές παραμετρικές βλάβες κ.λπ. Το απόθεμα χρόνου μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την εξάλειψη αστοχίας στοιχείου. Εάν μια αστοχία εξαλειφθεί πριν από τη λήξη του αποθεματικού χρόνου, δεν μετατρέπεται σε αστοχία συστήματος, γεγονός που διασφαλίζει τη διαλογή της ροής των αστοχιών και την αύξηση της αξιοπιστίας.

5.1.6. Χρήση περιόδων αδράνειας του συστήματος και των επιμέρους συσκευών του για την αποκατάσταση τεχνικών χαρακτηριστικών. Η μερική φόρτωση συστήματος είναι ένας τύπος δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας φορτίου. Οι περίοδοι αδράνειας χρησιμοποιούνται ως απόθεμα χρόνου για την αποκατάσταση της λειτουργικότητας, την εκτέλεση διαδικασιών ελέγχου και την επαναφορά των αποθεμάτων σε τυπικά επίπεδα. Δεδομένου ενός συγκεκριμένου τρόπου λήψης αιτημάτων για εργασία, η αξία του αποθεματικού χρόνου εξαρτάται επίσης από την απόδοση του συστήματος. Μπορείτε να αυξήσετε περαιτέρω τον χρόνο δέσμευσης χρησιμοποιώντας παράλληλες συνδέσεις στοιχείων.

5.1.7. Μικτές μέθοδοι. Όλες οι μέθοδοι κράτησης ώρας που αναφέρονται προηγουμένως μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε διάφορους συνδυασμούς. Οι πιο συχνά χρησιμοποιούμενες μέθοδοι είναι:

Αύξηση της παραγωγικότητας και δημιουργία λειτουργικής αδράνειας.

Σύνδεση πολλαπλών καναλιών και δημιουργία αποθεμάτων προϊόντων.

Αυξήστε την παραγωγικότητα και επωφεληθείτε από τις περιόδους αδράνειας.

Στην πρώτη και στη δεύτερη μέθοδο, δημιουργείται στα συστήματα ένα συνδυασμένο απόθεμα χρόνου με μη ανανεώσιμα και ανανεωμένα εξαρτήματα. Με την τρίτη μέθοδο, δημιουργείται επίσης ένα συνδυασμένο χρονικό απόθεμα, αλλά το αναπληρωμένο τμήμα χρησιμοποιείται μόνο σε παύσεις μεταξύ των διαστημάτων εκτέλεσης εργασιών.

5.2. Μέθοδοι για την αύξηση της αποτελεσματικότητας του αποθεματικού χρόνου.

5.2.1. Βελτιωμένη συντηρησιμότητα. Η μείωση του χρόνου αποκατάστασης σάς επιτρέπει να αυξήσετε τον μέσο αριθμό των ανακτήσεων που πραγματοποιήθηκαν κατά τη διάρκεια του χρόνου χαλάρωσης και την πιθανότητα ανάκτησης κατά τη διάρκεια του χρόνου χαλάρωσης. Αντίστοιχα, ο αριθμός των αστοχιών παραβολής αυξάνεται και όλοι οι δείκτες αξιοπιστίας αυξάνονται.

5.2.2. Μείωση του μεριδίου των αποσβεστούμενων αστοχιών και της αξίας του υποτιμούμενου χρόνου λειτουργίας.

Η υποτίμηση του χρόνου λειτουργίας συμβαίνει λόγω των μη αναστρέψιμων αρνητικών συνεπειών των αστοχιών, οδηγώντας σε απώλεια κάποιας ποιότητας από το αντικείμενο (αντικείμενο) επεξεργασίας (ελαττώματα στη μηχανική κατεργασία εξαρτημάτων, παραβίαση της τεχνολογίας τήξης μετάλλων, μη ανιχνεύσιμη παραμόρφωση πληροφοριών). Η απόσβεση της εργασίας έχει ως αποτέλεσμα την ανάγκη επανάληψης του συνόλου ή μέρους της εργασίας. Ο χρόνος που απαιτείται για αυτό αφαιρείται από τον χρόνο φύλαξης, μειώνοντας την αποτελεσματικότητα του αποθεματικού χρόνου. Για τη μείωση του ποσοστού των ακυρωμένων αστοχιών, χρησιμοποιούνται διάφορα μέσα προστασίας: παγίδες για σφάλματα στην επεξεργασία πληροφοριών, αποτροπή της ανεξέλεγκτης διάδοσης των συνεπειών της παραμόρφωσης των πληροφοριών. μπλοκάρισμα συσκευών που αποτρέπουν μηχανική βλάβη στους κόμβους που υποβάλλονται σε επεξεργασία. συσκευές για την εναλλαγή τρόπων λειτουργίας σε αυτοματοποιημένα συστήματα ελέγχου διεργασιών, μεταφέροντας την τεχνολογική διαδικασία σε αποδεκτή κατάσταση μη έκτακτης ανάγκης σε περίπτωση αστοχιών στον εξοπλισμό ελέγχου. Για να μειωθεί ο αποσβεσμένος χρόνος λειτουργίας, δημιουργούνται σημεία ελέγχου σε συστήματα πληροφοριών και υπολογιστών, από τα οποία είναι δυνατή η επανάληψη του τρέχοντος σταδίου εργασίας. Όταν μια εργασία χωρίζεται σε μεγάλο αριθμό σταδίων, ο αποσβεσμένος χρόνος λειτουργίας μπορεί να μειωθεί αρκετές φορές.

5.2.3. Οργάνωση αλληλοβοήθειας και εναλλαξιμότητας καναλιών σε πολυκαναλικό σύστημα.

Η απλούστερη μορφή οργάνωσης της εργασίας ενός πολυκαναλικού συστήματος είναι να διαιρεθεί η συνολική εργασία σε πολλά αυτόνομα μέρη που εκτελούνται από ξεχωριστά κανάλια. Ωστόσο, όταν οι σύνδεσμοι αποτυγχάνουν, η εκτέλεση ενός μέρους μιας εργασίας μπορεί να καθυστερήσει σημαντικά και να καθυστερήσει την ολοκλήρωση ολόκληρης της εργασίας. Ο χρόνος που απαιτείται για την ολοκλήρωση μιας εργασίας μπορεί να μειωθεί με την οργάνωση της αλληλεπίδρασης και της αμοιβαίας βοήθειας μεταξύ των καναλιών. Στη συνέχεια, τα κανάλια που ολοκλήρωσαν το μέρος της εργασίας τους νωρίτερα από άλλα μπορούν να συμμετάσχουν στην ολοκλήρωση ενός άλλου μέρους της εργασίας. Με τέτοια εναλλαξιμότητα καναλιών, κανένα από τα κανάλια που λειτουργούν δεν θα είναι αδρανές μέχρι να ολοκληρωθεί ολόκληρη η εργασία.

5.2.4. Δημιουργία αποτελεσματικών αλγορίθμων για παραλληλισμό εργασιών.

Μια εργασία που εκτελείται διαδοχικά σε ένα σύστημα ενός καναλιού μπορεί να εκτελεστεί σε ένα σύστημα πολλαπλών καναλιών υπό συνθήκες προσωρινού πλεονασμού εάν βρεθεί ένας αποτελεσματικός αλγόριθμος παραλληλοποίησης. Στην πιο ευνοϊκή περίπτωση, ο χρόνος εκτέλεσης της εργασίας μειώνεται αντιστρόφως προς τον αριθμό των καναλιών, ανεξάρτητα από τον αριθμό των καναλιών. Μια τέτοια εργασία ονομάζεται απείρως διαιρετό. Στη λιγότερο ευνοϊκή περίπτωση, όταν δεν είναι δυνατή η δημιουργία παράλληλου αλγόριθμου, ο χρόνος εκτέλεσης της εργασίας δεν μειώνεται σε σύγκριση με ένα μονοκάναλο σύστημα (η περίπτωση μιας αδιαίρετης εργασίας). Όλες οι άλλες περιπτώσεις εμπίπτουν ανάμεσα σε αυτά τα άκρα. Η αποτελεσματικότητα της παραλληλοποίησης εκτιμάται από τον συντελεστή K, ίσο με τον λόγο της διαφοράς μεταξύ των χρόνων εκτέλεσης εργασιών στη λιγότερο ευνοϊκή περίπτωση και όταν χρησιμοποιείται αυτός ο αλγόριθμος προς τη διαφορά στους χρόνους εκτέλεσης εργασιών στις πιο ευνοϊκές περιπτώσεις. Αυτός ο συντελεστής κυμαίνεται από 0 έως 1. Το απόθεμα χρόνου είναι μέγιστο σε K = 1.

5.2.5. Οργάνωση αποτελεσματικής παρακολούθησης και διάγνωσης.

Με περιορισμένη πληρότητα ελέγχου, προκύπτουν περίοδοι κρυφής αστοχίας, καθώς οι αστοχίες που δεν ανιχνεύονται με μέσα ελέγχου εντοπίζονται από δευτερεύουσες εκδηλώσεις με κάποια καθυστέρηση. Αυτές οι περίοδοι μειώνουν το απόθεμα χρόνου. Επιπλέον, η λειτουργία με αποτυχημένο εξοπλισμό μπορεί να οδηγήσει σε απόσβεση του χρόνου λειτουργίας και σε πρόσθετη μείωση του χρόνου αποθεματικού. Η αναξιοπιστία του ελέγχου προκαλεί λανθασμένη ενεργοποίηση διαγνωστικών διαδικασιών και πρόσθετη κατανάλωση του αποθεματικού χρόνου. Από την άλλη πλευρά, η αύξηση της πληρότητας και της αξιοπιστίας του ελέγχου επιτυγχάνεται με τη χρήση πρόσθετων πόρων και προκαλεί μείωση της αξιοπιστίας. Αντίστοιχα, ο συνολικός χρόνος ανάκτησης και η κατανάλωση του αποθεματικού χρόνου αυξάνονται κατά μέσο όρο. Για να αυξηθεί η αποτελεσματικότητα της προσωρινής κράτησης, είναι απαραίτητο να βελτιστοποιηθούν οι παράμετροι των εργαλείων ελέγχου και διάγνωσης. Τότε η συνολική κατανάλωση του αποθεματικού χρόνου θα είναι ελάχιστη.

5.2.6. Βελτιωμένη συντηρησιμότητα.

Ο χρόνος ανάκτησης αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος του δαπανηθέντος αποθεματικού χρόνου σε πολλά συστήματα. Επομένως, η βελτίωση της συντηρησιμότητας ισοδυναμεί με την αύξηση του χρόνου χαλάρωσης. Η αποτελεσματικότητα του backup δεν καθορίζεται από την απόλυτη τιμή του χρόνου χαλάρωσης, αλλά από την αναλογία του προς τον μέσο χρόνο ανάκτησης.

5.2.7. Χρησιμοποιώντας μικτές κρατήσεις. Η κύρια ιδιότητα του πλεονασμού παρατηρείται επίσης σε συστήματα με αποθεματικό χρόνου: το κέρδος στην αξιοπιστία από την εισαγωγή ενός αποθεματικού χρόνου είναι υψηλότερο, τόσο πιο αξιόπιστο είναι το αρχικό σύστημα. Επομένως, για να αυξηθεί η αποτελεσματικότητα της προσωρινής κράτησης, μπορεί να χρησιμοποιηθεί δομική κράτηση. Το συνολικό κέρδος στην αξιοπιστία υπερβαίνει το γινόμενο των κερδών που λαμβάνονται χωριστά και για τους δύο τύπους πλεονασμού.

5.3. Ταξινόμηση συστημάτων με αποθεματικό χρόνου και σχήματα υπολογισμού αξιοπιστίας.

5.3.1. Το κύριο σχήμα ταξινόμησης περιλαμβάνει δύο ομάδες χαρακτηριστικών ταξινόμησης: τον τύπο του νόμου κατανομής και τις δομικές παραμέτρους.

5.3.2. Για να υποδείξετε τον τύπο του νόμου διανομής, χρησιμοποιούνται δύο ψηφία, στα οποία υποδεικνύονται οι νόμοι κατανομής του χρόνου λειτουργίας και του χρόνου ανάκτησης. Για να υποδείξουμε τυπικές κατανομές, χρησιμοποιούνται οι ακόλουθοι συμβολισμοί: M - εκθετική, E - Erlang, N - κανονική, W - Weibull-Gnedenko, D - εκφυλισμένη, ?M - υπερεκθετική, G - pro5.3.3. Ο αριθμός των καναλιών m και ο αριθμός των φάσεων n χρησιμοποιούνται ως δομικές παράμετροι. Σε αυτήν την περίπτωση, μία από αυτές τις παραμέτρους γράφεται σε αγκύλες, υποδεικνύοντας έτσι ποια σύνδεση (παράλληλη ή σειριακή) είναι εξωτερική. Όταν γράφετε m(n), η παράλληλη σύνδεση είναι εξωτερική (Εικ. 3 , α), και όταν γράφετε m(n) - διαδοχική (Εικ. 3 , β).

5.3.4. Κάθε κανάλι κάθε φάσης, με τη σειρά του, μπορεί να έχει μια σειριακή-παράλληλη σύνδεση του τύπου m 1 (n 1) ή (m 1) n 1. Μια κοινή ένδειξη της δομής του συστήματος και της δομής του καναλιού οδηγεί στις εγγραφές: m(n(m 1 (n 1))), m(n((m 1)n 1)), (m(m 1 (n 1) ))n, (m((m 1)n 1))n (Εικ. 3 , γ - ε).

Από το Σχ. 3 είναι σαφές ότι το κύκλωμα m(n((m 1)n 1)) είναι ισοδύναμο με m(nn 1 (m 1)), και το κύκλωμα (m(m 1 (n 1)))n είναι ισοδύναμο με το κύκλωμα (mm 1 (n 1) )n. Εάν είναι απαραίτητο, είναι δυνατή η αναδρομική επιπλοκή της δομής.

5.3.5. Σε κάθε κατηγορία, μπορούν να υποδειχθούν επιπλέον πέντε βοηθητικά χαρακτηριστικά, σύμφωνα με τα οποία σχηματίζονται υποκατηγορίες X 1 X 2 X 3 X 4 X 5. Το ψηφίο X 1 σημαίνει τον τύπο του αποθεματικού χρόνου (0 - μη ανανεώσιμο, 1 - αναπληρώνεται, 2 - συνδυασμένο, 3 - με σύνθετους περιορισμούς), ψηφίο X 2 - τύπος αστοχίας ανάλογα με τις συνέπειες (0 - μη αποσβεστικό, 1 - απόσβεση, 2 - και οι δύο τύποι). Στην κατηγορία Χ 3 καταγράφεται η παρουσία άλλων ειδών πλεονασμού (0 - κανένας άλλος πλεονασμός, 1 - δομικός πλεονασμός, 2 - άλλος). Στην κατηγορία Χ 4, υποδεικνύεται ο τύπος παρακολούθησης απόδοσης που χρησιμοποιείται (0 - συνεχής, 1 - περιοδικός, 2 - μικτή). Η σειρά X 5 αντικατοπτρίζει τον τύπο του φορτίου του συστήματος (0 - συνεχές, 1 - μεταβλητό ή τυχαίο). Όταν οι υποκατηγορίες μεγεθύνονται σε ορισμένες κατηγορίες, ορίζεται το σύμβολο αδιαφορίας X.

Ας εξετάσουμε δύο παραδείγματα σημειώσεων: MM1(1)(00000) - μονοκαναλικό μονοφασικό σύστημα με εκθετικές κατανομές χρόνου λειτουργίας και χρόνου ανάκτησης, μη ανανεώσιμο χρονικό απόθεμα, αστοχίες χωρίς απόσβεση, χωρίς άλλους τύπους πλεονασμού, με συνεχής παρακολούθηση και συνεχής φόρτωση.

Το WE m (1)(22111) είναι ένα πολυκαναλικό μονοφασικό σύστημα με κατανομή χρόνου λειτουργίας Weibull, κατανομή χρόνου ανάκτησης Erlang, συνδυασμένο χρονικό απόθεμα, δύο τύπους αστοχιών, περιοδική παρακολούθηση και τυχαία φόρτωση.

Εάν είναι απαραίτητο, στην κατηγορία X 5, μπορείτε επιπλέον να χρησιμοποιήσετε τους δείκτες ij για να καταγράψετε τον αριθμό των σταδίων της εργασίας (ή τη διάρκεια του σταδίου) και τον τύπο κατανομής του όγκου της εργασίας ή του σταδίου της εργασίας.

5.4. Αρχικά δεδομένα για τον υπολογισμό της αξιοπιστίας και παραμέτρους για επιλογή κατά τη σύνθεση του συστήματος.

Οι ακόλουθες πληροφορίες απαιτούνται ως δεδομένα εισόδου για τον υπολογισμό της αξιοπιστίας.

αυθαίρετη διανομή.

5.4.1. Κριτήρια ταξινόμησης που καταρτίζονται σύμφωνα με τους κανόνες της παραγράφου. 5.3 και έχει τη μορφή GG mn (X 1 X 2 X 3 X 4 X 5).

5.4.2. Χαρακτηριστικά αξιοπιστίας και συντήρησης. Για ένα σύστημα τύπου MM mn, υποδεικνύονται τα διανύσματα L και M των ρυθμών αστοχίας και ανάκτησης, για ένα σύστημα EE mn - δύο σύνολα παραμέτρων κατανομής Erlang: (m i, ? i) και (k i, ? i), . Οι παράμετροι για άλλες κατανομές εισάγονται με παρόμοιο τρόπο.

5.4.3. Απόδοση καναλιού όπου i είναι ο αριθμός φάσης, j είναι ο αριθμός καναλιού. Εάν κάθε κανάλι έχει πολύπλοκη δομή, τότε ο αριθμός των δεικτών και ο αριθμός των στοιχείων του συνόλου αυξάνεται.

5.4.4. Χωρητικότητα αποθήκευσης όπου i είναι ο αριθμός φάσης, j είναι ο αριθμός καναλιού. Συγκεκριμένα, μπορεί να υπάρχει μια συσκευή αποθήκευσης πρακτικά απεριόριστης χωρητικότητας. Στη συνέχεια εισάγετε τη σημειογραφία

5.4.5. Αρχικό γέμισμα δίσκων. Είναι προφανές ότι

5.4.6. Η επιτρεπόμενη χαμηλότερη τιμή της απόδοσης κάθε φάσης είναι C in. Εάν η φάση είναι πολυκαναλική, τότε ο επιτρεπόμενος αριθμός καναλιών m i * ρυθμίζεται έτσι ώστε η φάση να χάσει εντελώς τη λειτουργικότητά της όταν ο αριθμός των λειτουργικών καναλιών είναι μικρότερος από m i *, παρά την ύπαρξη αποθέματος χρόνου.

5.4.7. Μέγιστη επιτρεπόμενη ένταση (ταχύτητα) αναπλήρωσης και κατανάλωσης αποθεμάτων σε δεξαμενές αποθήκευσης και . Μια βλάβη συσκευής στην είσοδο της μονάδας δεν μπορεί να αντιμετωπιστεί πλήρως με τη χρήση αποθεμάτων στη μονάδα δίσκου εάν C ij > q ij . Ομοίως, εάν η απόδοση μιας συσκευής που απέτυχε στην έξοδο της μονάδας δίσκου είναι C ij >? ij, τότε η αναπλήρωση των αποθεμάτων θα γίνει με ένταση; ij, όχι C ij. Αν τότε μιλάνε για απεριόριστη χωρητικότητα αποθήκευσης.

5.4.8. Η τιμή του αποθεματικού χρόνου που αναπληρώνεται άμεσα Στη γενική περίπτωση, ρυθμίζεται ξεχωριστά για κάθε κανάλι κάθε φάσης, αφού λαμβάνονται υπόψη οι συνθήκες υπό τις οποίες συμβαίνει διακοπή της τεχνολογίας εάν καθυστερήσει η αποκατάσταση της λειτουργικότητας. Έτσι, το απόθεμα που αναπληρώνεται άμεσα είναι στοιχείο προς στοιχείο. Αλλά κατ 'αρχήν μπορεί να είναι ότι t qij = t q - όλες οι τιμές είναι ίδιες.

5.4.9. Ο όγκος της εργασίας V s, που καθορίζεται από την ποσότητα του προϊόντος εξόδου που πρέπει να παραχθεί από το σύστημα. Σε πιο σύνθετες περιπτώσεις, αντί για V z, ο όγκος εργασιών καθορίζεται για κάθε στάδιο V z i ή κάθε περίοδο αιχμής και κάθε στάδιο V z ij. Με βάση το δεδομένο V και τις τιμές απόδοσης, μπορείτε να προσδιορίσετε τον ελάχιστο χρόνο που θα χρειαστεί το σύστημα για να ολοκληρώσει την εργασία σε πλήρως λειτουργική κατάσταση. Αυτός ο χρόνος ονομάζεται διάρκεια εργασίας. Εάν ο όγκος εργασίας είναι μια τυχαία μεταβλητή, τότε η συνάρτηση κατανομής όγκου εργασίας D v (V) = P (V 3< V).

5.4.10. Γενικός χρόνος μη αναπλήρωσης εφεδρείας t p ή χρόνος λειτουργίας t. Εάν ο όγκος εργασίας είναι σταθερός και ίσος με V 3, τότε η σχέση t = t 3 + t p ικανοποιείται. Εάν ο όγκος εργασίας είναι τυχαία μεταβλητή, τότε καθορίζεται μία από τις τιμές t p ή t και η άλλη θα είναι επίσης τυχαία μεταβλητή.

5.4.11. Μερίδιο αποσβέσεων. Αυτή η τιμή ορίζεται στη γενική περίπτωση για κάθε στοιχείο του συστήματος και ερμηνεύεται με τέτοιο τρόπο ώστε κάθε αστοχία που παρουσιάζεται είναι πιθανό να υποτιμάται.

5.4.12. Ο βαθμός εναλλαξιμότητας των καναλιών; i, όπου i είναι ο αριθμός φάσης. Με πλήρη εναλλαξιμότητα; i = 1. Ελλείψει εναλλαξιμότητας; i = 0. Γενικά, 0 ? ? εγώ ?1. Στο? Εγώ< 1 часть остатка задания? i t з i может быть выполнена другими работоспособными каналами, а другая часть (1 - ? i t з i) должна быть выполнена именно отказавшим каналом после восстановления работоспособности.

5.4.13. Επιλογές ελέγχου και ανάκτησης:

Πληρότητα ελέγχου υλικού στο j-ο κανάλι της i-ης φάσης (K = 1, εάν οι αστοχίες είναι μη απομειωτικές, K = 2, εάν υποτιμώνται).

Πληρότητα ελέγχου λογισμικού δοκιμής.

t ij - περίοδος μεταξύ των σημείων ελέγχου (σημεία επιστροφής).

t kij - χρόνος που δαπανάται για το σχηματισμό ενός σημείου ελέγχου.

Ij είναι η διάρκεια του σταδίου που ελέγχεται με επαναλαμβανόμενη μέτρηση.

t rij - χρόνος δοκιμής κατά τον έλεγχο λογισμικού.

5.5. Τεχνικές μέθοδοι για την ανάλυση της αξιοπιστίας συστημάτων με αποθεματικό χρόνου.

5.5.1. Οι δείκτες αξιοπιστίας συστημάτων με αποθεματικό χρόνου είναι πιθανοτικά χαρακτηριστικά των ακόλουθων τυχαίων μεταβλητών:

T o (A) - χρόνος λειτουργίας πριν από την αστοχία του συστήματος.

T(A) - χρόνος λειτουργίας του συστήματος έως την αποτυχία.

T p (A) - χρήσιμος χρόνος πριν από την αποτυχία του συστήματος.

T in (t 3) - χρόνος ολοκλήρωσης εργασίας με διάρκεια t 3.

Τ; (t) συνολικός χρόνος λειτουργίας σε δεδομένο χρονικό διάστημα (0, t).

T 1 (t 3) - συνολικός χρόνος διακοπής λειτουργίας πριν την ολοκλήρωση της εργασίας.

Εδώ το Α είναι ένα διάνυσμα παραμέτρων συστήματος που καθορίζουν την τιμή του αποθεματικού χρόνου και τις συνθήκες χρήσης και αναπλήρωσής του. Το συγκεκριμένο περιεχόμενο αυτών των παραμέτρων δίνεται στην παράγραφο. 5.4 . Σε συστήματα με μη αποσβέσεις αστοχίες T(A) = T n (A) και με σταθερή διάρκεια εργασίας T in (t 3) = T 1 (t 3) + t 3.

Ο κύριος δείκτης αξιοπιστίας είναι η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχίες

ισοδύναμο ( 16 ) είναι ορισμοί:

Θεωρώντας ( 18 ), η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αποτυχία ονομάζεται επίσης πιθανότητα ολοκλήρωσης εργασίας.

Άλλοι δείκτες αξιοπιστίας:

πιθανότητα αποτυχίας συστήματος (πιθανότητα αποτυχίας εργασίας, πιθανότητα αποτυχίας λειτουργίας)

ποσοστό αποτυχίας

(20)

μέσος χρόνος για την αποτυχία

(21)

μέσος χρόνος ολοκλήρωσης της εργασίας

παράγοντα διαθεσιμότητας

όπου e είναι η αρχική κατάσταση εκτός λειτουργίας. - αποδεκτός χρόνος αποκατάστασης. T στο (e) - χρόνος ανάκτησης στην αρχική κατάσταση e; E 1 - σύνολο μη λειτουργικών καταστάσεων. δείκτη επιχειρησιακής ετοιμότητας

(24)

όπου P e (t 3 , t p , A) είναι η πιθανότητα ολοκλήρωσης της εργασίας στην αρχική κατάσταση e. E είναι το σύνολο όλων των καταστάσεων του συστήματος.

5.3.2. Μέθοδος υπολογισμού της αξιοπιστίας ενός πολυκαναλικού συστήματος με μη αποσβέσεις αστοχίες.

Όλες οι καταστάσεις του συστήματος χωρίζονται σε υποσύνολα E i, καθένα από τα οποία χαρακτηρίζεται από απόδοση C i και σχετική απόδοση όπου C o είναι η απόδοση σε μια πλήρως λειτουργική κατάσταση. Η λειτουργική διαδικασία ανάγεται σε μια διαδικασία ημι-Markov που καθορίζεται από το σύνολο των συναρτήσεων Рij(t) των πιθανοτήτων μετάβασης από την κατάσταση i στην κατάσταση j. Το σύστημα εκτελεί μια εργασία διάρκειας t 3 παρουσία μη ανανεώσιμου αποθέματος χρόνου t p . Εισαγωγή στις πιθανότητες ( 17 ) δείκτη της αρχικής κατάστασης, συνθέτουμε ένα σύστημα ολοκληρωτικών εξισώσεων

Ο μέσος χρόνος μέχρι την αστοχία προσδιορίζεται από το σύστημα εξισώσεων

(26)

Ο μέσος χρόνος ολοκλήρωσης της εργασίας είναι το άθροισμα της διάρκειας της εργασίας και ο μέσος συνολικός χρόνος αδράνειας πριν την ολοκλήρωση της εργασίας, που προσδιορίζεται από το σύστημα εξισώσεων

Για m = 1 ( 25 ) - (27 ) μεταβείτε στις εξισώσεις για συστήματα μονού καναλιού.

5.5.3. Μέθοδος υπολογισμού της αξιοπιστίας πολυκαναλικών συστημάτων με αστοχίες απόσβεσης.

Στο σύστημα που συζητήθηκε στην προηγούμενη ενότητα, παρουσιάζονται ακυρωτικές αποτυχίες, μετά τις οποίες η εργασία εκτελείται ξανά. Οι αποτυχίες οδηγούν σε μείωση της παραγωγικότητας και σχετίζονται με τη μετάβαση από το σύνολο Ε στο Ε στο +1. Το σύστημα των εξισώσεων έχει τη μορφή

Ο μέσος χρόνος αποτυχίας και ο μέσος χρόνος διακοπής λειτουργίας πριν από την ολοκλήρωση μιας εργασίας βρίσκονται χρησιμοποιώντας τους τύπους:

5.5.4. Μέθοδος υπολογισμού της αξιοπιστίας ενός πολυκαναλικού συστήματος με συνδυασμένο χρόνο δέσμευσης.

Το σύστημα αποτελείται από m κανάλια, καθένα από τα οποία περιλαμβάνει N στοιχεία συνδεδεμένα σε σειρά. Για την ολοκλήρωση μιας εργασίας διάρκειας t 3 , το σύστημα έχει ένα μη ανανεώσιμο χρονικό απόθεμα t p = t - t 3 . Επιπλέον, κάθε στοιχείο στο κανάλι έχει ποσοστό αποτυχίας; i , ο μέσος χρόνος αποκατάστασης και έχει το δικό του άμεσα ανανεωμένο χρονικό απόθεμα t qi , . Ο υπολογισμός της αξιοπιστίας πραγματοποιείται σε δύο στάδια. Στο πρώτο στάδιο, η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία ενός καναλιού υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο

(30)

Στο δεύτερο στάδιο, οι εξισώσεις ( 25 ) - (27 ), όπου E k = e k, δηλ. όλα τα σύνολα έχουν μία κατάσταση και την πιθανότητα μεταβάσεων

Εδώ z είναι ο αριθμός των ομάδων επισκευής. Р к j (t) = 0 για j ? k - 1, k + 1. Για m = 1, οι μέθοδοι που περιγράφονται στις παραγράφους. 5.5.2 - 5.5.4 μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τον υπολογισμό της αξιοπιστίας μονοκαναλικών συστημάτων.

5.5.5. Μέθοδος υπολογισμού της αξιοπιστίας διφασικών μονοκαναλικών συστημάτων με εσωτερικά αποθέματα.

Το σύστημα έχει μια δομή δικτύου και μια ενσωματωμένη συσκευή αποθήκευσης για την αποθήκευση αποθεμάτων προϊόντων. Τα αποθέματα αναπληρώνονται εάν η παραγόμενη ποσότητα υπερβαίνει την ποσότητα που έχει εκδοθεί και καταναλώνονται εάν υπάρχει έλλειψη του παραγόμενου προϊόντος. Η ένταση της αναπλήρωσης και της κατανάλωσης των αποθεμάτων εξαρτάται τόσο από την ονομαστική απόδοση του συστήματος και το πρόγραμμα κατανάλωσης όσο και από την κατάσταση απόδοσης των στοιχείων του συστήματος. Για τον υπολογισμό της αξιοπιστίας, δημιουργείται ένα μοντέλο στο οποίο οι καταστάσεις λαμβάνουν υπόψη τη λειτουργικότητα των στοιχείων και το επίπεδο αποθέματος στη μονάδα δίσκου. Εισάγουμε τις πιθανότητες P i (t) ότι τη στιγμή t το σύστημα βρίσκεται στην i-η κατάσταση, και η αποθήκευση είναι άδεια ή γεμάτη, και την πυκνότητα πιθανότητας P i (t, z) ότι τη στιγμή t το σύστημα βρίσκεται σε η i-η κατάσταση και η μονάδα είναι γεμάτη στο επίπεδο z, 0< z < z 0 , z 0 - емкость накопителя. Эти функции находятся из системы уравнении в частных производных, записанной в векторной форме:

(32)

οριακές συνθήκες: p (t, z o) = c 1 P (t), p (t, 0) = c 2 P (t);

αρχικές συνθήκες: P (0) = P 0, P (0, z) = P 0 (z)

Τα στοιχεία των διανυσμάτων A, B, B 1, c 1, c 2 είναι σταθεροί αριθμοί και χαρακτηρίζουν την αξιοπιστία των στοιχείων του συστήματος και την απόδοση του συστήματος σε διάφορες καταστάσεις.

Κατά την εύρεση της πιθανότητας λειτουργίας χωρίς αστοχία, το σύστημα των εξισώσεων ( 32 ) συντάσσεται μόνο για λειτουργικές καταστάσεις. Λύση ( 32 ) σας επιτρέπει να βρείτε την επιθυμητή πιθανότητα:

(33)

όπου τα E 01 και E 02 είναι υποσύνολα λειτουργικών καταστάσεων με όριο και ενδιάμεσο γέμισμα του ηλεκτροκινητήρα.

Κατά τον υπολογισμό του παράγοντα διαθεσιμότητας της εξίσωσης ( 32 ) αποτελούνται για όλες τις καταστάσεις συστήματος, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που δεν λειτουργούν. Σε μεγάλο t, οι παράγωγοι χρόνου εξαφανίζονται και στις οριακές συνθήκες, οι πιθανότητες στις δεξιές πλευρές γίνονται τελικές πιθανότητες. Το προκύπτον σύστημα συνηθισμένων διαφορικών εξισώσεων πρέπει να λυθεί σε σχέση με τις πιθανότητες P i και τις πυκνότητες πιθανότητας P i (z). Συντελεστής διαθεσιμότητας

(34)

5.6. Αναλογίες υπολογισμού για βασικά σχήματα πλεονασμού.

5.6.1. Μονοκαναλικό σύστημα με αστοχίες χωρίς απόσβεση και άμεση αναπλήρωση του αποθεματικού χρόνου.

Μονοκαναλικό σύστημα με σειριακή σύνδεση στοιχείων με ποσοστό αστοχίας; Το i και η κατανομή του χρόνου ανάκτησης F σε (t), έχει ένα άμεσα ανανεωμένο χρονικό απόθεμα T ρε, με δεδομένη κατανομή D(t). Τότε η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία

(35)

Μέσος χρόνος μεταξύ των αποτυχιών

(36)

Μέσος χρόνος αποκατάστασης

(37)

Συντελεστής διαθεσιμότητας

5.6.2. Μονοκαναλικό σύστημα με μη αποσβέσεις αστοχίες και μη ανανεώσιμο χρονικό απόθεμα.

Ένα σύστημα με μια σειρά σύνδεσης στοιχείων που έχουν χαρακτηριστικά; i και?, για να ολοκληρώσετε μια εργασία διάρκειας t 3 έχει μη ανανεώσιμο χρονικό απόθεμα t p . Στη συνέχεια, η πιθανότητα ολοκλήρωσης της εργασίας καθορίζεται από κατά προσέγγιση τύπους:

Οι τύποι δίνουν εγγυημένη ακρίβεια 10 -4.

Μέσος χρόνος για την αποτυχία

(40)

Μέσος χρόνος ολοκλήρωσης εργασίας

Συντελεστής διαθεσιμότητας

Εάν τα στοιχεία έχουν διαφορετικές τιμές, τότε η πιθανότητα ολοκλήρωσης της εργασίας εκτιμάται χρησιμοποιώντας ανώτερες και κατώτερες εκτιμήσεις:

1 - λύση της εξίσωσης x = a (1 - exp (- x)), P 0 (?, ?) προσδιορίζεται από τον τύπο ( 39 ).

5.6.3. Πολυκαναλικό σύστημα με εναλλάξιμα κανάλια, αστοχίες χωρίς απόσβεση και μη ανανεώσιμο χρονικό απόθεμα.

Ένα μη ανακτήσιμο σύστημα έχει m κανάλια με ποσοστά αποτυχίας; και εκτελεί ένα απείρως διαιρετό έργο διάρκειας, έχοντας μη ανανεώσιμο απόθεμα t 3 . Σύμφωνα με τις συνθήκες λειτουργίας, επιτρέπεται η μείωση της απόδοσης του συστήματος στο μηδέν εάν δεν εξαντληθεί ο χρόνος φύλαξης. Στη συνέχεια, η πιθανότητα ολοκλήρωσης της εργασίας μπορεί να βρεθεί χρησιμοποιώντας τον τύπο:

Πρώτο μέρος ( 44 ) είναι βολικό για μεγάλες τιμές του αποθεματικού χρόνου και το δεύτερο, αντίθετα, για μικρές τιμές. Μέσος χρόνος για την αποτυχία

Από τον τύπο προκύπτει ότι με την αύξηση του χρόνου εφεδρείας, ο μέσος χρόνος λειτουργίας αυξάνεται από 1/m; έως 1/?.

5.6.4. Διφασικό σύστημα με αποθήκευση απεριόριστης χωρητικότητας και αποθεματικό απόδοσης.

Το σύστημα αποτελείται από δύο υποσυστήματα που έχουν ποσοστά αστοχίας; 1, ? 2 και μέσοι χρόνοι αποκατάστασης . Μια συσκευή αποθήκευσης απεριόριστης χωρητικότητας με λειτουργία κατανομής χρόνου λειτουργίας εγκαθίσταται μεταξύ των υποσυστημάτων . Η παραγωγικότητα των υποσυστημάτων 1 και 2 είναι τέτοια ώστε να υπάρχει ένα ορισμένο απόθεμα παραγωγικότητας του πρώτου υποσυστήματος, που προβλέπεται για τη δημιουργία αποθεμάτων. Στη συνέχεια, υπολογίζεται η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία σε ένα ορισμένο χρονικό διάστημα (0, t):

Μέσος χρόνος για την αποτυχία

Με αύξηση των αποθεματικών, ο μέσος χρόνος λειτουργίας αυξάνεται από 1/? μέχρι 1/? 2n, δηλ. ο δίσκος αποτρέπει τις αστοχίες του υποσυστήματος εισόδου.

Με περιορισμένη χωρητικότητα αποθήκευσης V o = z o min (c 1 , c 2); a = 1; ?n = 0; ;" εγώ = ; εγώ, πού;" i είναι το ποσοστό αστοχίας του i-ου υποσυστήματος κατά τη διάρκεια διακοπής λειτουργίας σε κατάσταση λειτουργίας, ο συντελεστής διαθεσιμότητας υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο

Καθώς η χωρητικότητα αποθήκευσης αυξάνεται, ο παράγοντας διαθεσιμότητας αυξάνεται από την τιμή των K g1, K g2 σε z o = 0 σε min (K g1, K g2) με άπειρη χωρητικότητα αποθήκευσης.

5.7. Ιδιότητες προσωρινής κράτησης.

5.7.1. Η κράτηση χρόνου είναι μια καθολική μέθοδος αύξησης της αξιοπιστίας. Αυτό προκύπτει από τα γραφήματα της εξάρτησης της πιθανότητας ολοκλήρωσης μιας εργασίας ενός μονοκαναλικού συστήματος από τη δεδομένη τιμή του αποθεματικού χρόνου; = ? t p . Αυξάνοντας το απόθεμα χρόνου, είναι δυνατό να δοθεί οποιαδήποτε απαιτούμενη τιμή πιθανότητας (Εικ. 4 , ΕΝΑ). Απαραίτητο για την επίτευξη μιας δεδομένης πιθανότητας; Το απόθεμα χρόνου μπορεί να ρυθμιστεί σύμφωνα με τα γραφήματα στο Σχ. 4 , β. Στο? = a t 3 ? 0,6 για τιμές πιθανότητας; ? Ο χρόνος χαλάρωσης 0,995 είναι αρκετές τιμές του μέσου χρόνου αποκατάστασης. Για τα γρήγορα ανακτήσιμα συστήματα, είναι μόνο μερικά τοις εκατό του κύριου χρόνου. Για παράδειγμα, πιθανότητα; = 0,99 επιτυγχάνεται κατά τον καθορισμό της διάρκειας; t 3 = 0,2 και 0,5, εάν ο χρόνος δέσμευσης είναι 8 και 4,4% του κύριου χρόνου, όταν T av / T in = 200, και 1,6 και 0,88%, όταν T av / T in = 1000.

5.7.2. Με μια σταθερή πολλαπλότητα δέσμευσης χρόνου m t = t p / t 3, καθώς αυξάνεται η διάρκεια της εργασίας, αυξάνεται και το απόθεμα χρόνου. Επομένως, η εξάρτηση της πιθανότητας ολοκλήρωσης μιας εργασίας από τη διάρκεια της εργασίας αλλάζει ποιοτικά. Όταν η πιθανότητα αυξάνεται, εξακολουθεί να μειώνεται μονότονα, πλησιάζοντας το μηδέν. Αλλά όταν πέφτει πρώτα, αλλά στη συνέχεια, έχοντας φτάσει στο ελάχιστο, αρχίζει να μεγαλώνει, πλησιάζοντας την ενότητα. Έτσι, η διατήρηση του λόγου πλεονασμού σε σταθερό επίπεδο παρέχει μια εγγυημένη τιμή για την πιθανότητα ολοκλήρωσης της εργασίας (Εικ. 4 , V):

Αυτή η τιμή επιτυγχάνεται όταν . Με άλλους? πιθανότητα P > P o . Ξεκινήστε με κάποιες τιμές;, ο λόγος πλεονασμού που απαιτείται για να εξασφαλιστεί η πιθανότητα 1 - Q (Εικ. 4 , δ), ασθενώς εξαρτάται από;. Εάν το αποθεματικό χρόνου δημιουργείται λόγω του αποθεματικού παραγωγικότητας και της πολλαπλότητας των κρατήσεων, τότε χρησιμοποιώντας τα δεδομένα γραφήματα μπορείτε να δημιουργήσετε το απαιτούμενο αποθεματικό παραγωγικότητας.

Ρύζι. 4. Δείκτες αξιοπιστίας μονοκάναλου SVR με εκθετικές κατανομές χρόνου λειτουργίας και χρόνου ανάκτησης

7.3. Η βασική ιδιότητα του πλεονασμού, που ανακαλύφθηκε για πρώτη φορά σε συστήματα με δομικό απόθεμα, παρατηρείται και σε συστήματα με αποθεματικό χρόνου. Το μεγαλύτερο κέρδος αξιοπιστίας από την εισαγωγή του αποθεματικού χρόνου G Q επιτυγχάνεται σε συστήματα υψηλής αξιοπιστίας (Εικ. 4 , δ), δηλ. ασύλληπτος? και μικρό;. Δεν φτάνει τότε. Για μια σταθερή πολλαπλότητα κράτησης, το κέρδος αυξάνεται με την αύξηση;, εάν (Εικ. 4 , ε). Όταν το κέρδος είναι μέγιστο στην περιοχή του σημείου .

5.7.4. Το χρονικό απόθεμα, που ισοδυναμεί με το διαρθρωτικό αποθεματικό, είναι η τιμή του t p e για τις ίδιες τιμές; και t 3 και οι δύο τύποι κράτησης παρέχουν τις ίδιες πιθανότητες ολοκλήρωσης της εργασίας. Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι η μειωμένη τιμή του αποθεματικού χρόνου t p e, που ισοδυναμεί με το συνολικό φορτωμένο διπλασιασμό, δεν είναι μεγάλη: με b = ? / ? = 100 και; ? 5 δεν υπερβαίνει το 10 (Εικ. 5 , a, c), και όσο πιο γρήγορα ανακάμπτει το σύστημα (τόσο μεγαλύτερο b), τόσο μεγαλύτερο είναι. Αυτό δεν σημαίνει καθόλου ότι όσο βελτιώνεται η συντηρησιμότητα, αυξάνεται η απόλυτη τιμή του ισοδύναμου αποθεματικού. Αντίθετα, όσο μεγαλύτερο το b, τόσο μικρότερο είναι (Εικ. 5 , β, δ). Η πολλαπλότητα του αποθεματικού χρόνου m t e, που ισοδυναμεί με το δομικό απόθεμα με πολλαπλότητα m c = 1, σε σημαντικό εύρος; και το b αποδεικνύεται μικρότερο από ένα. Με την ίδια πολλαπλότητα, δηλαδή με m t = m c = 1, η προσωρινή κράτηση είναι πιο αποτελεσματική από τη δομική κράτηση, αν; > ?* (β), πού;* (50) ? 0,7, ?* (100) ? 0,33, ?*(300) ? 0,14 (Εικ. 5 , δ, στ).

Ρύζι. 5. Χρονικό απόθεμα και αναλογία αποθέματος χρόνου ισοδύναμο με φορτωμένο διπλότυπο

5.7.5. Μία από τις σημαντικές ιδιότητες του πλεονασμού είναι ο βαθμός επιρροής των μη εκθετικών νόμων κατανομής του χρόνου λειτουργίας και του χρόνου ανάκτησης στους δείκτες αξιοπιστίας του πλεονάζοντος συστήματος. Η γνώση του βαθμού αυτής της επιρροής μας επιτρέπει να ανακαλύψουμε: την ανάγκη να καθοριστεί ο νόμος κατανομής κατά τη συλλογή στατιστικών δεδομένων ή η ικανότητα να περιοριστούμε στην εκτίμηση της μέσης τιμής μιας τυχαίας μεταβλητής. τη δυνατότητα ισοδύναμης αντικατάστασης των τύπων υπολογισμού με απλούστερους που λαμβάνονται για εκθετικές κατανομές· την τάση αλλαγών στους δείκτες αξιοπιστίας κατά τη μετάβαση από το τμήμα λειτουργίας στο τμήμα κανονικής λειτουργίας και από το τελευταίο στο τμήμα γήρανσης. Κατά την προσέγγιση της εμπειρικής κατανομής του χρόνου λειτουργίας χρησιμοποιώντας την κατανομή Weibull F (t) = 1 - exp (-(?t) m), η εξάρτηση της πιθανότητας ολοκλήρωσης μιας εργασίας από την παράμετρο φόρμας m για μικρές εργασίες είναι μικρή και μπορεί να αγνοηθεί. Για μεγάλες εργασίες (? > 0,4), οι διαφορές είναι πιο αισθητές, αλλά για m< 1 и в этом случае можно пользоваться формулами для экспоненциального распределения, чтобы получить оценку снизу, т.к. ошибка идет в «запас расчета» (рис. 6 , α, β, γ, δ, εικ. 7 , ΕΝΑ). Η μετάβαση στην εκθετική κατανομή γίνεται με βάση την ισότητα των πιθανοτήτων ολοκλήρωσης μιας εργασίας απουσία αποθεματικού χρόνου: P (t 3, 0, m) = P (t 3, 0,1) με την κατανομή Weibull και P (t 3 , 0, K 1) = P (t 3, 0,1) με κατανομή γάμμα του χρόνου λειτουργίας. Εξ ου και η ισοδύναμη παράμετρος; e = - ln P (t 3, 0, m) / t 3. Με αυτόν τον τρόπο υπολογισμού; Η αντικατάσταση μιας μη εκθετικής κατανομής με μια εκθετική δεν εξαλείφει την ανάγκη εκτίμησης της τιμής της παραμέτρου φόρμας m ή K 1. Εάν δεν είναι γνωστός ο τύπος του νόμου κατανομής, τότε η παράμετρος; Το e προσδιορίζεται με βάση την ισότητα του μέσου χρόνου λειτουργίας, και μετά; e = 1 / Τ μ.ο. Για να αξιολογηθεί η επίδραση της παραμέτρου σχήματος με μια τέτοια αντικατάσταση, είναι απαραίτητο να εκφράσουμε το T cf σε ρητή μορφή μέσω των παραμέτρων της μη εκθετικής κατανομής. Ειδικά με διανομή Weibull; e = ? / G (1 + 1/m). Οι υπολογισμοί δείχνουν ότι όταν χρησιμοποιείται η ισότητα του μέσου χρόνου λειτουργίας, η εξάρτηση από την παράμετρο σχήματος είναι σημαντική και δεν μπορεί να αγνοηθεί ακόμη και σε μικρό t 3 (Εικ. 6 , Ζ). Η εισαγωγή ενός αποθεματικού χρόνου σε συστήματα με πανομοιότυπες πιθανότητες P (t 3, 0) δημιουργεί μια τάση για την κατανομή του χρόνου μέχρι την αποτυχία στην «ηλικία» (Εικ. 6 , e), και όσο μικρότερη είναι η παράμετρος σχήματος, τόσο μεγαλύτερη είναι.

5.7.6. Η εξάρτηση της πιθανότητας ολοκλήρωσης μιας εργασίας από τον τύπο του νόμου ανάκτησης F στο (t) είναι αδύναμη εάν ο υπολογισμός των ισοδύναμων παραμέτρων πραγματοποιείται με βάση την ισότητα των πιθανοτήτων ανάκτησης κατά τη διάρκεια του αποθεματικού χρόνου:

Με μια τέτοια μετάβαση σε μια εκθετική κατανομή, το σφάλμα στον υπολογισμό οδηγεί σε κάποια υπερεκτίμηση της αξιοπιστίας, τουλάχιστον για τις μικρές; (ρύζι. 7 , β). Αν ο νόμος F στο (t) δεν είναι γνωστός και ο υπολογισμός; Το e πραγματοποιείται με βάση την ισότητα των μέσων χρόνων ανάκτησης σύμφωνα με τον τύπο, τότε η επίδραση του νόμου ανάκτησης γίνεται σημαντική (Εικ. 7 , V). Το σφάλμα στην πιθανότητα αποτυχίας της εργασίας μπορεί να φτάσει το 100% ή μεγαλύτερο.

Ρύζι. 6. Χαρακτηριστικά αξιοπιστίας SVR με κατανομή χρόνου λειτουργίας Weibull

Ρύζι. 7. Χαρακτηριστικά της αξιοπιστίας του SVR υπό μη εκθετικούς νόμους κατανομής του χρόνου λειτουργίας και του χρόνου ανάκτησης:

α, β, γ, δ, στ - γάμμα, δ - Weibull

5.7.7. Ο μέσος συνολικός χρόνος διακοπής πριν από την ολοκλήρωση μιας εργασίας T10, και επομένως ο μέσος χρόνος για την ολοκλήρωση μιας εργασίας, εξαρτώνται από την παράμετρο της μορφής κατανομής χρόνου λειτουργίας (m για την κατανομή Weibull και K1 για την κατανομή γάμμα) (Εικ. 7 , Οπου). Υπολογισμός? Το e, με βάση την ισότητα του μέσου χρόνου λειτουργίας, δίνει ένα σφάλμα στον προσδιορισμό του T10, το οποίο αυξάνεται με την αύξηση του . Η εξάρτηση του μέσου χρόνου από την αστοχία ενός συστήματος με χρόνο φύλαξης T av (t p) από τον τύπο του νόμου ανάκτησης είναι ασήμαντη και μπορεί να αγνοηθεί εντελώς (Εικ. 7 , δ).

5.7.8. Ο δομικός πλεονασμός σταθεροποιεί την πραγματική απόδοση του συστήματος και αυξάνει σημαντικά τον συντελεστή τεχνικής χρήσης Kti (?), εγγυημένος με δεδομένη πιθανότητα. Η τιμή K ti (?) = t 3 / t βρίσκεται λύνοντας την εξίσωση

όπου t = t 3 + t p, και η έκφραση για το P λαμβάνεται από τον τύπο ( 39 ). Σύμφωνα με τα γραφήματα στο Σχ. 8 , και για b = ? / ? = 20 και?t = 1 με πιθανότητα; = 0,9 K ti; 0,87 ελλείψει διαρθρωτικού πλεονασμού και Κτι; 0,985 με ολικό διπλασιασμό (m c = 1). Αν;t = 5, τότε υπό τις ίδιες συνθήκες (b = 20, m c = 1, ? = 0,9) K ti? 0,993. Με την εισαγωγή ενός αποθεματικού χρόνου, η αποτελεσματικότητα του διαρθρωτικού πλεονασμού αυξάνεται απότομα, εκτιμώμενη από το ύψος του κέρδους στην αξιοπιστία, ακριβώς όπως η αποτελεσματικότητα του αποθεματικού χρόνου αυξάνεται με την εισαγωγή ενός διαρθρωτικού αποθεματικού. Για παράδειγμα, με b = 20 και?t = 1, ο φορτωμένος διπλασιασμός δίνει ένα κέρδος στην αξιοπιστία όσον αφορά την πιθανότητα αποτυχίας της εργασίας G Q 1 = 7,7, εάν δεν υπάρχει απόθεμα χρόνου (Εικ. 8 , νυχτερίδα? = 1), χωρίς διαρθρωτικό αποθεματικό, δημιουργώντας ένα αποθεματικό παραγωγικότητας 5% (? = 0,95) δίνει

κέρδος G Q2 = 1,9. Παρουσία και των δύο αποθεμάτων, το κέρδος είναι G Q 3 = 25. Αυτό είναι σημαντικά μεγαλύτερο από το γινόμενο G Q 1; G Q 2 = 14,6.

Ρύζι. 8. Χαρακτηριστικά αξιοπιστίας ενός συστήματος με δομικό και χρονικό πλεονασμό (- P exact, --- P pr σύμφωνα με τον τύπο ( 39 )).

5.7.9. Ένα σύστημα πολλαπλών καναλιών με εναλλάξιμα κανάλια σε μικρές τιμές του προγραμματισμένου συντελεστή φορτίου K z = t 3 / t είναι ένα σχεδόν ιδανικά αξιόπιστο σύστημα, καθώς υπάρχει πιθανότητα αποτυχίας να ολοκληρωθεί η εργασία Q (t 3, t p)< 0,1. Коэффициент К з, можно трактовать как гамма-процентный коэффициент технического использования, удовлетворяющий соотношению Р (К ти t, (1 - К ти) t, m) = ?. Чем больше число каналов m, тем больше диапазон значений К з, для которых выполняется неравенство Q < 0,01. При?t = 1 и b = 10 оно верно для К з? 0,6 при m = 2 и для К з? 0,75 при m = 6 (рис. 9 , ΕΝΑ). Στην περιοχή των μεγάλων φορτίων, ακόμη και μια μικρή αύξηση του έργου οδηγεί σε απότομη αύξηση της πιθανότητας αποτυχίας του. Έτσι σε ένα σύστημα δύο καναλιών, μια αύξηση του K από 0,82 σε 0,90 αυξάνεται από 0,1 σε 0,3 (Εικ. 9 , β). Εάν ο χρόνος λειτουργίας συστημάτων με διαφορετικούς αριθμούς καναλιών είναι ο ίδιος, τότε με μικρά K, τα συστήματα με μεγάλο αριθμό καναλιών έχουν υψηλότερη αξιοπιστία, αν και εκτελούν μεγαλύτερο όγκο εργασίας. Σε μεγάλα Ks (κοντά στην ενότητα), αντίθετα, ένα σύστημα μονού καναλιού παρέχει μεγαλύτερη πιθανότητα ολοκλήρωσης της εργασίας.

5.7.10. Η πραγματική ποσοστιαία απόδοση του συστήματος καναλιού m σύμφωνα με το επίπεδο πιθανότητας υπολογίζεται από τον τύπο, όπου C 0 (m) είναι η ονομαστική απόδοση του συστήματος κατά τη λειτουργία χωρίς αστοχίες. Εάν ο συντελεστής παραλληλισμού K p = 1, τότε C 0 = mc, και η δεδομένη πραγματική απόδοση αυξάνεται σχεδόν γραμμικά με τον αριθμό των καναλιών (Εικ. 9 , V). Ο συντελεστής τεχνικής χρήσης του ποσοστού γάμμα K ti (?), ίσος σε αυτή την περίπτωση με το ποσοστό γάμμα σχετικής παραγωγικότητας, αυξάνεται μονότονα με το m, σταθεροποιώντας σταδιακά σε επίπεδο κοντά στο συντελεστή διαθεσιμότητας ενός καναλιού K g = 1 / (1 + b), και όσο πιο γρήγορα τόσο μεγαλύτερο το b (Εικ. 9 , Ζ).

Ρύζι. 9. Χαρακτηριστικά αξιοπιστίας πολυκαναλικού συστήματος με μη αποσβέσεις αστοχίες

5.7.11. Μια σύγκριση συστημάτων m-καναλιού και δομικά περιττών συστημάτων με τον ίδιο αριθμό συσκευών δείχνει ότι όταν εκτελεί μια εργασία του ίδιου μεγέθους, ένα πολυκαναλικό σύστημα επιτυγχάνει την πιθανότητα ολοκλήρωσης εργασίας που παρέχεται από ένα δομικά πλεονάζον σύστημα με πολλαπλότητα χρονικής δέσμευσης m t = t p / t 3, σημαντικά μικρότερο από m c = ( m - k) / k, όπου k είναι ο αριθμός των κύριων και m - k είναι ο αριθμός των εφεδρικών συσκευών.

Συγκεκριμένα, το σύστημα δύο καναλιών επιτυγχάνει την πιθανότητα ολοκλήρωσης της εργασίας που παρέχεται από το διπλό σύστημα (m c = 1) με m t = 0,26 για; = ?t 3 = 0,1 και b = 50 και σε m t = 0,08 για ?t 3 = 0,5 και b = 50 (Εικ. 9 , δ, στ).

5.7.12. Με χαμηλό κόστος ολοκλήρωσης (η τιμή του συντελεστή παραλληλισμού Kn είναι κοντά στη μονάδα), ένα σύστημα πολλαπλών καναλιών με ευέλικτη δομή και εναλλάξιμα κανάλια παρέχει πάντα υψηλότερους δείκτες αξιοπιστίας από ένα σύστημα με δομικό απόθεμα και χρονικό απόθεμα που εκτελεί το ίδιο εργασία στο ίδιο λειτουργικό χρονικό διάστημα, ανεξάρτητα από το εάν η ρεζέρβα είναι φορτωμένη (LR) ή εκφορτωμένη (NLR) (Εικ. 10 , ΕΝΑ). Ταυτόχρονα, η πολυκαναλική σύνδεση από μόνη της δεν επαρκεί ακόμη για να προσφέρει πλεονέκτημα έναντι των δομικά περιττών συστημάτων. Εάν σε ένα πολυκαναλικό σύστημα δεν υπάρχει δυνατότητα εναλλαγής καναλιών και όλα τα κανάλια εκτελούν μεμονωμένες εργασίες (IT), τότε γίνεται λιγότερο αξιόπιστο από ένα περιττό σύστημα.

5.7.13. Ένα πολυκαναλικό σύστημα με άκαμπτη δομή (RS) είναι σημαντικά κατώτερο από ένα σύστημα με ευέλικτη δομή (GS). Αυτό φαίνεται από τη σύγκριση των γραφημάτων (Εικ. 10 , β), υπολογίζεται για συστήματα τριών καναλιών χωρίς δομική εφεδρεία και συστήματα δύο καναλιών με μία συσκευή σε φορτωμένη ρεζέρβα.

Ρύζι. 10. Χαρακτηριστικά αξιοπιστίας πολυκαναλικών συστημάτων για διάφορες μεθόδους οργάνωσης της δομής (a, b - ανακτήσιμο, c, d, e - μη ανακτήσιμο)

5.7.14. Η μη εκθετική κατανομή του χρόνου καναλιού έως την αποτυχία επηρεάζει σημαντικά την πιθανότητα ολοκλήρωσης μιας εργασίας από ένα πολυκαναλικό σύστημα. Αυτό μπορεί να παρατηρηθεί στα γραφήματα (Εικ. 11 , a, b), υπολογίζεται για συστήματα δύο και δέκα καναλιών με κατανομή γάμμα χρόνου λειτουργίας I (k, ?t) και μετάβαση σε ισοδύναμη εκθετική κατανομή με βάση την ισότητα του μέσου χρόνου έως την αστοχία χωρίς χρονικό απόθεμα. Οι σχετικές τιμές παραγωγικότητας ποσοστού γάμμα διαφέρουν επίσης σημαντικά για διαφορετικές κατανομές χρόνου λειτουργίας (Εικ. 11 , V). Εάν τα συγκριτικά συστήματα έχουν τις ίδιες πιθανότητες αστοχίας απουσία αποθεματικού χρόνου, τότε η τάση των αλλαγών στην πιθανότητα αποτυχίας εργασιών με αύξηση της παραμέτρου μορφής Κ με την εισαγωγή ενός αποθεματικού χρόνου παραμένει η ίδια (όσο περισσότερο K, τόσο λιγότερο Q), αλλά οι διαφορές στις τιμές πιθανότητας είναι σημαντικά μικρότερες (Εικ. 11 , Ζ). Επομένως, μπορούμε να προχωρήσουμε σε ένα ισοδύναμο εκθετικό μοντέλο, έχοντας κατά νου ότι για K > 1 μια τέτοια αντικατάσταση δίνει μια χαμηλότερη εκτίμηση για την πιθανότητα ολοκλήρωσης της εργασίας.

5.7.15. Η επίδραση του τύπου του νόμου κατανομής χρόνου ανάκτησης καναλιού στην πιθανότητα αποτυχίας της εργασίας σε ένα ευρύ φάσμα τιμών παραμέτρων είναι μικρή και μειώνεται σημαντικά με την αύξηση του αριθμού των καναλιών (Εικ. 11 , δ, στ). Επομένως, στις αξιολογήσεις αξιοπιστίας, είναι πολύ πιθανό να χρησιμοποιηθεί η υπόθεση σχετικά με την εκθετικότητα των κατανομών, ακόμη και αν στην πραγματικότητα η κατανομή είναι μη εκθετική.

5.7.16. Με σταθερό χρόνο δέσμευσης, η αύξηση του αριθμού των καναλιών οδηγεί σε μείωση του μέσου χρόνου μέχρι την αποτυχία του συστήματος (Εικ. 11 , και). Αυτό σημαίνει ότι ο μέσος συνολικός χρόνος λειτουργίας όλων των καναλιών αυξάνεται πιο αργά από τον αριθμό των καναλιών, λόγω του σχηματισμού μιας ουράς για αποκατάσταση και της αύξησης του συνολικού ποσοστού αποτυχίας των καναλιών. Όταν ο χρόνος δέσμευσης αλλάζει, ο μέσος χρόνος μέχρι την αστοχία καθορίζεται κυρίως από τη δεδομένη τιμή και εξαρτάται ασθενώς από την παράμετρο της εκθετικής κατανομής του χρόνου ανάκτησης (Εικ. 11 , η).

Ρύζι. 11. Χαρακτηριστικά αξιοπιστίας πολυκαναλικών συστημάτων με μη εκθετικές κατανομές χρόνου λειτουργίας και χρόνου ανάκτησης

5.7.17. Η αξιοπιστία ενός συστήματος πολλαπλών καναλιών καθορίζεται από τη μέθοδο της ομαδοποίησης καναλιών. Από έναν συνολικό αριθμό N πανομοιότυπων συσκευών, μπορούν να οργανωθούν K πανομοιότυπες ομάδες, καθεμία από τις οποίες έχει m παράλληλα κανάλια και n εφεδρικές συσκευές, έτσι ώστε N = K (m + n). Με ομαδικές κρατήσεις, το διαρθρωτικό αποθεματικό μπορεί να χρησιμοποιηθεί μόνο σε μια δεδομένη ομάδα. Οι ομάδες εργάζονται χωρίς αμοιβαία βοήθεια και στη συνέχεια κάθε ομάδα ολοκληρώνει το 1/Kth μέρος της εργασίας ή με αμοιβαία βοήθεια και στη συνέχεια οι ομάδες αλληλεπιδρούν μεταξύ τους ως κανάλια μέσα στην ομάδα. Τέτοια συστήματα χαρακτηρίζονται από τρεις δομικές παραμέτρους: m, n, k. Συγκεκριμένα, για τέσσερις συσκευές μπορούν να προταθούν οι ακόλουθες μέθοδοι σχηματισμού ομάδας (Εικ. 12 ): σύστημα τεσσάρων καναλιών με αλληλοβοήθεια καναλιών (4, 0) c και χωρίς αμοιβαία βοήθεια (4, 0) b; σύστημα τεσσάρων καναλιών δύο ομάδων των δύο καναλιών με αμοιβαία βοήθεια καναλιών στην ομάδα και χωρίς αμοιβαία βοήθεια μεταξύ ομάδων (2, 0, 2) γ. σύστημα τριών καναλιών με αμοιβαία βοήθεια καναλιών και μία συσκευή σε κοινή ρεζέρβα (3, 1) σε συστήματα δύο καναλιών με αμοιβαία βοήθεια και κοινή (2, 2) σε ή ξεχωριστή ρεζέρβα (2, 2) VR. χωρίς αμοιβαία συνδρομή με χωριστή εφεδρεία (2, 2) br; μονοκάναλο σύστημα με κοινή ρεζέρβα (1, 3) o. Μια σύγκριση αυτών των επιλογών απουσία ανάκτησης δείχνει (Εικ. 13 , a, b, c), ότι το χειρότερο σε ολόκληρο το εύρος των όγκων εργασιών V = ct" 3 είναι η επιλογή (4, 0) β. Με φορτωμένο αποθεματικό, η καλύτερη επιλογή θα είναι (3, 1) σε περίπτωση μικροί όγκοι εργασιών και η επιλογή (2, 2) σε περίπτωση μεγάλων. Με ένα μη φορτωμένο απόθεμα, η καλύτερη επιλογή σε ολόκληρο το εύρος όγκων εργασιών είναι η επιλογή (1, 3) o. Ωστόσο, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι ένα Το σύστημα ενός καναλιού ξοδεύει τον μεγαλύτερο χρόνο για την ολοκλήρωση της εργασίας. Εάν σε όλα τα συγκριτικά συστήματα κατανεμηθεί ο ίδιος χρόνος λειτουργίας , τότε το καλύτερο σύστημα θα είναι (4, 0) in. Επιπλέον, πρέπει να ληφθεί υπόψη ότι σε ένα multi -σύστημα καναλιών, μέρος της παραγωγικότητας δαπανάται για την οργάνωση της αλληλεπίδρασης των καναλιών και αυτό μειώνει την αποτελεσματικότητα της σύνδεσης πολλαπλών καναλιών. πολλά κανάλια σε ένα δομικό απόθεμα. Με την εισαγωγή της ανάκτησης, διατηρούνται τα γενικά πρότυπα κατά τη σύγκριση επιλογών για συστήματα κτιρίων, αλλά οι δείκτες αξιοπιστίας βελτιώνονται σημαντικά. Έτσι, για οκτώ συσκευές, η αύξηση του αριθμού των ομάδων σε ένα σύστημα πολλαπλών καναλιών επιδεινώνει την αξιοπιστία του (Εικ. 13

5.7.18. Η εισαγωγή αποθεμάτων προϊόντων σε συστήματα δύο φάσεων με ενδιάμεση αποθήκευση μειώνει τον συντελεστή διακοπής λειτουργίας του συστήματος K pr = 1 - Kg λόγω της μείωσης του τεχνολογικά σχετικού χρόνου διακοπής λειτουργίας. Για εξίσου αξιόπιστες φάσεις, η μείωση δεν συμβαίνει περισσότερο από δύο φορές, καθώς οι τεχνολογικά σχετικοί χρόνοι διακοπής λειτουργίας δεν υπερβαίνουν τους χρόνους διακοπής της ίδιας της φάσης εξόδου. Με ίσες χωρητικότητες φάσης, η επίδραση της συσκευής αποθήκευσης εξαρτάται σημαντικά από τις παραμέτρους b i = ? Εγώ/? εγώ και? = b 2 / ? 1 (Εικ. 14 ). Το οριακό κέρδος αξιοπιστίας από την εγκατάσταση μιας μονάδας δίσκου εκτιμάται από την τιμή - ο λόγος των τιμών του συντελεστή χρόνου διακοπής λειτουργίας για συστήματα χωρίς μονάδα δίσκου και με μονάδα δίσκου απεριόριστης χωρητικότητας. Η ανταμοιβή G σε είναι μέγιστη στο; = 1 και αυξάνεται όσο το b μειώνεται.

Ρύζι. 14. Διφασικό σύστημα με ίσες χωρητικότητες φάσεων

Ρύζι. 14 (συνέχεια)

5.7.19. Η παρουσία ενός αποθεματικού παραγωγικότητας στη φάση εισαγωγής βελτιώνει τη χρήση των αποθεμάτων προϊόντων και μειώνει τον τεχνολογικά σχετιζόμενο χρόνο διακοπής λειτουργίας και μαζί με αυτούς το ποσοστό διακοπής λειτουργίας του συστήματος (Εικ. 15 , ΕΝΑ). Όσο λιγότερο αξιόπιστη είναι η φάση εισόδου, τόσο πιο σημαντική είναι η μείωση (Εικ. 15 , β). Από τα γραφήματα προκύπτει ότι η δημιουργία αποθεματικού παραγωγικότητας είναι πάντα σκόπιμη.

5.7.20. Εάν η δημιουργία αποθεματικού απόδοσης στη φάση εισόδου ενός διφασικού συστήματος συνοδεύεται από μείωση της αξιοπιστίας, τότε είναι σκόπιμο μόνο εάν η χωρητικότητα αποθήκευσης είναι επαρκής. Για παράδειγμα, με γραμμική εξάρτηση; 1 είναι σκόπιμο να δημιουργήσετε ένα αποθεματικό παραγωγικότητας 10% μόνο πότε; 2 z 0 > 1,7, δηλ. όταν τα αποθέματα στον πλήρη συσσωρευτή διασφαλίζουν τη λειτουργία της φάσης εξόδου για χρόνο 1,7 φορές μεγαλύτερο από τον μέσο χρόνο ανάκτησης (Εικ. 16 ). Υπάρχει ένα εύρος τιμών των παραμέτρων a και z 0 στις οποίες ένα διφασικό σύστημα με συσκευή αποθήκευσης έχει συντελεστή διαθεσιμότητας μικρότερο από ό,τι σε ένα σύστημα χωρίς συσκευή αποθήκευσης και αποθεματικό απόδοσης. Στο Σχ. 16 αυτές οι τιμές αντιστοιχούν στα τμήματα των καμπυλών πάνω από τη διακεκομμένη γραμμή.

5.7.21. Η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς βλάβες ενός διφασικού συστήματος με απεριόριστη χωρητικότητα αποθήκευσης και λειτουργία χωρίς αστοχία της φάσης εξόδου και μικρών εργασιών είναι κοντά στην πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία ενός μη πλεονάζοντος συστήματος (Εικ. 17 ). Καθώς η εργασία αυξάνεται, το συσσωρευμένο απόθεμα προϊόντων στη μονάδα αποθήκευσης αρχίζει να επηρεάζει και η πιθανότητα μειώνεται πιο αργά από ότι σε ένα μη περιττό σύστημα. Στο η συνάρτηση πιθανότητας λειτουργίας χωρίς αστοχία δεν γίνεται ποτέ μικρότερη, επομένως το p 0 είναι μια εγγυημένη πιθανότητα ανεξάρτητα από τη διάρκεια της εργασίας και είναι αρκετά υψηλή. Για παράδειγμα, με περιθώριο απόδοσης 10% και; / ? = 100 πιθανότητα p 0 = 0,9. Με αύξηση της παραμέτρου α, η οποία μπορεί να ερμηνευθεί ως η μειωμένη πολλαπλότητα της κράτησης χρόνου (στοιχ. 5.7.2

Ρύζι. 17. Πιθανότητα λειτουργίας χωρίς βλάβες διφασικού συστήματος με άνιση απόδοση

5.7.22. Η πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχία ενός συστήματος δύο φάσεων, λαμβάνοντας υπόψη τη φάση εξόδου σε αρκετά μεγάλα z 0 , a και t, μπορεί να βρεθεί περίπου με τον τύπο , όπου P 2 (t) είναι η πιθανότητα αστοχίας -ελεύθερη λειτουργία της φάσης εξόδου. Ως εκ τούτου, υπό τις καθορισμένες συνθήκες, η εγκατάσταση μιας συσκευής αποθήκευσης καθιστά δυνατή την πλήρη αποφυγή αστοχιών της πρώτης φάσης.

6 . ΕΠΙΛΟΓΗ ΤΡΟΠΩΝ ΚΑΙ ΜΕΘΟΔΩΝ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΚΗΣ ΚΡΑΤΗΣΗΣ

6.1. Γενικές προμήθειες.

Ο λειτουργικός πλεονασμός είναι πλεονασμός με χρήση λειτουργικών αποθεμάτων. Με λειτουργικό πλεονασμό, είναι τυπικό να υπάρχουν πολυλειτουργικά στοιχεία σε ένα αντικείμενο έτσι ώστε μια μερική αστοχία καθενός από αυτά αποκλείει τη χρήση του για τον κύριο σκοπό του με την εκτέλεση της κύριας λειτουργίας, αλλά επιτρέπει τη χρήση του για άλλο σκοπό. Μια άλλη τυπική περίπτωση συμβαίνει όταν, εάν ένα στοιχείο αποτύχει, οι λειτουργίες του αναλαμβάνονται από ένα άλλο, πολυλειτουργικό στοιχείο.

Κατά την ανάλυση των πιθανοτήτων για την εκδήλωση της επίδρασης του λειτουργικού πλεονασμού, είναι απαραίτητο να γίνει διάκριση μεταξύ δύο καταστάσεων.

1. Σε περίπτωση αστοχιών μεμονωμένων στοιχείων, ο λειτουργικός πλεονασμός διασφαλίζει ότι η λειτουργικότητα του αντικειμένου παραμένει αμετάβλητη.

2. Όταν τα στοιχεία αποτυγχάνουν, ο λειτουργικός πλεονασμός δεν αποκαθιστά πλήρως τις ιδιότητες του αντικειμένου και η λειτουργικότητά του περιορίζεται.

Στα τεχνικά συστήματα, η δεύτερη κατάσταση είναι πιο κοινή. Ο λειτουργικός πλεονασμός μπορεί να αναφέρεται σε ένα στοιχείο, οπότε θα είναι συνέπεια της πολυλειτουργικότητάς του, αλλά μπορεί επίσης να αναφέρεται σε ένα αντικείμενο που περιλαμβάνει παρόμοια στοιχεία. Στη δεύτερη περίπτωση, ο λειτουργικός πλεονασμός συνήθως συνδυάζεται με άλλους τύπους πλεονασμού και γίνεται συνδυασμένος, για παράδειγμα, δομικός-λειτουργικός, φορτίο-λειτουργικός κ.λπ. Υπάρχουν πολλά τυπικά συστήματα απολύσεων. Σε ένα από αυτά, τα στοιχεία του συστήματος έχουν τις ακόλουθες ιδιότητες: είναι εναλλάξιμα παρά τις διαφορετικές λειτουργίες τους σε συγκεκριμένα σημεία και οποιεσδήποτε συνδέσεις φαίνονται κατάλληλες ή απαραίτητες μπορούν να δημιουργηθούν μεταξύ τους κατά βούληση. Εάν ένα από τα στοιχεία αποτύχει, τα υπόλοιπα συνδέονται με τέτοιο τρόπο ώστε να είναι δυνατή η ικανοποίηση όλων των απαιτήσεων για το σύστημα. Αυτή η σειρά αλληλεπίδρασης και αναδιάταξης των στοιχείων μπορεί να θεωρηθεί ως ένα ορισμένο επίσημο μοντέλο που αντιστοιχεί στην πραγματική συμπεριφορά των συστημάτων. Τέτοια μοντέλα είναι κατάλληλα για την περιγραφή των ιδιοτήτων αξιοπιστίας βιολογικών αντικειμένων ή ομάδων εργαζομένων με πολλές ειδικότητες. Ένα παρόμοιο μοντέλο έχει κατασκευαστεί για τεχνικά συστήματα που αποτελούνται από μπλοκ που αποτελούνται από πολλά στοιχεία. Εάν αποτύχουν μεμονωμένα στοιχεία, τα υπόλοιπα στοιχεία μπορούν να ανταλλάσσονται μεταξύ των μπλοκ για να διασφαλιστεί η λειτουργία του συστήματος. Σε αυτή την περίπτωση, ο αριθμός των μπλοκ διατηρείται ή μειώνεται. Στην τελευταία περίπτωση, τα αποτυχημένα μπλοκ αφαιρούνται από το σύστημα και τα στοιχεία τους αποσυναρμολογούνται σε στοιχεία που μεταφέρονται σε άλλα μπλοκ. Κατά την εφαρμογή τέτοιων συστημάτων, είναι απαραίτητο να λυθούν ορισμένα σχετικά προβλήματα που σχετίζονται με τη διάγνωση συνθηκών, τις αλλαγές στη σύνδεση στοιχείων, τη μετακίνηση στοιχείων στο χώρο, την εγκατάσταση και ασφάλισή τους σε νέες θέσεις.

6.2. Τεχνικές μέθοδοι λειτουργικού πλεονασμού.

Στα περισσότερα τεχνικά συστήματα με λειτουργικό πλεονασμό, οι αστοχίες στοιχείων προκαλούν περιορισμό της λειτουργικότητας. Η αστοχία ενός στοιχείου θέτει ένα αντικείμενο ή ένα σύστημα σε ελαττωματική κατάσταση, στην οποία επιτρέπεται η λειτουργία για περιορισμένο χρονικό διάστημα, καθώς τα υπόλοιπα στοιχεία λειτουργούν με υπερφόρτωση, γεγονός που επιδεινώνει την αξιοπιστία τους και άλλους δείκτες. Η απώλεια λειτουργικότητας που προκαλείται από τη μετάβαση σε μια ελαττωματική κατάσταση συνήθως δεν ρυθμίζεται.

Μια άλλη προσέγγιση είναι ότι στην αρχική κατάσταση, ελλείψει αποτυχημένων στοιχείων, το σύστημα εφαρμόζει διευρυμένη λειτουργικότητα, η οποία ενδέχεται να μην ρυθμίζεται, και σε περίπτωση αστοχιών, εγγυώνται σαφώς καθορισμένες δυνατότητες, που αντιστοιχούν σε κανονιστική και τεχνική τεκμηρίωση, εντός καθορισμένο χρόνο.

Ο περιορισμός της λειτουργικότητας σε περίπτωση αστοχίας στοιχείων μπορεί να συμβεί σύμφωνα με τις ακόλουθες ομάδες δεικτών.

1. Σύμφωνα με δείκτες προορισμού. Οι αστοχίες στοιχείων σε ένα πολυλειτουργικό (πολλαπλών χρήσεων) αντικείμενο οδηγούν στην αδυναμία εκτέλεσης ορισμένων λειτουργιών.

2. Σύμφωνα με δείκτες ποιότητας. Όταν τα στοιχεία αποτυγχάνουν, η ακρίβεια, η ταχύτητα και η παραγωγικότητα ενδέχεται να μειωθούν.

3. Σύμφωνα με το εύρος των αλλαγών στις παραμέτρους εισόδου: γεωμετρικές περιοχές, ηλεκτρικές παράμετροι κ.λπ.

4. Σύμφωνα με το εύρος των αλλαγών στους παράγοντες που επηρεάζουν: θερμοκρασία περιβάλλοντος, επίπεδο ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών, διακυμάνσεις στην τάση τροφοδοσίας.

5. Κατά επίπεδο αυτοματισμού. Όταν τα στοιχεία αστοχούν, το φορτίο στο προσωπικό λειτουργίας και συντήρησης μπορεί να αυξηθεί σημαντικά.

Έχοντας υπόψη αυτές τις οδηγίες για την αλλαγή της λειτουργικότητας, μπορούμε να επισημάνουμε τις ακόλουθες πιο συνηθισμένες επιλογές για λειτουργικό πλεονασμό.

1. Λειτουργικός πλεονασμός σε μηχανές, συστήματα και συγκροτήματα που βασίζονται σε μια αρχή αθροιστικών-αρθρωτών ή μπλοκ-αρθρωτών. Ο τεχνολογικός εξοπλισμός κατασκευάζεται σύμφωνα με αυτήν την αρχή, για παράδειγμα, αρθρωτές μηχανές, βοηθητικός εξοπλισμός για συστήματα παραγωγής. βιομηχανικά ρομπότ, στα οποία οι μονάδες μπορούν να συναρμολογηθούν σε διάφορους συνδυασμούς, έτσι ώστε οι τροποποιήσεις που προκύπτουν να διαφέρουν ως προς τα γεωμετρικά χαρακτηριστικά της περιοχής εργασίας και τον αριθμό των βαθμών κινητικότητας. οχήματα, ιδίως αυτοκίνητα με διάφορα ρυμουλκούμενα· γεωργικά μηχανήματα (τρακτέρ με τοποθετημένα εργαλεία ή μονάδες). υπολογιστές με πολλά μπλοκ μνήμης και διάφορες συσκευές εισόδου/εξόδου. συμπλέγματα μέτρησης και υπολογισμού με ένα σύνολο μορφοτροπέων μέτρησης κ.λπ. Η αποτυχία μιας μονάδας ή ενός συγκροτήματος σημαίνει ότι ορισμένες τροποποιήσεις του εξοπλισμού δεν μπορούν να συναρμολογηθούν, μειώνοντας έτσι τη λειτουργικότητα, αλλά το μηχάνημα, το σύστημα ή το συγκρότημα μπορεί ακόμα να χρησιμοποιηθεί για τον κύριο σκοπό του.

2. Οι μηχανές, τα συστήματα ή τα συγκροτήματα, εκτός από τα κύρια εξαρτήματα που διασφαλίζουν την εκτέλεση βασικών λειτουργιών, διαθέτουν διάφορα βοηθητικά υποσυστήματα ή συσκευές που διευκολύνουν τη ρύθμιση και τη ρύθμιση, την επιλογή τρόπων λειτουργίας, τη διάγνωση συνθηκών, την αντικατάσταση ή την επισκευή στοιχείων που έχουν αποτύχει. Αυτά περιλαμβάνουν υποσυστήματα αυτοματισμού, ενσωματωμένα συστήματα για αυτόματη αντιμετώπιση προβλημάτων, έλεγχο τρόπων λειτουργίας συσκευής, βελτιστοποιητές τρόπου λειτουργίας, υποσυστήματα αναζήτησης κ.λπ. Με μια νέα εξέλιξη, συμβαίνει το πρωτότυπο μιας μηχανής, συστήματος ή συγκροτήματος να μην έχει τέτοια υποσυστήματα αλλά σε γενικές γραμμές ανταποκρίνεται στον σκοπό του . Οι επιπλοκές εξυπηρετούν το σκοπό να ανακουφίσουν τον χειριστή ή να του δώσουν την ευκαιρία να συντηρήσει περισσότερο εξοπλισμό. Στη συνέχεια, η αστοχία του υποσυστήματος ανάγει το νέο σύστημα σε πρωτότυπο από πλευράς λειτουργικότητας, στερώντας του τα πλεονεκτήματα που χαρακτηρίζουν τη νέα ανάπτυξη.

3. Μονάδες παραγωγής υψηλού επιπέδου (π.χ. συνεργεία), με καλή οργάνωση παραγωγής, έχουν λειτουργικό πλεονασμό και εφαρμόζεται σε αυτές λειτουργικός πλεονασμός.

Αυτό εκφράζεται στο γεγονός ότι υπάρχει τεχνολογικός εξοπλισμός που χρησιμοποιείται μόνο περιοδικά και μπορεί να φορτωθεί επιπλέον. Είναι συχνά παλαιότερο, με λιγότερη λειτουργικότητα, όπως τα συμβατικά μηχανήματα γενικής χρήσης σε σύγκριση με τα μηχανήματα CNC. Ή, ας πούμε, πρωτόγονα οχήματα, για παράδειγμα, καρότσια σε αντίθεση με μεταφορείς ή ρομπότ μεταφοράς. Μια κατάσταση είναι δυνατή όταν ένας εργαζόμενος παίρνει τη θέση ενός αποτυχημένου ρομπότ σε μια μηχανή. Σε όλα τα παραπάνω παραδείγματα, η κανονική λειτουργία σε περίπτωση αστοχίας εξοπλισμού διασφαλίζεται από την ευελιξία ενός ατόμου που αναλαμβάνει λειτουργίες διαχείρισης, συντήρησης ή άμεσης παραγωγής.

4. Τα συστήματα υπολογιστών μπορούν να επιδείξουν μεγαλύτερη ευελιξία σε περίπτωση αστοχιών στοιχείων του κεντρικού τμήματος εξωτερικού εξοπλισμού. Έτσι, σε περίπτωση αστοχίας του πλότερ, οι γραφικές πληροφορίες εξάγονται σε μια αλφαριθμητική συσκευή εκτύπωσης χρησιμοποιώντας επιλεγμένα εικονίδια με μεγάλο διακριτό βήμα. Αυτές οι εικόνες αντικαθιστούν γραφήματα με την πιο πρόχειρη προσέγγιση, αλλά συχνά παρέχουν την απαιτούμενη ευκρίνεια. Οι πληροφορίες μπορούν να εμφανιστούν σε περίπτωση αστοχίας του plotter σε αριθμητική μορφή, αλλά με σημαντική απώλεια ποιότητας. Στην υπολογιστική διαδικασία, ο λειτουργικός πλεονασμός πραγματοποιείται μέσω αλγοριθμικού πλεονασμού με τη βοήθεια πρόσθετων κλάδων αλγορίθμων και πρόσθετων συνδέσεων μεταξύ τους, διόρθωσης ορισμένων τύπων σφαλμάτων και αλγοριθμικών μεθόδων για την αποκατάσταση χαμένων πληροφοριών.

Τα παραδείγματα χρήσης λειτουργικού πλεονασμού σε συγκεκριμένες κατηγορίες τεχνικών συστημάτων μας επιτρέπουν να εντοπίσουμε ορισμένες γενικές τάσεις. Οι δυνατότητες λειτουργικού πλεονασμού είναι συνήθως υψηλότερες σε συστήματα υψηλού επιπέδου και σε συγκροτήματα μεγάλης πολυπλοκότητας. Για παράδειγμα, στα συστήματα παραγωγής, ο λειτουργικός πλεονασμός χρησιμοποιείται συχνότερα σε επίπεδο καταστήματος παρά σε επίπεδο γραμμής ή τμήματος. Το δεύτερο χαρακτηριστικό είναι ότι ο λειτουργικός πλεονασμός είναι ευκολότερος σε εκείνα τα συστήματα στα οποία δεν απαιτούνται φυσικές κινήσεις στοιχείων κατά τη διάρκεια αστοχιών και οι αλλαγές στη δομή πραγματοποιούνται αποκλειστικά μέσω μεταγωγής σε επίπεδο σήματος. Οι πιο τυπικές περιπτώσεις λειτουργικού πλεονασμού σχετίζονται με την παρουσία ενός ατόμου στο σύστημα - το πιο ευέλικτο λειτουργικό στοιχείο οποιουδήποτε τεχνικού συστήματος.

6.3. Προβλήματα τυποποιημένης περιγραφής συστημάτων με λειτουργικό πλεονασμό.

Μια τυπική συνέπεια των αστοχιών στοιχείων είναι η μείωση της λειτουργικότητας του συστήματος. Η ποσοτική εξέταση αυτού του παράγοντα είναι η ιδιαιτερότητα της κατασκευής μαθηματικών μοντέλων αξιοπιστίας συστημάτων με λειτουργικό πλεονασμό. Στην περίπτωση αυτή, προκύπτουν δύο σε μεγάλο βαθμό ανεξάρτητα προβλήματα. Το πρώτο καθήκον είναι να περιγράψουμε πιθανολογικά το σύνολο των καταστάσεων του συστήματος. Κατά την επίλυσή του, εισάγονται καταστάσεις: S 0 - πλήρως λειτουργική κατάσταση, όταν δεν έχει αποτύχει ούτε ένα στοιχείο. S i - κατάσταση όταν το i-ο στοιχείο απέτυχε, ; S lj - καταστάσεις στις οποίες τα στοιχεία l-ο και j-ο απέτυχαν. Ο σκοπός της επίλυσης του πρώτου προβλήματος είναι να προσδιοριστούν οι πιθανότητες των εισαγόμενων καταστάσεων: P 0 (t), P i (t), P lj (t). Η δεύτερη εργασία είναι να προσδιοριστεί σε ποια από τις εισαγόμενες καταστάσεις το αντικείμενο παραμένει λειτουργικό λόγω της παρουσίας λειτουργικής εφεδρείας. Πληροφορίες σχετικά δίνονται από την αρχική μη τυπική περιγραφή των δυνατοτήτων λειτουργικού πλεονασμού ή λαμβάνονται με την επίλυση των αντίστοιχων λειτουργικών εξισώσεων, οι οποίες καθιστούν δυνατό τον καθορισμό των τιμών των παραμέτρων εξόδου του συστήματος και, με τη βοήθειά τους, τον προσδιορισμό του επίπεδο της απόδοσής του. Τα μοντέλα της διαδικασίας λειτουργίας μετά την αστοχία στοιχείων είναι, κατά κανόνα, ντετερμινιστικά και δεν περιέχουν πιθανοτικά χαρακτηριστικά.

Ο προσδιορισμός των πιθανοτήτων των καταστάσεων μπορεί να γίνει με οποιαδήποτε γνωστή μέθοδο: απαρίθμηση υποθέσεων, επίλυση εξισώσεων θεωρίας ουρών, προσέγγιση εμπειρικών δεδομένων κ.λπ. Για την αποκατάσταση συστημάτων, η κατανομή των στατικών πιθανοτήτων των καταστάσεων p i έχει ιδιαίτερο ενδιαφέρον. Μπορούν να υπολογιστούν με οποιεσδήποτε μεθόδους που χρησιμοποιούνται στην ανάλυση δομικά περιττών συστημάτων. Θεωρούμε το σύνολο των πιθανοτήτων ως ανεξάρτητα χαρακτηριστικά, τα οποία μπορούν αργότερα να χρησιμοποιηθούν για τον υπολογισμό των δεικτών απόδοσης.

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

1. Αξιοπιστία τεχνικών συστημάτων: Εγχειρίδιο / Εκδ. Ι.Α. Ushakova - M.: Radio and Communications, 1985. - 608 p.

2. Αξιοπιστία και αποτελεσματικότητα στην τεχνολογία: Κατάλογος. Τ. 5. Ανάλυση αξιοπιστίας σχεδίασης / Εκδ. ΣΕ ΚΑΙ. Πατρούσεβα. - Μ.: Μηχανολόγων Μηχανικών, 1988. - 316 σελ.

3. Αξιοπιστία και αποτελεσματικότητα στην τεχνολογία: Κατάλογος. Τ. Ι. Μεθοδολογία, οργάνωση, ορολογία. /Επιμ. ΟΛΑ ΣΥΜΠΕΡΙΛΑΜΒΑΝΟΝΤΑΙ. Επισκευές. - Μ.: Μηχανολόγων Μηχανικών, 1986. - 224 σελ.

4. Ερωτήσεις μαθηματικής θεωρίας αξιοπιστίας / Εκδ. B.V. Γκνεντένκο. - Μ.: Ραδιόφωνο και Επικοινωνίες, 1983. - 376 σελ.

ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΠΛΗΡΟΦΟΡΙΩΝ

ΑΝΑΠΤΥΞΗ από την LPI με το όνομά της. ΜΙ. Kalinina και VNIINMASH.

Ερμηνευτές: Γ.Ν. Cherkesov, A.M. Polovko, Ι.Β. Chelpanov, A.I. Kubarev, V.L. Arshakuni, Yu.D. Λιτβινένκο.

ΘΕΜΑ: “Ταξινόμηση μεθόδων κράτησης”

ΣΧΕΔΙΟ:

1. Πλεονασμός και πλεονασμός

2. Ταξινόμηση μεθόδων κράτησης

Σύμφωνα με το GOST 27.002-89, πλεονασμός είναι η χρήση πρόσθετων μέσων και (ή) δυνατοτήτων προκειμένου να διατηρηθεί η κατάσταση λειτουργίας ενός αντικειμένου σε περίπτωση βλάβης ενός ή περισσότερων από τα στοιχεία του. Έτσι, ο πλεονασμός είναι μια μέθοδος αύξησης της αξιοπιστίας ενός αντικειμένου με την εισαγωγή του πλεονασμού.

Με τη σειρά του, ο πλεονασμός είναι πρόσθετα μέσα και (ή) δυνατότητες πέρα ​​από το ελάχιστο που απαιτείται για ένα αντικείμενο να εκτελεί συγκεκριμένες λειτουργίες. Ο σκοπός της εισαγωγής του πλεονασμού είναι να διασφαλιστεί η κανονική λειτουργία ενός αντικειμένου μετά την εμφάνιση αστοχίας στα στοιχεία του.

Υπάρχουν διάφοροι τρόποι κράτησης. Συνιστάται ο διαχωρισμός τους σύμφωνα με τα ακόλουθα κριτήρια (Εικ. 1): τύπος πλεονασμού, μέθοδος σύνδεσης στοιχείων, πολλαπλότητα πλεονασμού, τρόπος ενεργοποίησης της εφεδρείας, τρόπος λειτουργίας της εφεδρείας, δυνατότητα αποκατάστασης της εφεδρείας.

Ο ορισμός του κύριου στοιχείου δεν σχετίζεται με την έννοια της ελαχιστοποίησης της κύριας δομής του αντικειμένου, καθώς ένα στοιχείο που είναι το κύριο σε ορισμένους τρόπους λειτουργίας μπορεί να χρησιμεύσει ως εφεδρικό σε άλλες συνθήκες.

Περιττό στοιχείο - το κύριο στοιχείο, σε περίπτωση αποτυχίας του οποίου παρέχεται εφεδρικό στοιχείο στο αντικείμενο

Η κράτηση χρόνου συνδέεται με τη χρήση αποθεμάτων χρόνου. Σε αυτή την περίπτωση, θεωρείται ότι ο χρόνος που διατίθεται στο αντικείμενο για να εκτελέσει την απαραίτητη εργασία είναι προφανώς μεγαλύτερος από τον ελάχιστο απαιτούμενο. Τα αποθέματα χρόνου μπορούν να δημιουργηθούν αυξάνοντας την παραγωγικότητα ενός αντικειμένου, την αδράνεια των στοιχείων του κ.λπ.

Ο πλεονασμός πληροφοριών είναι πλεονασμός με χρήση πλεονασμού πληροφοριών. Παραδείγματα πλεονασμού πληροφοριών είναι η πολλαπλή μετάδοση του ίδιου μηνύματος μέσω ενός καναλιού επικοινωνίας. τη χρήση διαφόρων κωδικών κατά τη μετάδοση πληροφοριών μέσω καναλιών επικοινωνίας που εντοπίζουν και διορθώνουν σφάλματα που εμφανίζονται ως αποτέλεσμα αστοχιών εξοπλισμού και της επίδρασης παρεμβολών· εισαγωγή περιττών συμβόλων πληροφοριών κατά την επεξεργασία, μετάδοση και εμφάνιση πληροφοριών. Η υπερβολική πληροφόρηση καθιστά δυνατή την αντιστάθμιση, στον ένα ή τον άλλο βαθμό, για στρεβλώσεις στις μεταδιδόμενες πληροφορίες ή την εξάλειψή τους.

Ο λειτουργικός πλεονασμός είναι ο πλεονασμός στον οποίο μια δεδομένη λειτουργία μπορεί να εκτελεστεί με διάφορους τρόπους και με τεχνικά μέσα. Για παράδειγμα, η λειτουργία γρήγορης απενεργοποίησης ενός υδρόψυκτου αντιδραστήρα ισχύος μπορεί να επιτευχθεί με την εισαγωγή ράβδων ασφαλείας στον πυρήνα ή με έγχυση ενός διαλύματος βορίου. Ή η λειτουργία μετάδοσης πληροφοριών σε ένα αυτοματοποιημένο σύστημα ελέγχου μπορεί να εκτελεστεί χρησιμοποιώντας ραδιοφωνικά κανάλια, τηλέγραφο, τηλέφωνο και άλλα μέσα επικοινωνίας. Ως εκ τούτου, οι συνήθεις δείκτες μέσης αξιοπιστίας (μέσος χρόνος μεταξύ των αστοχιών, πιθανότητα λειτουργίας χωρίς αστοχίες, κ.λπ.) γίνονται μη ενημερωτικοί και ανεπαρκώς κατάλληλοι για χρήση σε αυτήν την περίπτωση. Οι πιο κατάλληλοι δείκτες για την αξιολόγηση της λειτουργικής αξιοπιστίας: η πιθανότητα εκτέλεσης μιας δεδομένης συνάρτησης, ο μέσος χρόνος για την ολοκλήρωση μιας συνάρτησης, το ποσοστό διαθεσιμότητας για την εκτέλεση μιας δεδομένης συνάρτησης

Ο πλεονασμός φορτίου είναι πλεονασμός με χρήση αποθεμάτων φορτίου. Ο πλεονασμός φορτίου, πρώτα απ 'όλα, συνίσταται στη διασφάλιση βέλτιστων αποθεμάτων της ικανότητας των στοιχείων να αντέχουν τα φορτία που ασκούνται σε αυτά. Με άλλες μεθόδους δημιουργίας αντιγράφων ασφαλείας φορτίου, είναι δυνατή η εισαγωγή πρόσθετων προστατευτικών στοιχείων ή στοιχείων εκφόρτωσης

Σύμφωνα με τη μέθοδο συμπερίληψης των αποθεματικών στοιχείων, διακρίνουν μεταξύ μόνιμης, δυναμικής, κράτηση αντικατάστασης, ολίσθησης και πλειοψηφικής κράτησης. Μόνιμη κράτηση είναι μια κράτηση χωρίς αναδιάρθρωση της δομής ενός αντικειμένου σε περίπτωση αστοχίας του στοιχείου του. Για μόνιμο πλεονασμό, είναι απαραίτητο σε περίπτωση βλάβης του κύριου στοιχείου, να μην απαιτούνται ειδικές συσκευές για την ενεργοποίηση του εφεδρικού στοιχείου και να μην υπάρχει διακοπή λειτουργίας (Εικ. 5.2 και 5.3).

Ο μόνιμος πλεονασμός στην απλούστερη περίπτωση είναι μια παράλληλη σύνδεση στοιχείων χωρίς συσκευές μεταγωγής.

Ο δυναμικός πλεονασμός είναι ένας πλεονασμός με αναδιάρθρωση της δομής ενός αντικειμένου όταν παρουσιάζεται αστοχία του στοιχείου του. Η δυναμική κράτηση έχει μια σειρά από ποικιλίες.