22. Методы резервирования.

Функциональное резервирование использует методы резервирования на уровне функциональных подсистем АСОИУ или их наиболее важных компонентов. При организации последовательного вычислительного процесса такой способ резервирования ведет к дополнительным затратам времени на реализацию зарезервированной функции. В наиболее ответственных системах программы могут обрабатываться одновременно на двух вычислительных комплексах, с последующим сравнением результатов вычислений. В случае несовпадения результатов подключается процесс обработки на третьем резервном комплексе и осуществляется мажоритарное голосование — двух из трех. По мнению специалистов, такой подход обеспечивает максимально возможную надежность функционирования системы.

Временное резервирование базируется на использовании резервного времени для выполнения заданной функции. Например, для передачи заданного объема информации требуется время t. На эту процедуру отводится некоторое дополнительное резервное время (/р), в течение которого может быть осуществлена повторная передача фрагмента информации, переданного с искажениями. Резервное время повышает достоверность информации и снижает число отказов, но отрицательно сказывается на производительности системы.

Информационное резервирование. В качестве резерва используется избыточная информация. Например, могут резервироваться данные в запоминающих устройствах системы, вводиться избыточные символы при передаче и обработке информации, дополнительные разряды при кодировании данных, корректировочные коды и т. д.

24. Способы повышения надёжности систем.

Все методы повышения и поддержания надежности разбиваются на три большие группы: методы, применяемые при проектировании, при изготовлении и при эксплуатации.

Методы повышения надежности, применяемые при проектировании

1 В первую очередь надежность ТС достигается за счет использования высоконадежных элементов.

Внедрение полупроводниковых приборов вместо электровакуумных позволило, как известно, повысить надежность технических устройств более чем на порядок, за счет того, что физические процессы в полупроводниковых приборах обеспечивают их функционирование при меньших питающих напряжениях, рассеиваемой мощности и, следовательно, температурах.

2 Вторым путем повышения надежности является обеспечение оптимальных режимов работы элементов и, прежде всего, электрических режимов. Опыт эксплуатации элементов показывает, что оптимальные значения коэффициента нагрузки, при которых интенсивность внезапных отказов наименьшая, находятся в пределах 0,2–0,4. Кроме того, установлено, что при этих же значениях коэффициента нагрузки параметры элементов медленнее отклоняются от номинальных. При этом большое значение имеет выбор коэф-фициента нагрузки по тепловому, механическому и радиационному режиму. Указанные режимы в большой мере зависят от конструкции устройств, а также от принятых технических решений. Естественно, что это должно учитываться в процессе проектирования.

3 Одним из наиболее эффективных средств повышения надежности является резервирование, то есть введение избыточности. Опыт использования различных методов резервирования в ТС показывает, что постоянное резервирование может использоваться по отношению к отдельным элементам или схемам. Для сложных ТС обычно применяется резервирование замещением, которое также используется и для отдельных устройств. Часто, например, в САУ и АСУ используются мажоритарное резервирование и самокорректирующие коды. Под избыточностью понимают дополнительные средства и возможности сверх минимально необходимых для выполнения ТС заданных функций.

4 Одним из специальных методов повышения надежности является использование самонастраивающихся и самоорганизующихся систем.

Особенно важным является принцип самоорганизации. Для его реализации создаются, например, такие САУ и АСУ, которые способны изменять свою структуру в процессе функционирования. Перестройка структуры осуществляется таким образом, чтобы обеспечить с помощью сохранивших работоспособность звеньев системы требуемое качество регулируемого процесса. Это приводит к необходимости учета при проектировании систем влияния параметров отдельных звеньев на соответствующие показатели исследуемой системы.

5 эффективным методом повышения надежности является восстановление отказавших ТС. Здесь основным вопросом является обнаружение факта отказа и поиск отказавших элементов. Такая задача может быть решена с помощью диагностирования ТС, например, при использовании автоматизированных систем контроля, где в качестве основного центрального звена применяется ЭВМ, обеспечивающая проверку большого числа контрольных точек в течение небольшого промежутка времени.

6 Большое значение для обеспечения надежности, как уже неоднократно указывалось, имеет качество изготовления ТС, которое определяется технологической дисциплиной, организацией контроля на всех стадиях проектирования, производства, проведения испытаний и качеством комплектующих и материалов. Здесь также имеет большое значение качество эксплуатации, принятая система технического обслуживания, обеспечение комплектами ЗИП и его пополнение, подготовленность обслуживающего персонала и ряд других факторов.

Эффективность этих методов состоит в том, что они позволяют из малонадежных элементов строить надежные системы. Эти методы позволяют уменьшить интенсивность отказов системы, уменьшить среднее время восстановления и время непрерывной работы системы.

Методы повышения надежности, применяемые при изготовлении

При изготовлении элементов, систем надежность можно повысить, совершенствуя технологию производства, осуществляя автоматизацию производственных процессов, применяя статистический контроль качества продукции, осуществляя тренировку элементов и систем. Все эти методы позволяют уменьшить интенсивность отказов элементов системы.

Методы поддержания надежности, применяемые при эксплуатации

Повысить надежность системы в процессе ее эксплуатации чрезвычайно трудно. Это объясняется тем, что надежность системы в основном закладывается при ее проектировании, обеспечивается при изготовлении, а при эксплуатации надежность только расходуется. Скорость ее расхода зависит от методов эксплуатации, квалификации обслуживающего персонала, условий эксплуатации.

Задача инженеров-эксплуатационников состоит не в повышении надежности системы, а в том, чтобы как можно дольше сохранить надежность системы, заложенную в процессе ее проектирования и изготовления.

Научные методы эксплуатации включают в себя научно обоснованные способы проведения профилактических мероприятий и ремонтов. Сюда в первую очередь относятся частота и глубина проверок, условия хранения, регламентация времени непрерывной работы системы и т.п.

Следует, однако, отметить, что в процессе эксплуатации не только расходуется надежность. При правильной организации эксплуатации также удается повысить надежность систем. Действительно, если профилактические мероприятия предупреждают отказы, то это аналогично уменьшению интенсивности отказов системы. Разница состоит лишь в том, что здесь надежность элементов фактически не повышается, как это имеет место при проектировании и изготовлении, а своевременно происходит смена или ремонт еще не отказавших элементов, но таких, вероятность отказов которых сильно возросла.

Эксплуатация оказывает очень сильное влияние на проектирование и изготовление вновь разрабатываемой системы. Это объясняется тем, что данные об отказах элементов, систем, полученные при ее эксплуатации, полностью характеризуют ее надежность и поэтому являются часто исходными данными при проектировании высоконадежных систем.

Эксплуатация - это своего рода эксперимент с реальными условиями работы систем, который не может быть проведен ни в одной лаборатории. Поэтому сбор, научная обработка и обобщение статистических данных об отказах элементов, систем является одной из важных функций технической эксплуатации.

(из другого источника

1) резервирование;

2) упрощение системы;

3) выбор наиболее надежных элементов;

4) создание схем с ограниченными последствиями отказов элементов;

5) облегчение электрических, механических, тепловых и других режимов работы элементов;

6) стандартизация и унификация элементов и узлов;

7) встроенный контроль;

8) автоматизация проверок.)