1.7 Ремонтопригодность при резервировании
Теоретическое обоснование: Надёжность системы определяется не только безотказностью, но и ремонтопригодностью. «Совместно с надежностью ремонтопригодность характеризует способность системы выполнить заданные функции в любой момент времени» [1, с. 10].
Применение резервирования меняет подход к ремонту. «Резервированием с восстановлением называется такое, при котором работоспособность любого основного и резервного элементов системы в случае возникновения отказов подлежит восстановлению в процессе эксплуатации системы» [1, с. 6]. Если в нерезервированной системе отказ требует немедленного восстановления (иначе система простаивает), то в резервированной системе появляется «окно» для ремонта. Однако для максимального эффекта требуется совершенная система контроля. «Если мы имеем дело с восстанавливаемыми объектами, то для получения максимального эффекта от применения резервирования необходима совершенная система контроля, которая в состоянии мгновенно обнаружить появление неработоспособного состояния любого элемента».
Практический пример: Для дублированного FM-передатчика ремонтопригодность можно реализовать по схеме «резервирование с восстановлением».
1) Снижение аварийности. Если основной передатчик выходит из строя, система автоматически переключается на резерв. Вещание продолжается, а у инженеров есть время (от нескольких часов до дней) для ремонта или замены неисправного блока без остановки эфира.
2) Роль контроля. Поскольку в примере с «холодным» или «тёплым» резервом отказавший основной передатчик не влияет на работу системы, оператор может не сразу узнать о поломке. Систему стоит оснастить блоком телеметрии, который будет сигнализировать диспетчеру. Без этого сигнала существует риск, что и резервный передатчик выйдет из строя до того, как будет отремонтирован основной, что приведёт к полному останову вещания.
1.8 Элемент расчета надежности
Теоретическое обоснование: Для количественной оценки надёжности сложных систем вводится понятие элемента расчёта. «Элементом расчета надежности называется устройство, имеющее количественную характеристику надежности, самостоятельно учитываемую при расчете надежности соединения» [1, с. 12].
Элементы расчёта могут соединяться последовательно (основное соединение) или параллельно (резервное соединение). «Основным соединением элементов расчета называется такое, при котором отказ любого элемента ведет к отказу всего соединения». «Резервным соединением элементов расчета называется такое, при котором отказ соединения наступает только в том случае, если отказали основной и все резервные элементы».
Отдельно отметим скользящее резервирование (рисунок 6) – «это резервирование замещением, при котором группа основных элементов объекта резервируется одним или несколькими резервными элементами, каждый из которых может заменить любой отказавший элемент в данной группе» [1, с. 4].
Рисунок 6 – Скользящее резервирование
При расчете важно чётко формулировать понятие отказа: «прежде чем приступать к расчету надежности, необходимо четко сформулировать, что следует понимать под отказом системы» [4].
Практический пример:
При расчёте надёжности дублированной системы FM-вещания (схема 1+1) элементы расчета распределим следующим образом:
1) Формулировка отказа. Отказом системы считается отсутствие сигнала несущей частоты на выходе антенно-фидерного устройства (прекращение вещания).
2) Декомпозиция на элементы расчета:
– Элемент 1: Основной передатчик (П1). Характеристика: интенсивность отказов λ1;
– Элемент 2: Резервный передатчик (П2). Характеристика: интенсивность отказов λ2;
– Элемент 3: Переключающее устройство (антенный коммутатор). Характеристика: интенсивность отказов λП.
3) Схема соединения.
– Элементы 1 и 2 соединены параллельно (резервное соединение). Система продолжит работу, если работает П1 ИЛИ П2.
– Полученный блок (П1 || П2) соединён с элементом 3 последовательно (основное соединение). Если откажет коммутатор (Элемент 3), сигнал не пойдет в антенну, даже если передатчики исправны.
4) Применение скользящего резервирования. В контексте радиовещания примером скользящего резервирования может служить радиопередающий центр с несколькими (например, двумя) работающими передатчиками, вещающими разные программы, и одним общим резервным передатчиком на складе. Этот один резервный аппарат может заменить любой из двух основных в случае его отказа, как на рисунке 7.
Элементы П1 и П2 соединены параллельно. Отказ системы на этом участке произойдет только при одновременном отказе обоих передатчиков.
Переключатель и передатчики соединены последовательно. Если переключатель выйдет из строя и не сможет коммутировать сигнал, система откажет, даже если передатчики исправны.
Такая схема экономически выгоднее, чем дублирование каждого передатчика (схема 1+1 для каждого), так как требует всего одного дополнительного устройства на группу, но требует более сложной системы коммутации.
Рисунок 7 – Схема скользящего резервирования
(Схема 1+1 для FM-станции)