Раздельное резервирование замещением

Рассмотрим структурную схему приемника, который должен резервироваться:

Рис. Раздельное резервирование замещением при кратности m=1.

Этот приемник состоит из N блоков (N=4). Резервный компонент также состоит из N блоков.

Однако в отличии от рассмотренных способов резервирования в случае выхода из строя одного блока основного комплекта (например УНЧ) в работу включается не весь резервный комплект, а только один из блоков, а остальные продолжают оставаться в резерве.

Если в схеме нет недостатков, которые приводили бы к систематическим отказам блоков, то при дальнейшей работе прибора повторный выход из строя одного и того же блока (в нашем примере УНЧ) является маловероятным.

Вероятнее, что следующий отказ произойдет в другом блоке, который опять может быть заменен блоком из числа резервных.

Прибор выйдет из строя только тогда, когда отказ в блоке одного и того же типа произойдет дважды (m=1).

Из рассмотренного примера следует, что раздельное резервирование является наиболее эффективным способом повышения надежности.

Более подробный анализ показывает, что наибольший эффект получается при раздельном резервировании замещением с использованием ненагруженного резерва.

Получаемый при этом выигрыш по средней наработке на отказ в зависимости от числа N блоков, на которое разделен прибор, можно увидеть из следующего графика:

Зависимость от числа блоков N при раздельном резервировании замещением

Как видно из графиков, значительное увеличение Т_ср (примерно в 10 раз) получается при m=1, если прибор разделить на 60 отдельно резервируемых блоков, а при m=2 – если число блоков примерно равно 10.

Если сравнить полученный эффект с результатами, которые можно было бы получить при общем резервировании замещением, то получим, что такое же увеличение Т_ср можно получить при включении в состав прибора или системы девяти полных резервных комплексов.

Приведенные выводы сделаны в предположении, что устройства, которые подключают резервный блок взамен вышедшего из строя не ухудшают надежности системы.

Если обнаружение неисправного блока и замену его резервным возложить на специальные автоматические устройства, то при их числе около нескольких десятков весь выигрыш от подобного резервирования может быть сведен на нет.

Поэтому раздельное резервирование замещением наиболее целесообразно применять, если выполняются следующие условия:

1. Аппаратура обслуживаются оператором, который постоянно следит за ее исправностью.

2. Блоки, на которые разделен прибор для резервирования, являются легкосъемными.

3. В приборе есть устройство, позволяющее отыскать неисправный блок.

4. Перерыв в работе прибора на короткое время для отыскания и устранения неисправности существенно не нарушает работу объекта, на котором установлен этот прибор.

Условия пункта 2, 3 сравнительно легко могут быть выполнены проектировщиком без значительного усложнения.

Еще одно уточнение.

При рассмотрении эффективности различных методов резервирования предполагалось, что отказавшие блоки и изделия не подлежат ремонту. Между тем многие категории аппаратуры позволяют производить ремонт вышедших из строя блоков в то время как работают резервные.

Естественно, что в этом случае фактическая надежность аппаратуры будет выше чем рассчитанная по формулам, так как, отказавший блок может быть отремонтирован раньше, чем произойдет следующий отказ аппаратуры. При этом повторный отказ, даже при кратности резервирования m=1, не нарушает работы изделия.

Число таких случаев, когда ремонт закончен раньше, чем произошел следующий отказ, зависит от отношения , где Т_В – среднее время, затрачиваемое на отыскание и устранение неисправностей. Поэтому наряду с повышением средней наработки на отказ проектировщик должен стремиться к тому, чтобы конструкция позволяла быстро находить и устранять неисправности. Надежность аппаратуры нужно рассчитывать на всех этапах проектирования.

До достижения высокой надежности необходимо тщательно отрабатывать схему и конструкцию изделия.