Резервирование как метод повышения надежности

Эффективным методом повышения надежности электронного оборудования является резервирование. Различают общее резервирование, когда резервируется объект в целом (резервная магистраль, тракт, генераторное оборудование и т.п.), и раздельное резервирование, когда резервируются отдельные элементы системы. Резервные системы (элементы) включаются вместо отказавших с помощью ручных или автоматических коммутаторов, при этом до включения в работу резервный элемент может находиться в отключенном (ненагруженном) состоянии, быть полностью включенным под нагрузку (нагруженное состояние) или находиться в облегченном режиме. На практике используют оба вида резервирования, при этом раздельный резерв применяют для уменьшения вероятности отказа менее надежных элементов. Общий резерв применяют чаще для резервирования крупных блоков или систем.

Рассмотрим показатели надежности для крупной информационно-измерительной системы, содержащей N параллельно работающих однотипных систем, которые резервируются М такими же системами. Любая резервная система включается автоматически вместо любой отказавшей, при этом до включения резервная система может находиться в одном из указанных выше режимов: нагруженном («горячем»), ненагруженном («холодном») и облегченном («теплом»). Поскольку системы однотипны, все они имеют одинаковые усредненные показатели, в частности, основные N систем имеют коэффициент готовности Кг1, а резервные М систем — Кг2, где коэффициент готовности имеет смысл вероятности безотказной работы одной системы в любой момент времени. Отказ на любом из N направлений при наличии М резервных систем произойдет всякий раз, когда выйдут из строя k основных систем, в то время как среди резервных будут исправными только (k - 1) систем (1 < k < М + 1). Вероятность такого события (неготовности) для каждой из N систем будет равна

Здесь Сдг — число сочетаний из N по k, См1 — число сочетаний из М по (k - 1); величины (1-7$Гг1) = KHri и(1-Кг2) = Кнг2 характеризуют вероятность неготовности соответственно для основной и резервной систем по отдельности.

Если резервные системы находятся в нагруженном состоянии: Kri = Кг2 = Кг, то вместо (11.26) получим выражение

которое характеризует вероятность неготовности каждой из N основных систем при наличии М резервных. В (11.27) учтено, что

так как Кнг « 1. Вероятность безотказной работы в случае резервирования (коэффициент готовности Кгр) любой из N основных систем при наличии М резервных в этом случае будет равна

Для примера рассмотрим основную систему со средней наработкой на отказ и временем восстановления, равными соответственно Т0 = 1000 ч и Тв = 3 ч. Вычислим, как изменятся параметры этой системы при резервировании по схеме N - 7, М - 1, т.е одна резервная на семь основных.

Из (11.17) имеем Кг -0,997, Кят = 1-Кг = 3 • 10“3. Из (11.27), (11.28) получим Кнг р = 36 • 10_6; Кг р - 0,99996. Если считать, что при резервировании сохранилось Тв = 3 ч, то наработка на отказ при резервировании увеличится до значения То р - Твнг-р - - 8 • 104 ч вместо прежних Т0 = 103 ч, или примерно в 80 раз. Таким образом, резервирование систем (блоков, элементов) при использовании высоконадежных автоматических переключателей позволяет значительно увеличить их время наработки на отказ и коэффициент готовности.

Более детально вопросы расчета показателей надежности можно изучить в специальной литературе [6, 8, 25, 30, 34, 35, 51, 64].

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >