Классификация методов резервирования

Для повышения надежности систем применяют различные методы резервирования. Различают структурное, функциональное, временное и информационное резервирование (рис.124).

Рис124. Способы резервирования

Структурное резервирование,называемое также аппаратным, предусматривает использование избыточных элементов структуры объекта. При этом вводимые в дополнение к основным избыточные резервные структурные элементы имеют единственное назначение - взять на себя выполнение рабочих функций при отказе соответствующих основных элементов. Такое резервирование - своеобразный метод автоматизации процесса замены отказавшего элемента.

Из многочисленных способов структурного резервирования можно выделить:

• общее резервирование - резервируется весь объект в целом;

• раздельное резервирование — резервируются отдельные элементы;

• резервирование замещением — когда функции основного элемента передаются резервному только при отказе основного элемента;

• скользящее резервирование - когда группа основных элементов резервируется с использованием специальных переключающих устройств одним или несколькими резервными элементами, каждый из которых может заменить любой отказавший основной элемент).

По степени нагруженности резервного элемента до наступления отказа принято различать:

• нагруженный ("горячий") резерв - когда резервные элементы находятся в том же режиме, что и основной элемент;

• облегченный ("теплый") резерв - резервные элементы находятся в менее нагруженном режиме, чем основной;

• недогруженный ("холодный") резерв - резервные элементы не несут нагрузок до момента подключения их вместо основных.

Структурное резервирование в СЖАТ применяется не только для того, чтобы повысить безотказность СЖАТ, но также и для безопасности микропроцессорных и компьютерных систем. Повышение достоверности результатов обработки информации обеспечивается резервированием аппаратных средств с применением многоканальных систем с жесткой или мягкой синхронизацией каналов и сравниванием результатов на выходе каналов с помощью безопасных схем сравнения. Обычно используют два канала. Такое резервирование называется дублированием.

Функциональное резервирование обеспечивает использование способности элементов выполнять дополнительные функции, а также возможность выполнять заданную функцию дополнительными средствами.

Временное резервирование предусматривает использование избыточного времени. При этом время выполнения аппаратурой требуемой paботы заведомо больше времени, необходимого для выполнения какой-то операции, например, на установку маршрута по станции или открытие проходного сигнала АБ после освобождения ограждаемого этим сигналов блок-участка на железнодорожных участках, где пропускная способности используется не полностью.

Информационное резервирование предусматривает использование избыточной информации. Его простейшим примером является многократная передача одного и того же сообщения по каналу связи

Основным параметром резервирования является его кратность. Под кратностью резервирования m понимается отношение числа резервных изделий к числу резервируемых (основных). Различают резервирование с целой и дробной кратностью. При резервировании с целой кратностью величина m есть целое число, при резервировании с дробной кратностью величина m есть дробное несокращаемое число. Например, m=4/2 означает наличие резервирования с дробной кратностью, при котором число резервных элементов равно 4, число основных 2, а общее число элементов равно 6.

 

Р и с.125. Схемные обозначения способов резервирования

а – общее постоянное с целой кратностью; б – раздельное постоянное с целой кратностью; в – общее замещением с целой кратностью; г – раздельное замещением с целой кратностью; д – общее постоянное с дробной кратностью; е – раздельное замещением с дробной кратностью

 

 

32.К задачам прогнозирования относятся:

Прогнозирования- специальное научное исследование конкретных перспектив развития какого-либо процесса.

1. Определение значений прогнозируемых параметров в конкретной размерности (величине) на предстоящий отрезок времени;

2. Расчет вероятности того, что исследуемый процесс и его параметры не выйдут за пределы зоны допусков в течение заданного времени;

3. Расчет времени эксплуатации изделия, при котором обеспечивается заданная вероятность сохранения прогнозируемых параметров в зоне допусков;

4. Расчет зоны допусков, из корторых параметр не выйдет в течении заданного времени с заданной вероятностью.

Решение задачи прогноза выполняется в виде реализации следующих последовательных этапов:

разработка модели исследуемого процесса и ее математическое описание;

получение данных контроля и использование их для определения исследуемого процесса (построение апостериорного процесса);

вычисление необходимых апостериорных характеристик процесса.

 

 

Научное прогнозирование основывается на изучении закономерностей, которые определяют поведение рассматриваемых процессов и событий. При этом могут быть использованы закономерности случайных и детерминированных событий.

При углублении контроля ТС изделий области случайных величин (времени и места) отказа сужаются. Однако практически осуществить глубокий контроль всего множества элементов объекта невозможно, а приходится ограничиваться контролем только некоторых параметров объекта, по которым можно судить с некоторой вероятностью о его фактическом состоянии в настоящий момент времени и в определенном будущем. Задача состоит в том, чтобы найти необходимое и минимальное количество таких наиболее информационных параметров.

В большинстве случаев внезапность отказа является следствием несовершенства наших знаний процессов, связанных с этим отказом. Однако там, где имеется возможность получать информацию об этих процессах, говорят не о внезапных, а о постепенных отказах, для которых используются специальные методы их прогнозирования.

Различают прогнозирование технического состояния и прогнозирование надежности. В первом случае дается прогноз технических параметров машины либо эти параметры относятся к тому или иному классу, а также дается прогноз отказов машины. Во втором случае дается прогноз количественных показателей надежности машины на основе прогнозирования постепенных и внезапных отказов.

Прогнозирование может быть групповым и индивидуальным. К методам группового прогнозирования можно отнести статистическую оценку срока службы однотипных изделий на основе результатов контрольных и определительных испытаний на надежность. В этом случае путем обработки результатов испытаний некоторого числа изделий на срок службы вычисляется количественная среднеквадратичная оценка срока службы всей партии электрических машин. К достоинствам метода индивидуального прогнозирования относится возможность оценки надежности каждой конкретной машины.

Прогнозирование надежности, основанное на наблюдении и обработке прогнозирующих параметров, позволяют исследовать надежность конкретных изделий в процессе их эксплуатации, что особенно важно для изделий, изготовленных в малых количествах и выполняющих ответственные функции, когда может оказаться недопустимой практика расчётов надежности по числу событий отказов.

Точность прогноза может быть повышена, если будет получена и правильно использована априорная информация о статических характеристиках изменения во времени многочисленных воздействий на изделие как из внешней среды, так и своей собственной внутренней среды. Затем исследовано влияние этих воздействий на входные и выходные параметры объекта, оплучен оператор алгоритма связи входных и выходных параметров объекта, в том числе и с внешними факторами. Это способствует известному нацчному положению: чем больше избыточная информация, тем будет выше помехозащищенность исследуемой системы.

К решению задачи прогнозирования существуют два подхода — детерминированный и стохастический. В первом случае задача сводится к отысканию аппроксимирующего выражения, во втором в качестве прогнозируемой характеристики принимается реализация случайной величины, определяющая интервал времени от момента контроля до первого пересечения поля допуска прогнозируемой величины. Поскольку процессы износа, старения и разрегулирования электрических машин, обусловливающие развитие постепенных отказов, являются случайными величинами, более общий характер носит стохастический подход.

В настоящее время разрабатывается третий метод прогнозирования — метод распознавания образов. Метод предполагает разбиение всей группы изделий на несколько классов (групп) в соответствии с признаками каждого класса. Между классами устанавливаются строгие границы. Процесс создания образа разбит на три этапа: «обучение», создание образа, «экзамен». Процесс индивидуального прогнозирования надежности методом распознавания образов сводится к отнесению данной электрической машины к тому или иному классу на основании критериев работоспособности, причем для каждого класса должны быть априорно известны показатели надежности и технические характеристики.

Структура процесса прогнозирования показана на, ос­новными его этапами являются: формулирование цели и задач прогно­зирования, сбор и подготовка необходимых исходных данных о поведе­нии прогнозируемого явления до настоящего момента времени (преды­стория прогнозируемого явления или интервал наблюдения), иденти­фикация или формирование модели прогнозируемого явления, выбор метода и средств прогнозирования, накопление априорной информа­ции о прогнозируемом явлении, принятие решения по результатам про­гноза. Техническое состояние объекта полностью характеризуется на­бором его выходных сигналов . В качестве их могут рассматри­ваться характеристики входных сигналов или некоторые системные ха­рактеристики.