МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М.Ф. Решетнева» Институт информатики и телекоммуникаций Кафедра информационно-управляющих систем Отчет по лабораторной работе №4 Тема: НАДЕЖНОСТЬ НЕВОССТАНАВЛИВАЕМЫХ РЕЗЕРВИРОВАННЫХ СИСТЕМ Преподаватель Обучающийся _____________Шамлицкий Я.И. БИЭ21-01 Красноярск 2023 _____________Ахмедов А.Р. Цель работы: Определение количественных характеристик надежности невосстанавливаемых резервированных систем. Задачи работы: 1. Изучить показатели надежности невосстанавливаемых резервированных систем. 2. Освоить методику расчетов показателей надежности невосстанавливаемых резервированных систем. 1 вариант. 1 ХОД РАБОТЫ 1.1 Ответы на вопросы 1) Дайте определению понятию «резервирование». Резервированием называют метод повышения надежности системы за счет введения избыточности. 2) Какая задача решается при введении избыточности в техническую систему? Задачей введения избыточности является обеспечение нормального функционирования системы после возникновения отказов в ее элементах. 3) Что понимается под кратностью резервирования системы? Под кратностью резервирования "m" понимается отношение числа резервных объектов к числу основных 4) Перечислите определения. основные виды резервирования. Дайте их Основые виды: -Общее резервирование с постоянно включенным резервом и с целой кратностью. - Общее резервирование с постоянно включенным резервом и с целой кратностью. -Раздельное резервирование с постоянно включенным резервом и целой кратностью по всем элементам -Скользящее резервирование -Общее резервирование замещением Общее резервирование с постоянно включенным резервом и с целой кратностью - Структурная схема системы при общем резервировании с постоянно включенным резервом приведена на рис. 1. Такая система откажет, если откажет основная цепь и все резервные. Рисунок 1 - Структурная схема системы с общим резервированием и постоянно включенным резервом Раздельное резервирование с постоянно включенным резервом и целой кратностью по всем элементам - Пусть исходная система состоит из n элементов, причем к каждому из них подключено m резервных элементов. Отказ этой системы может произойти при отказе любого блока. Совпадение работоспособных состояний n блоков системы гарантирует работоспособное состояние системы Скользящее резервирование - Скользящее резервирование является частным случаем резервирования замещением, когда группа основных элементов аппаратуры резервируется одним или несколькими резервными элементами, каждый из которых может заменить любой отказавший основной элемент в данной группе. Скользящее резервирование применяется при наличии в аппаратуре одинаковых узлов или блоков. Общее резервирование замещением - Это метод повышения надежности системы за счет использования резервной цепи, находящейся в ненагруженном состоянии, которая автоматически включается при отказе основной цепи. 5) Приведите структурную схему системы с постоянно включенным резервом. Рисунок 2 - Структурная схема системы с раздельным резервированием с постоянно включенным резервом 6) Как определяется вероятность безотказной работы системы при общем резервировании замещением? Для случая постоянных интенсивностей отказов элементов ( const ) i вероятность определяется по формуле : 0t m ( 0 t )i p (t) e с i 0 i! 7) Приведите структурную схему системы с раздельным резервированием замещением. Рисунок 3 - Структурная схема системы с раздельным резервированием замещением 8) Запишите формулы для вычисления безотказной работы системы при раздельном резервировании. Если известны вероятности безотказной работы каждого из блоков, то вероятность безотказной работы системы выражается формулой: p (t) p с ( t )p бл.1 бл.2 ( t )...p бл.k ( t )...p бл.n (t) n pбл.k ( t ) k 1 Интенсивность отказов основной цепи можно записать как: n 0 0i . i 1 Если для элементов блока справедливо равенство 0 1 ... j ... m const , то вероятность безотказной работы блока элементов можно найти по формуле: p ( t ) 1 (1 e бл. 0t m 1 ) . Следовательно, вероятность безотказной работы системы при раздельном резервировании с целой кратностью определится по выражению произведения вероятностей безотказной работы блоков 0k mk 1 p ( t ) 1 1 e , с k 1 n где 0k интенсивность отказов основного элемента k-го блока; выражение в фигурных скобках - вероятность безотказной работы k -го блока 9) Проанализируйте особенности постоянного резервирования и резервирования замещением. Основные достоинства резервирования замещением: 1) больший выигрыш в надежности по сравнению с постоянным резервированием (в случаях ненагруженного и облегченного резерва); 2) отсутствие необходимости дополнительной регулировки в случае замещения основного элемента резервным, так как основной и резервный элементы одинаковы. Основные недостатки резервирования замещением: 1) сложность технической реализации и связанное с этим увеличение массы, габаритов и стоимости всего резервируемого РЭУ; 2) перерыв в работе в случае замещения отказавшего элемента; 3) необходимость иметь переключающее устройство высокой надежности. Для обеспечения этого иногда приходится резервировать сами переключающие устройства, обычно используя постоянное резервирование. На практике считается, что надежность переключающего устройства должна быть по меньшей мере на порядок выше надежности резервируемого элемента. Основными достоинствами постоянного резервирования являются: простота технической реализация и отсутствие даже кратковременного перерыва в работе в случае отказа элементов резервируемого узла. Это особенно важно для вычислительной техники и устройств цифровой обработки информации. Основные недостатки постоянного резервирования: 1) меньший выигрыш: в надежности по сравнению с резервированием замещением; 2) изменение электрического режима работы элементов резервируемого узла при отказе хотя бы одного из элементов; 3) отказ резервируемого узла в целом при коротком замыкании одного из элементов в случае параллельного способа соединения элементов в узле; 4) отказ резервируемого узла в целом при обрыве одного из элементов в случае последовательного соединения элементов в узле. 10) Чем отличается ненагруженный резерв от постоянного? При постоянном резервировании резервные объекты подключены к нагрузке постоянно в течение всего времени работы и находятся в одинаковых с основными объектами условиях. 11) Какое резервирование систем называется скользящим? Скользящее резервирование является частным случаем резервирования замещением, когда группа основных элементов аппаратуры резервируется одним или несколькими резервными элементами, каждый из которых может заменить любой отказавший основной элемент в данной группе 12) В каких режимах могут работать резервные элементы в системах? Нагруженный резерв – резервный элемент находится в том режиме работы, что и основной. При этом принимается, что характеристики надежности резервных элементов в период их пребывания в качестве резервных и в период использования вместо основных после отказа последних, остаются неизменными. Облегченный резерв – резервный элемент находится в менее нагруженном режиме, чем основной. Принимается, что характеристики надежности резервных элементов в период их пребывания в качестве резервных выше, чем в период их использования вместо основных после отказа последних. Ненагруженный резерв – резервный элемент практически не несет нагрузки. Такой резервный элемент, находясь в резерве, отказывать не должен, т.е. обладает в этот период идеальной надежностью. В период же использования этого элемента вместо основного после отказа последнего надежность становится равной надежности основного. 1.2 Задание к лабораторной работе Условия : 1. Система состоит из n блоков, вероятности безотказной работы каждого блока условно показаны на рис. 4.5. С целью повышения надежности системы произведено дублирование наименее надежных блоков такими же блоками. Найти вероятность безотказной работы системы. Рис.4.5 Структурная схема надежности системы Решение: P=[1-(1-p1)2]*[1-(1-p2)3]*p3*p4*[1-(1-p5)*(1-p6)]
