Скользящее резервирование

При скользящем резервировании резервный элемент может быть включен взамен любого из отказавших элементов основной системы.

Структура скользящего резервирования:

Основная система – n элементов.

Резервная группа – m элементов.

Обычно m < n, т. е. число резервных элементов (РЭ) меньше числа основных (ОЭ), поэтому скользящее резервирование считается активным с дробной кратностью.

Отказ системы наступает в случае, когда число отказавших основных элементов превысит число резервных.

Примером может служить организация линий связи, когда имеется одна резервная линия на несколько основных (в практике, трех).

Рассмотрен случай определения ВБР системы с одним резервным элементом на n элементов основной системы.

Допущение: РЭ и элементов основной системы равнонадежны и РЭ не может отказать до момента его включения в работу.

Известны: P_i ( t ) = P ( t ); P_n ( t ); P_p ( t ).

Получение расчетного выражения для ВБР системы аналогично тому, что было приведено для облегченного резерва:

· выделение возможных состояний системы, при которых она продолжает безотказно работать;

· вычисление вероятностей этих состояний.

События, обеспечивающие безотказную работу (БР) системы в течение (0, t ):

A = {БР системы за наработку (0, t )};

A₁ = {БР всех элементов основной системы за наработку (0, t )};

A₂ = {БР при условии, что отказал один элемент из при < t, переключающее устройство работоспособно – включение РЭ и БР его на интервале (t - )}.

Событие A выполняется в результате выполнения одного из событий A₁ или A₂

A = A₁ A₂.

Работа резервного элемента

ВБР системы за наработку (0, t ) равна:

P( A ) = P( A₁ ) + P( A₂ ) ,

где P( A ) = P_с ( t );

P( A₁ ) = P₁ ( t ) = P_0c ( t ) = P_n ( t ) – ВБР основной системы (ОС) к моменту t, где P₁ ( t ) = … = P_n ( t ) = P ( t ) – ВБР каждого из элементов;

P( A₂ ) = P₂ ( t ) – ВБР для события A₂.

Для определения вероятности P( A₂ ), рассмотрим событие A₂:

A¹₂₁ = {отказ одного (первого) из элементов ОС при < t};

A¹₂₂ = {БР переключающего устройства (ПУ) до наработки – момента включения РЭ};

A¹₂₃ = {БР РЭ после включения его в работу, т. е. на интервале (t - )}.

Очевидно, что

A¹₂ = A¹₂₁ A¹₂₂ A¹₂₃,

поэтому

P(A¹₂) = P(A¹₂₁) · P(A¹22) · P(A¹₂₃) .

Индекс 1 – отказ 1 элемента ОС.

Соответствующие вероятности:

1. Выделяется бесконечно малый интервал [τ, τ + dτ] и определяется ВО ОЭ в интервале [, + d]:

f( )d = - dP( ) / d .

2. ВБР ПУ до момента отказа одного из элементов ОС равна P_п();

3. ВБР РЭ с момента его включения, т. е. за интервал (t - ): Pр ( t - ).

Тогда ВБР системы в течение наработки [, + d] при отказе первого элемента ОС, равна:

f( ) d · P_п ( ) · P_р ( t - )

Интегрируя по всем от 0 до t, определяется ВБР системы при условии, что первый из элементов ОС отказал:

Аналогичные рассуждения можно провести для каждого из n элементов ОС. После отказа одного из элементов, n –1 элементов должны остаться работоспособными.

Поскольку событие A₂, заключающееся в БР системы, подразумевает БР при отказе любого из n элементов ОС, то его можно рассматривать, как

где .

A^{n – 1} – событие, заключающееся в БР оставшихся (n – 1) элементов ОС;

Aⁱ₂ – БР системы при отказе i-го элемента (не только первого) ОС.

где P(A^{n – 1}) = P^{n – 1}(t) .

Поэтому ВБР системы при отказе элемента ОС выражается:

Тогда ВБР системы со скользящим резервом определяется:

При экспоненциальном распределении наработки до отказа основных и резервных элементов P( t ) = exp (-_j t ), а также переключающего устройства (ПУ), ВБР системы:

Pс(t ) = [1 + n ₀ / п (1 – exp ( - пt ))] exp ( - n ₀t ),

где ₀ – ИО основного и резервного элементов;

_п – ИО переключающего устройства.

Показатель эффективности резервирования:

Bр = Pс(t ) / P₀с(t ) = 1 + n · 0 / п (1 – exp ( - пt )) ,

где P₀ с(t ) = exp ( - n ₀ t ) – ВБР основной системы.

При большем числе резервных элементов (m > 1) при определении Pс(t) рассматриваются четыре несовместных события (для m = 2), при которых возможна БР системы и т. п.

Контрольные вопросы:

1. Что в надежности представляет облегченный резерв и видом какого резервирования он является?

2. Сформулируйте условие работоспособности системы с облегченным резервом?

3. Приведите логическую цепь вывода выражения ВБР системы с облегченным резервом?

4. Что представляет собой скользящее резервирование в надежности, и видом какого резервирования оно является?

5. Сформулируйте условия работоспособности системы со скользящим резервированием и приведите логическую цепь вывода выражения ВБР системы?