CC BY
284
УДК 621.9.01: 658.512 В.Н. Миронычев
МИРОНЫЧЕВ Виктор Николаевич - доцент кафедры электроники и средств связи Инженерной школы (Дальневосточный федеральный университет, Владивосток). E-mail: rts_rts@mail.ru © Миронычев В.Н., 2012
Резервирование радиоэлектронных средств для сохранности их работоспособности
Исследуются нескольких видов резервирования радиоэлектронных средств и влияние такого резервирования на повышение их работоспособности.
Ключевые слова: резервирование, раздельное резервирование, резервирование замещением.
Reservation of electronic means for the preservation of their health. Victor N. Mironychev - School of Engineering (Far Eastern Federal University, Vladivostok).
Article is offered for consideration of several types of reservation and their influence on working capacity increase.
Key words: reservation, separate reservation, reservation by replacement.
Резервирование (применение дополнительных средств и возможностей в целях сохранения работоспособного состояния объекта при отказе одного или нескольких его элементов) - один из способов обеспечения заданного уровня надежности объекта, что особенно важно для безотказности радиоэлектронных средств (РЭС) при наличии недостаточно надежных радиоэлементов [2, 3].
Любой метод резервирования основан на принципе избыточности. Это означает, что наряду с основными единицами (системами, устройствами, элементами), предназначенными для выполнения какой-либо функции, предусмотрены резервные. Они не являются функционально необходимыми и служат лишь для замены соответствующих основных единиц в случае их отказа.
Виды резервирования определяются способом включения резерва, видом соединения и условиями работы резервных элементов. По способу включения различают резервирование замещением и постоянное резервирование.
При резервировании замещением система проектируется таким образом, чтобы в момент отказа элемента она перестраивалась и восстанавливала свою работоспособность посредством замещения отказавшего элемента резервным. Данный способ требует наличия переключающих устройств, системы контроля работоспособности и обнаружения неисправного сменного узла, а также исполнительных устройств для включения резерва. Их использование понижает общую надежность системы и повышает ее стоимость, поэтому этот способ применяется преимущественно при резервировании сложных систем. Замещение может осуществляться автоматически или вручную. В первом случае резервирование называется автоматическим.
При постоянном резервировании резервные элементы, присоединенные к основным, в течение всего времени работы системы находятся с ними в одинаковом рабочем режиме. Постоянное включение резерва является единственно возможным в системах, для которых недопустим даже кратковременный перерыв в работе, неизбежный при переключении с основного элемента на резервный.
Система с постоянным резервированием проектируется таким образом, чтобы отказ одного или даже нескольких элементов не повлиял на ее работу, т.е. соединение элементов в этом случае постоянное, перестройки схемы при отказах не происходит, и вышедший из строя элемент не отключается.
Преимуществами постоянного резервирования является простота реализации и отсутствие в работе даже кратковременных перерывов, необходимых для переключения элементов. Данный способ чаще всего применяется при резервировании сравнительно несложных элементов (каскадов, субблоков, узлов).
По виду соединения резервных элементов различают резервирование общее, раздельное и смешанное.
Общее - это резервирование всей системы в целом. Благодаря своей простоте этот способ наиболее распространен, особенно его разновидность - дублирование, при котором используется только одна резервная система.
Раздельное - резервирование системы по отдельным участкам. Систему с общим резервированием замещением можно считать частным случаем системы с раздельным резервированием, имеющей один такой участок. Раздельное резервирование возможно как для сравнительно крупных узлов и блоков, так и для
отдельных ее элементов или даже внутриэлементных связей. В первом случае такое резервирование называется одиночным, во втором - внутриэлементным.
Смешанное - в системе резервируются как отдельные устройства, так и некоторые первичные элементы.
Различают три вида условий работы резервных элементов до момента их включения. Для первого вида характерно полное совпадение условий, в которых находится резерв, с теми, в которых находится рабочая система, поэтому он называется нагруженным (горячим) резервом. Ресурс нагруженных резервных элементов начинает расходоваться с момента включения системы в работу, так как при этом закон распределения вероятности времени ее безотказного функционирования остается неизменным.
Для второго вида условий работы резерва характерны облегченные условия нахождения резерва до момента включения системы в работу, поэтому он называется облегченным (теплым) резервом. Ресурс резервных элементов также начинает расходоваться с момента включения всей системы в работу, однако интенсивность его расхода до момента включения резервных элементов вместо отказавших значительно ниже, чем в обычных рабочих условиях системы.
Третий вид условий работы резерва - ненагруженный (холодный) резерв. В этом случае условия, в ко -торых находятся резервные элементы, настолько легче рабочих условий системы, что практически ресурс этих элементов начинает расходоваться только с момента их включения в работу взамен отказавших. Этот вид условий работы резервных элементов встречается в надежных стационарных радиотехнических установках, а также установках связи.
Если пренебречь влиянием на надежность переключающих устройств, то при нагруженном резерве вероятность безотказной работы системы, резервированной способом замещения, равна вероятности безотказной работы системы с постоянным включением резерва. При использовании облегченного и ненагру-женного резервов включение их способом замещения должно увеличить вероятность безотказной работы системы, так как в этом случае выше вероятность безотказной работы резервных элементов за тот же промежуток времени.
Основные расчетные формулы для такого резервирования [4]:
р (<) = е-V £ М; СО
i=0 1 !
Т = Т (т + 1), (2)
ср.с ср.0ч 4 7
где А0, Т 0 - интенсивность отказов и средняя наработка до первого отказа основного (нерезервированного) устройства.
Надежность систем с резервированием определяется числом резервных устройств или элементов 2, приходящихся на один рабочий элемент. Это число, называемое кратностью резервирования, рассчитывается по формуле:
7 N - п
г = — =-= т -1, (3)
п п
где п - число элементов в основной системе;
N - число всех элементов системы (основных и резервных);
т - порядок резервирования, т = N / п.
Эффект от введения резерва характеризуется коэффициентом повышения надежности О, определяемым по вероятности безотказной работы, вероятности отказа, среднему времени безотказной работы и интенсивности отказов с использованием следующих формул [5]:
р 0 Т 1
£ =-0 ; О" ; О, = ^нерез. (4)
р р ' 0 0 ' Т 1 1
нерез. рез. нерез. рез.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
1. Головин И.Н., Чуварыгин Б.В., Шура-Бура А.Э. Расчет и оптимизация комплектов запасных элементов радиоэлектронных систем. М.: Радио и связь, 1984. 176 с.
2. Динамика радиоэлектроники / под общ. ред. Ю.И. Борисова. М.: Техносфера, 2007. 400 с.
3. Дрейзин В.Э., Кочура А.В. Управление качеством электронных средств: учеб. пособие для студ. высш. учебн. заведений. М.: Академия, 2010. 288 с.
4. Ксенз С.П. Диагностика и ремонтопригодность радиоэлектронных средств. М.: Радиосвязь, 1989. 248 с.
5. Половко А.М., Гуров С.В. Основы теории надежности. Практикум. СПб.: БХВ-Петербург, 2006. 560 с.
