Aktiv redundans - Active redundancy

Aktiv redundans er et designkoncept, der øger driftstilgængeligheden, og som reducerer driftsomkostningerne ved at automatisere de mest kritiske vedligeholdelseshandlinger.

Dette koncept er relateret til tilstandsbaseret vedligeholdelse og fejlrapportering .

Historie

Det indledende krav begyndte med militære kampsystemer under 1. verdenskrig. Den metode, der blev brugt til overlevelsesevne, var at installere tyk rustningsplade for at modstå pistolild og installere flere kanoner.

Dette blev uoverkommeligt og upraktisk under den kolde krig, da fly og missilsystemer blev almindelige.

Den nye tilgang var at bygge distribuerede systemer, der fortsat fungerer, når komponenter er beskadiget. Dette afhænger af meget rå former for kunstig intelligens, der udfører rekonfiguration ved at adlyde specifikke regler. Et eksempel på denne fremgangsmåde er AN/UYK-43 computeren.

Formelle designfilosofier, der involverer aktiv redundans, er påkrævet for kritiske systemer, hvor korrigerende arbejde er uønsket eller upraktisk for at korrigere fejl under normal drift.

Erhvervsfly skal have flere redundante computersystemer, hydrauliske systemer og fremdriftssystemer, så en enkelt flyvefejl ikke kan forårsage tab af mennesker.

Et nyere resultat af dette arbejde er Internettet, som er baseret på en rygrad af routere, der giver mulighed for automatisk at omdirigere kommunikation uden menneskelig indgriben, når der opstår fejl.

Satellitter placeret i kredsløb rundt om jorden skal indeholde massiv aktiv redundans for at sikre, at driften fortsætter i et årti eller længere på trods af fejl forårsaget af normal svigt, strålingsinduceret svigt og termisk chok.

Denne strategi dominerer nu rumsystemer, fly og missilsystemer.

Princip

Vedligeholdelse kræver tre handlinger, som normalt indebærer nedetid og højt prioriterede lønomkostninger:

Automatisk fejlsøgning
Automatisk fejlisolering
Automatisk omkonfiguration

Aktiv redundans eliminerer nedetid og reducerer personalekrav ved at automatisere alle tre handlinger. Dette kræver en vis mængde automatiseret kunstig intelligens .

N står for det nødvendige udstyr. Mængden af overskydende kapacitet påvirker den overordnede systempålidelighed ved at begrænse virkningerne af fejl.

For eksempel, hvis det tager to generatorer at drive en by, ville "N+1" være tre generatorer for at tillade en enkelt fejl. Tilsvarende ville "N+2" være fire generatorer, som ville tillade en generator at gå i stykker, mens en anden generator allerede har fejlet.

Aktiv redundans forbedrer driftstilgængeligheden som følger.

{\ displaystyle A_ {o}^{N} = 0,99 \ up \ time}

{\ displaystyle \ ca. mislykkedes \ 90 \ timer/år}

{\ displaystyle A_ {o}^{N+1} = 1- \ venstre ((1-A_ {o}^{N}) \ gange (1-A_ {o}^{N}) \ højre) = 0.9999 \ up \ time}

{\ displaystyle \ approx failed \ 50 \ minutes/year}

{\ displaystyle A_ {o}^{N+2} = 1- \ venstre ((1-A_ {o}^{N}) \ gange (1-A_ {o}^{N}) \ gange (1- A_ {o}^{N}) \ højre) = 0.999999 \ op \ tid}

{\ displaystyle \ approx failed \ 30 \ seconds/year}

Passive komponenter

Aktiv redundans i passive komponenter kræver redundante komponenter, der deler byrden, når der opstår fejl, f.eks. I kabler og rør.

Dette gør det muligt at omfordele kræfter på tværs af en bro for at forhindre fiasko, hvis et køretøj brister i et kabel.

Dette gør det muligt at omfordele vandstrømmen gennem rør, når et begrænset antal ventiler lukkes eller pumper lukkes.

Aktive komponenter

Aktiv redundans i aktive komponenter kræver omkonfiguration, når der opstår fejl. Computerprogrammering skal genkende fejlen og automatisk konfigurere igen for at gendanne driften.

Alle moderne computere giver følgende, når en eksisterende funktion er aktiveret via fejlrapportering .

Automatisk fejlsøgning
Automatisk fejlisolering

Mekaniske anordninger skal omkonfigureres, f.eks. Transmissionsindstillinger på hybridbiler, der har redundante fremdriftssystemer. Petroleumsmotoren starter, når batteristrømmen svigter.

Elektriske elsystemer skal udføre to handlinger for at forhindre total systemfejl, når der opstår mindre fejl, f.eks. Når et træ falder hen over en strømledning. Strømsystemer inkorporerer kommunikation, switch og automatisk planlægning, der gør det muligt at automatisere disse handlinger.

Luk den beskadigede netledning for at isolere fejlen
Juster generatorindstillinger for at forhindre spænding og frekvensudflugter

Fordele

Dette er den eneste kendte strategi, der kan opnå høj tilgængelighed.

Skader

Denne vedligeholdelsesfilosofi kræver tilpasset udvikling med ekstra komponenter.

Languages

In other projects