Кіріспе
Жүйенің сенімділігін арттыру үшін маңызды компоненттердің дубликациясы Инженерлік және жүйелік теорияда артықшылық – жүйе сенімділігін арттыру мақсатында жүйенің маңызды компоненттерінің немесе функцияларының қасақана қайталануы, әдетте резервтік көшірме немесе қауіпсіздік механизмі ретінде, немесе жүйенің нақты өнімділігін жақсарту үшін, мысалы GNSS қабылдағыштарында немесе көп өрісті компьютерлік өңдеуде қолданылады. Көптеген қауіпсіздікке маңызды жүйелерде, мысалы ұшақтағы сыммен басқару және гидравликалық жүйелерде, басқару жүйесінің кейбір бөліктері үш есе қайталанған болуы мүмкін, бұл ресми түрде үш модульді артықшылық (TMR) деп аталады. Компоненттердің біреуіндегі қате басқа екеуінің дауысымен жойылған болуы мүмкін. Үш рет артық жүйеде үш ішкі компонент болады, олардың үшеуі де жүйе бұрын істен шықпайынша істен шығуы керек. Әрқайсысы сирек істен шығатындықтан және ішкі компоненттер ортақ істен шығу мүмкіндіктерін болдырмау үшін жасалғандықтан (оларды тәуелсіз істен шығу ретінде модельдеуге болады), үш компоненттің бірдей уақытта істен шығу ықтималдығы өте төмен болып есептеледі; көбінесе ол адам қатесі сияқты басқа тәуекел факторларымен теңестіріледі. Күннұсқаудан туындайтын электрлік импульстар – компоненттер тәуелсіз қуат желілерінен қуат алса және олардың байланысында тікелей электрлік жол болмаса, толығымен оқшаулау қиын болатын істен шығу түріне мысал (дауыс беру үшін қандай да бір байланыс қажет). Артықшылық "көпшілік дауыс беру жүйелері" немесе "дауыс беру логикасы" терминдерімен де белгілі болуы мүмкін. Кейде артықшылық көбірек сенімділіктің орнына күрделі жүйені тудырады, ол түрлі мәселелерге бейім, адамның міндетін орындамауына әкелуі мүмкін, сондай-ақ өндіріс талаптарының артуына соқтыруы мүмкін, бұл жүйеге шамадан тыс жүктеме түсіріп, оны қауіпсіздігін төмендетуі мүмкін. Артықшылық – компьютерлік ғылымда қолданылатын беріктіктің бір түрі. Географиялық артықшылық деректер орталықтары индустриясында маңызды болып табылады, бұл деректерді табиғи апаттар мен саяси тұрақсыздықтан қорғау үшін (төменде қараңыз).
In engineering and systems theory, redundancy is the intentional duplication of critical components or functions of a system with the goal of increasing reliability of the system, usually in the form of a backup or fail safe, or to improve actual system performance, such as in the case of GNSS receivers, or multi threaded computer processing. In many safety critical systems, such as fly by wire and hydraulic systems in aircraft, some parts of the control system may be triplicated, which is formally termed triple modular redundancy (TMR). An error in one component may then be out voted by the other two. In a triply redundant system, the system has three sub components, all three of which must fail before the system fails. Since each one rarely fails, and the sub components are designed to preclude common failure modes (which can then be modelled as independent failure), the probability of all three failing is calculated to be extraordinarily small; it is often outweighed by other risk factors, such as human error. Electrical surges arising from lightning strikes are an example of a failure mode which is difficult to fully isolate, unless the components are powered from independent power busses and have no direct electrical pathway in their interconnect (communication by some means is required for voting). Redundancy may also be known by the terms "majority voting systems" or "voting logic". Redundancy sometimes produces less, instead of greater reliability it creates a more complex system which is prone to various issues, it may lead to human neglect of duty, and may lead to higher production demands which by overstressing the system may make it less safe. Redundancy is one form of robustness as practiced in computer science. Geographic redundancy has become important in the data center industry, to safeguard data against natural disasters and political instability (see below).
Жұмыстан босату функциялары
Жұмыстан босатудың екі түрі бар: пассивті жұмыстан босату және белсенді жұмыстан босату. Екі түр де қосымша мүмкіндіктерді пайдаланып, адамның араласуынсыз, өнімділіктің көрсеткіштен тыс төмендеуіне жол бермейді. Пассивті жұмыстан босату компоненттердің істен шығуының әсерін азайту үшін артық қуатты қолданады. Пассивті жұмыстан босатудың кең таралған мысалы – көпірлерде қолданылатын кабельдер мен тіреулердің қосымша беріктігі. Бұл қосымша беріктік кейбір құрылымдық элементтердің істен шығуына жол береді, бірақ көпірдің құлауына әкелмейді. Дизайнмен ескерілген қосымша беріктік қауіпсіздік маржасы деп аталады. Көз және құлақ пассивті жұмыстан босатудың жұмыс істеп тұрған мысалдарын көрсетеді. Бір көздің көру қабілетінен айрылу соқырлыққа әкелмейді, бірақ кеңістікті сезу қабілеті нашарлайды. Бір құлақтың есту қабілетінен айрылу саңыраулыққа әкелмейді, бірақ дыбыс бағытын анықтау мүмкіндігі жоғалады. Пассивті жұмыстан босату, әдетте, шектеулі мөлшердегі істен шығулар болғанда өнімділіктің төмендеуімен байланысты. Белсенді жұмыстан босату жеке құрылғылардың жұмысын қадағалау арқылы өнімділіктің төмендеуін болдырмайды, және бұл қадағалау дауыс беру логикасында қолданылады. Дауыс беру логикасы компоненттерді автоматты түрде қайта конфигурациялайтын ауыстырумен байланысты. Қателерді анықтау және түзету, сондай-ақ Жаһандық позициялау жүйесі (GPS) – белсенді жұмыстан босатудың екі мысалы. Электр қуатын тарату белсенді жұмыстан босатудың мысалын ұсынады. Әрбір электр энергиясын өндіретін станцияны тұтынушылармен бірнеше қуат желілері байланыстырады. Әрбір қуат желісі жүктемені бақылайтын мониторларды қамтиды. Әрбір қуат желісінде сондай-ақ автоматтық ажыратқыштар бар. Қуат желілерінің біріктірілуі артық қуатты қамтамасыз етеді. Мониторлар жүктеменің артығын анықтағанда, қуат желісін ажырату үшін автоматтық ажыратқыштар қолданылады. Қуат қалған желілерге қайта бөлінеді. Торонто әуежайында 4 резервтік қуат желісі бар. Әрбір 4 желі әуежайдың барлық қажеттілігіне жететін қуатты жеткізеді. Spot желілік подстанциясы істен шыққан желілерге автоматтық ажыратқыштарды ашу үшін кері ток релелерін пайдаланады, бірақ әуежайға қуат беруді жалғастырады. Электр қуат жүйелері белсенді жұмыстан босатуды қайта конфигурациялау үшін қуатты жоспарлауды қолданады. Компьютерлік жүйелер басқа электр станциялары кенеттен тоқтаған кезде әрбір электр станциясының қуат өндірісін реттейді. Бұл жер сілкінісі сияқты ірі оқиғалар кезінде қуаттың тоқтауына жол бермейді.
Кемшіліктер
Чарльз Перроу, "Нормальды апаттар" кітабының авторы, кейде қосымша шаралар кері нәтиже беріп, сенімділікті арттырмай, төмендетуі мүмкін екенін айтты. Бұл үш түрлі жолмен жүруі мүмкін: Біріншіден, қосымша қауіпсіздік құралдары жүйені күрделендіріп, қателер мен апаттарға осалдығын арттырады. Екіншіден, қосымша шаралар жұмыскерлердің жауапкершіліктен қашуына алып келуі мүмкін. Үшіншіден, қосымша шаралар өндіріс қысымын күшейтеді, нәтижесінде жүйе жоғары жылдамдықпен, бірақ қауіпсіздік деңгейі төмендеп жұмыс істейді.
Дауыс беру логикасы
Дауыс беру логикасы жалпы жүйенің техникалық талаптарын бұзбай жұмысын жалғастыру үшін жеке компоненттерді қайта конфигурациялау қалай жүзеге асырылатынын анықтау үшін жүйеленген бақылауды пайдаланады. Дауыс беру логикасы көбінесе компьютерлерді қамтиды, бірақ компьютерлік емес элементтерден құралған жүйелер де дауыс беру логикасын қолдану арқылы қайта құрылуы мүмкін. Автоматты қосқыштар компьютерлік емес дауыс беру логикасының мысалы болып табылады. Компьютерлік жүйелердегі ең қарапайым дауыс беру логикасы екі компоненттен тұрады: негізгі және қосалқы. Екеуінде де ұқсас бағдарламалық жасақтама жұмыс істейді, бірақ қосалқының шығысы қалыпты жұмыс кезінде белсенді болмайды. Негізгі өзін-өзі бақылайды және барлығы жақсы болғанда қосалқыға белсенділік туралы хабарламаны үнемі жіберіп тұрады. Негізгі ақауды анықтағанда, оның барлық шығыстары, соның ішінде белсенділік хабарламасы да тоқтатылады. Қосалқы, белсенділік хабарламасы тоқтағаннан кейін қысқа ғана уақыттан соң өзінің шығысын белсендіріп, негізгінің орнын басады. Дауыс беру логикасындағы қателер екі шығыстың бір уақытта белсенді немесе белсенді емес болуына, немесе шығыстардың үнемі қосылып-өшірілуіне әкелуі мүмкін. Дауыс беру логикасының сенімді түрі үш немесе одан көп құрылғылардың тақ санын қамтиды. Олардың барлығы бірдей функцияларды орындайды және нәтижелер дауыс беру логикасымен салыстырылады. Дауыс беру логикасы келіспеушілік туғанда көпшілікті анықтайды, ал көпшілік келіспейтін құрылғылардың шығысын өшіруге тырысады. Бір ғана ақау қалыпты жұмыстың тоқтауына себеп болмайды. Бұл техника ғарыш кемесін басқаруға жауапты авиациялық электроника жүйелерінде қолданылады.