Издательский дом СПЕКТР

ВВЕДЕНИЕ

Проблема отказоустойчивости актуальна при создании сложных многофункциональных электронных систем, в которых реализованы алгоритмы управления процессами, для которых необходимо обеспечить высокую надежность функционирования процесса при минимуме затрат на создание и техническую эксплуатацию.
К процессам, требующим высокую надежность функционирования, относятся процессы, неправильное выполнение которых приводит к катастрофическим ситуациям, т.е. к ситуациям, при которых разрушение объектов приводит к гибели людей.
В настоящее время высокая надежность функционирования электронных систем воздушных судов гражданской авиации, космических аппаратов и других объектов, требующих высокую надежность, достигается за счет больших затрат на их создание и техническую эксплуатацию. Теоретическим работам и реализованным методам существенного сокращения этих затрат в нашей отраслевой науке и промышленности уделяется недостаточное внимание. В монографии предлагается один из возможных новых подходов решения этой проблемы.
Поскольку аппаратные и программные элементы систем электроники имеют конечную надежность, то для обеспечения безотказной работы системы при отказах ее элементов необходимо включение в систему избыточных элементов, подключение которых позволит парировать возникающие в системе сбои и отказы. Но для обнаружения состояния системы, когда в ней начинается неправильный процесс функционирования и диагностики причин возникновения такой ситуации, необходимо иметь в функциональной системе систему достаточно полного, достоверного и глубокого мониторинга состояния системы. А для возвращения системы в состояние правильного функционирования необходимы механизмы реконфигурации системы (замены отказавших элементов на исправные). При этом процессы диагностики и реконфигурации должны выполняться за такой отрезок времени, чтобы содержательное функционирование системы сохранило непрерывность.
Общую систему обнаружения неправильной работы функциональной системы и восстановления ее правильной работоспособности назовем системой управляемой избыточности. В данной монографии будет уделено большое внимание теоретическим и практическим вопросам создания системы управляемой избыточности.
Второй не менее важный вопрос создания отказоустойчивых систем, который будет рассмотрен в монографии, это вопрос минимизации затрат на создание и техническую эксплуатацию отказоустойчивой системы. Функциональные и отказоустойчивые характеристики системы являются необходимыми ограничениями оптимизационного функционала, которыми являются затраты на создание и техническую эксплуатацию отказоустойчивой функциональной системы. Оптимизационная задача усложняется в данном случае тем, что формализация синтеза как функциональной, так и отказоустойчивой системы электроники чаще всего сводится к архитектурным (структурным) и принципиальным схемам, а сами процессы к сложным алгоритмам.
Но несмотря на эти сложности без оптимизации различных вариантов синтеза системы с минимизацией затрат на создание и техническую эксплуатацию отказоустойчивой системы нельзя получить конкурентоспособную систему. Отсюда вытекает необходимость решения в каждом проекте оптимизационной задачи и оценки конкурентоспособности проекта.
Использование теоретических положений и внедрение методов, разработанных в данной монографии, позволят минимизировать затраты на создание и техническую эксплуатацию перспективных проектов.
Монография не претендует на полноту решения проблемы создания сложных многофункциональных отказоустойчивых и конкурентоспособных систем. Она, скорее, освещает один из подходов решения этой проблемы. Мы бы были крайне удовлетворены, если бы данная монография явилась стимулом для многих исследователей включиться в решение этой важной и крайне актуальной проблемы.