सक्रिय अतिरिक्तता

सक्रिय अतिरेक एक डिजाइन अवधारणा है जो परिचालन उपलब्धता को बढ़ाती है और सबसे महत्वपूर्ण रखरखाव कार्यों को स्वचालित करके परिचालन लागत को कम करती है।

यह अवधारणा स्थिति-आधारित रखरखाव और दोष रिपोर्टिंग से संबंधित है।

इतिहास
प्रथम विश्व युद्ध के दौरान सैन्य युद्ध प्रणालियों के साथ प्रारंभिक आवश्यकता शुरू हुई। उत्तरजीविता के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला दृष्टिकोण बंदूक की आग का विरोध करने और कई बंदूकें स्थापित करने के लिए मोटी कवच ​​​​प्लेट स्थापित करना था।

शीत युद्ध के दौरान यह अवहनीय और अव्यावहारिक हो गया जब विमान और मिसाइल सिस्टम आम हो गए।

नया दृष्टिकोण वितरित सिस्टम का निर्माण करना था जो घटकों के क्षतिग्रस्त होने पर काम करना जारी रखता है। यह कृत्रिम बुद्धि के बहुत अपरिष्कृत रूपों पर निर्भर करता है जो विशिष्ट नियमों का पालन करके पुनर्संरचना करते हैं। इस दृष्टिकोण का एक उदाहरण AN/UYK-43 कंप्यूटर है।

महत्वपूर्ण प्रणालियों के लिए सक्रिय अतिरेक से जुड़े औपचारिक डिजाइन दर्शन की आवश्यकता होती है जहां सामान्य ऑपरेशन के दौरान सुधारात्मक श्रम अवांछनीय या अव्यवहारिक होता है।

वाणिज्यिक विमानों के लिए कई निरर्थक कंप्यूटिंग सिस्टम, हाइड्रोलिक सिस्टम और प्रोपल्शन सिस्टम की आवश्यकता होती है ताकि एक भी इन-फ्लाइट उपकरण विफलता से जीवन की हानि न हो।

इस काम का एक और हालिया परिणाम इंटरनेट है, जो राउटर की रीढ़ पर निर्भर करता है जो विफलताओं के होने पर मानवीय हस्तक्षेप के बिना स्वचालित रूप से संचार को फिर से रूट करने की क्षमता प्रदान करता है।

पृथ्वी के चारों ओर कक्षा में रखे गए उपग्रहों में बड़े पैमाने पर सक्रिय अतिरेक शामिल होना चाहिए ताकि सामान्य विफलता, विकिरण-प्रेरित विफलता और थर्मल शॉक से प्रेरित विफलताओं के बावजूद संचालन एक दशक या उससे अधिक समय तक जारी रहे।

यह रणनीति अब अंतरिक्ष प्रणालियों, विमानों और मिसाइल प्रणालियों पर हावी है।

सिद्धांत
रखरखाव के लिए तीन क्रियाओं की आवश्यकता होती है, जिसमें आमतौर पर डाउन टाइम और उच्च प्राथमिकता वाली श्रम लागत शामिल होती है:
 * स्वत: गलती का पता लगाने
 * स्वचालित गलती अलगाव
 * स्वचालित पुनर्संरचना

सक्रिय अतिरेक तीनों क्रियाओं को स्वचालित करके डाउन टाइम को समाप्त करता है और जनशक्ति आवश्यकताओं को कम करता है। इसके लिए कुछ मात्रा में स्वचालित कृत्रिम बुद्धि की आवश्यकता होती है।

N,आवश्यक उपकरण के लिए खड़ा है। अतिरिक्त क्षमता की मात्रा विफलता के प्रभावों को सीमित करके समग्र सिस्टम विश्वसनीयता को प्रभावित करती है।

उदाहरण के लिए, यदि किसी शहर को बिजली देने के लिए दो जनरेटर लगते हैं, तो N+1 एक विफलता की अनुमति देने के लिए तीन जनरेटर होंगे। इसी तरह, N+2 चार जनरेटर होंगे, जो एक जनरेटर को विफल करने की अनुमति देगा जबकि दूसरा जनरेटर पहले ही विफल हो चुका है।

सक्रिय अतिरेक परिचालन उपलब्धता में निम्नानुसार सुधार करता है।


 * $$A_{o}^{N} = 0.99 \ up \ time$$
 * $$\approx failed \ 90 \ hours/year$$
 * $$A_{o}^{N+1} = 1 - \left( (1 - A_{o}^{N} ) \times (1 - A_{o}^{N} ) \right) = 0.9999 \ up \ time $$
 * $$\approx failed \ 50 \ minutes/year$$
 * $$A_{o}^{N+2} = 1 - \left( (1 - A_{o}^{N} ) \times (1 - A_{o}^{N} ) \times (1 - A_{o}^{N} ) \right) = 0.999999  \ up \ time $$
 * $$\approx failed \ 30 \ seconds/year $$

निष्क्रिय घटक
निष्क्रिय घटकों में सक्रिय अतिरेक के लिए अनावश्यक घटकों की आवश्यकता होती है जो विफलता होने पर बोझ साझा करते हैं, जैसे केबलिंग और पाइपिंग।

यह एक वाहन के केबल फटने की स्थिति में विफलता को रोकने के लिए बलों को एक पुल पर पुनर्वितरित करने की अनुमति देता है। यह सीमित संख्या में वाल्व बंद होने या पंप बंद होने पर पाइप के माध्यम से जल प्रवाह को पुनर्वितरित करने की अनुमति देता है।

सक्रिय घटक
विफलता होने पर सक्रिय घटकों में सक्रिय अतिरेक को पुन: कॉन्फ़िगर करने की आवश्यकता होती है। कंप्यूटर प्रोग्रामिंग को विफलता को पहचानना चाहिए और ऑपरेशन को पुनर्स्थापित करने के लिए स्वचालित रूप से पुन: कॉन्फ़िगर करना चाहिए।

सभी आधुनिक कंप्यूटर निम्नलिखित प्रदान करते हैं जब एक मौजूदा सुविधा गलती रिपोर्टिंग के माध्यम से सक्षम होती है।
 * स्वत: गलती का पता लगाने
 * स्वचालित गलती अलगाव

यांत्रिक उपकरणों को पुन: कॉन्फ़िगर करना चाहिए, जैसे कि हाइब्रिड वाहनों पर ट्रांसमिशन सेटिंग्स जिनमें निरर्थक प्रणोदन प्रणाली होती है। बैटरी पावर विफल होने पर पेट्रोलियम इंजन चालू हो जाएगा।

जब छोटी-छोटी विफलताएं होती हैं, जैसे कि जब कोई पेड़ बिजली की लाइन पर गिरता है, तो कुल सिस्टम विफलता को रोकने के लिए इलेक्ट्रिकल पावर सिस्टम को दो क्रियाएं करनी चाहिए। पावर सिस्टम संचार, स्विचिंग और स्वचालित शेड्यूलिंग को शामिल करता है जो इन क्रियाओं को स्वचालित करने की अनुमति देता है।
 * विफलता को अलग करने के लिए क्षतिग्रस्त बिजली लाइन को बंद कर दें
 * वोल्टेज और आवृत्ति भ्रमण को रोकने के लिए जनरेटर सेटिंग्स समायोजित करें

लाभ
यह एकमात्र ज्ञात रणनीति है जो उच्च उपलब्धता प्राप्त कर सकती है।

नुकसान
इस रखरखाव दर्शन के लिए अतिरिक्त घटकों के साथ कस्टम विकास की आवश्यकता होती है।

यह भी देखें

 * सक्रिय अतिरेक
 * परिचालन उपलब्धता
 * दोष रिपोर्टिंग