系統安全的必要性
對故障安全技術和安全系統的研究從20世紀60年代初就開始了,它主要使用在一些高危系統,例如核反應、航空航天和國防軍事等領域,以避免給人類造成巨大的損失和災難。從系統安全的後果來分析,可以將其功能損壞和後果分成不同類型,例如以一架航空器的功能安全為例,可以分為:(1)災難性功能破壞,航空器全部功能失效,既不能飛行,也不能著落,其後果是不可接受的;(2)危險性功能損壞,航空器部分功能喪失,不能完成正常飛行任務;(3)嚴重功能損壞,航空器小部分功能喪失,對飛行有一定影響;(4)輕微功能損壞,航空器有輕微損傷和功能失效,但是基本上不影響正常飛行。
特徵
對於重要場合下使用的安全性相關控制系統,在系統設計中,除了一般可靠性技術外,還需要採用一種應付意外故障的手段,以使電路或系統故障後導向安全,即故障安全技術。
在故障安全技術的研究中,日本、歐美和我國的學者作了許多廣泛深入的理論探索,他們的研究在容錯、可靠性和故障安全理論之間建立了密切的聯繫,為故障安全技術的實際套用奠定了堅實的理論基礎。隨著微電子技術的飛速發展,一些新穎的故障安全系統已成為結構複雜的計算機系統,它們大多具備以下特徵:(1)地理上分散或者是一種集散式系統;(2)由於結構的分散性,對涉及控制安全性的信息具有更嚴格的時限要求,因而是時間相關的系統;(3)分散的子系統相互關聯,其間又有非故障安全單元(例如通信裝置)介入,各個子系統的故障安全性緊密相關。故障安全系統的這些新特徵,要求對故障安全技術作更深入的研究。
提高安全性的方法
數字系統的安全性可以通過以下兩種方式得到較好的保證:(1)充分利用系統所採用技術本身固有的安全性能,保證安全性;(2)應充分利用系統的結構冗餘技術,提高安全性。
利用固有的安全性
固有安全性是指為了保證系統的安全,對系統的每一個部件(元器件)在生產、製造過程中,都已經考慮到產品的安全性能,並且有一定的安全技術指標特徵。由於固有安全性同具體系統、產品有密切關係,因此無法提出統一的標準或解決方案。
利用結構冗餘技術的安全性
結構冗餘技術,可以提高系統的安全性,其主要原理是採用結構冗餘技術後,可以將一部分認為有嚴重後果的狀態分離出來作為是冗餘狀態,這樣就可以降低發生嚴重後果的機率。事實上,這種技術旨在(如果不能控制系統中故障本身的話)控制系統在發生故障後所產生的影響和後果,使得系統在有可能發生嚴重後果時,立即將系統從該(嚴重)狀態轉換到一種無害的“中立狀態”,以免發生這種嚴重後果。雖然系統不會繼續運行,但是也不會產生嚴重的結果。