Существуют различные способы повышения надёжности при заданном количестве их составляющих, но все они как правило связаны с введением в объект того или иного вида избыточности.
Бывает информационная избыточность, что зависит от вероятности прихода требований по максимальному объёму обрабатываемой информации во время эксплуатации аппаратуры;
энергетическая – которая зависит от вероятности появления максимальной энергетической нагрузки;
временная, когда отказ наступает лишь спустя некоторое время (отказ системы может быть предотвращён своевременным восстановлением элемента).
Однако наиболее распространённой является аппаратурная избыточность.
Резервирование – метод повышения надёжности объекта введением дополнительных элементов сверх минимально необходимых для нормального выполнения объектом заданных функций. Резервирование целесообразно в двух случаях:
- при невозможности обеспечения заданных параметров надёжности для минимально необходимой структуры;
- при экономической целесообразности формирования аппаратуры со сравнительно дешёвых резервируемых компонентов невысокой надёжности, а не из надёжных, но дорогих или дефицитных компонентов, хотя они и не требуют резервирования.
Оценка эффективности резервирования
Исходя из задачи резервирования как способа повышения надёжности структуры показанной на рис.3.1, рассмотрим вероятность отказа участка АВ, к которому подключено “К” аналогичных участков резерва (рис.2.3).
| |||
| |||
 |
|
К= m+1 
Рисунок 3.1 – Резервирование
Тогда
(3.2)
где m = k-1 – кратность резервирования.
Введём коэффициент эффективности резервирования, равный отношению вероятности отказа нерезервированного участка (
) и резервированного участка (
) т.е.
(3.3)
При одинаковой надёжности основного и резервирующих элементов (
) будем иметь
(3.4)
Из последнего выражения видно, что чем меньше надёжность резервируемого участка схемы, тем меньше эффект от резервирования.
Рассмотрим объект, состоящий из одинаковых основного и постоянно включённого резервного блока (дублирование).
Если надёжность блоков мала, например 
то 
, а вероятность безотказной работы повысилась с до 
, т.е. всего в 2 раза.
Если же надёжность блоков высока, например 
то 
, а вероятность безотказной работы повысилась с до 
.
Вывод с этого, казалось бы, парадокса: всегда более выгодно резервировать не систему в целом, а все её более мелкие составляющие (приборы, блоки, модули и т.п.), т.к. они более надёжные, чем система.
Способы резервирования
На практике реально резервируемые системы отличаются прежде всего методом резервирования: общее или раздельное [5].
Общим резервированием называют метод повышение надёжности, при котором резервируется изделие в целом.
При раздельном – резервируются отдельные части системы.
Основным параметром резервирования является его кратность (m), под которой понимается отношение числа резервных элементов к числу резервируемых. Чаще всего число резервируемых изделий = 1. Тогда: m – это число резервных цепей.
По способу включения резервирование разделяется на постоянное и резервирование замещением.
Постоянное резервирование – резервирование, при котором резервные изделия подключены к основным в течении всего времени работы и находятся в одинаковом с ними режиме.
Резервирование замещением – резервирование, при котором резервные изделия замещают основные после их отказа.
Постоянное резервирование по сравнению с резервированием замещением очень невыгодно. Например, если дублированная система, состоящая из двух приборов, имеющих среднюю наработку до первого отказа 
, резервированная по способу замещения, имеет среднюю наработку до отказа 2000 час.(после отказа через 1000 час основного прибора включается резервный и работает до отказа также 1000 час. Итого в сумме 2000 час.)
Такая же дублированная система, состоящая из таких же приборов, включённых постоянно, согласно формуле (2.3) имеет вероятность отказа 
.
Тогда 
(3.5)
Откуда согласно (1.26) можем получить
(3.6)
Т.к. для большинства компонентов РЭА 
, то, как уже отмечалось, 
и тогда
(3.7)
Посему постоянное резервирование применяется в очень ответственных системах, когда недопустим перерыв в работе системы на время необходимое для замены основного прибора на резервный, или на время переключения с основного блока на резервный.
3.5.1 Общее резервирование с постоянно включённым резервом
Вероятность безотказной работы (ВБР) системы с общим резервированием в течении времени t равна
(3.8)
где 
– кратность резервирования,
– ВБР i – й цепи,
– ВБР j – го элемента i – ой цепи,
n – число последовательно соединённых элементов цепи.
Если все элементы одинаковы по надёжности, то
(3.9)
где 
– ВБР элемента.
При экспоненциальном законе надёжности
(3.10)
Среднее время наработки системы до отказа в этом случае
(3.11)
где 
– среднее время безотказной работы цепи.
Последняя формула ещё раз подтверждает, что такое резервирование не очень эффективно. Так при 
, при 
, а при 
.
