نظام أمان ضد الأعطال

ومن الأمثلة على ذلك:

• صمامات الأمان - تستخدم العديد من الأجهزة التي تعمل بالسوائل الصمامات أو صمامات الأمان كآليات أمان ضد الأعطال.
• يجب أن تُغلق أبواب الحريق ذات المصراع الدوار، التي يتم تفعيلها بواسطة أنظمة إنذار المبنى أو أجهزة كشف الدخان المحلية، تلقائيًا عند تلقيها إشارة، بغض النظر عن انقطاع التيار الكهربائي. في حالة انقطاع التيار، لا يلزم إغلاق باب الحريق الملفوف، ولكن يجب أن يكون قادرًا على الإغلاق التلقائي عند تلقيه إشارة من أنظمة إنذار المبنى أو أجهزة كشف الدخان. يمكن استخدام وصلة انصهار حساسة للحرارة لإبقاء أبواب الحريق مفتوحة في مواجهة الجاذبية أو نابض الإغلاق. في حالة نشوب حريق، تنصهر الوصلة وتُحرر الأبواب، فتُغلق.
• تتطلب بعض عربات نقل الأمتعة في المطارات من الشخص الضغط باستمرار على مفتاح فرامل اليد؛ فإذا تم تحرير المفتاح، يتم تفعيل الفرامل، وبافتراض أن جميع أجزاء نظام الفرامل الأخرى تعمل بشكل صحيح، تتوقف العربة. وبالتالي، فإن شرط الضغط المستمر على فرامل اليد يعمل وفقًا لمبادئ "الأمان عند التعطل" ويساهم في (ولكنه لا يضمن بالضرورة) أمان النظام في حالة التعطل. هذا مثال على مفتاح الأمان الاحتياطي .
• تحتوي جزازات العشب وآلات إزالة الثلج على ذراع إغلاق يدوي يجب الضغط عليه باستمرار. عند تحريره، يتوقف دوران الشفرة أو الدوار. ويعمل هذا الذراع أيضاً كمفتاح أمان .
• تُستخدم المكابح الهوائية في القطارات والشاحنات . تُثبّت المكابح في وضع "الإيقاف" بواسطة ضغط الهواء المُتولّد في نظام المكابح. في حال تمزق أحد أنابيب المكابح، أو انفصال إحدى العربات، سينخفض ​​ضغط الهواء وتُفعّل المكابح، إما بواسطة نوابض في حالة الشاحنات، أو بواسطة خزان هواء محلي في القطارات. من المستحيل قيادة شاحنة بها تسريب خطير في نظام المكابح الهوائية. (قد تستخدم الشاحنات أيضًا مؤشرات ضوئية متذبذبة للإشارة إلى انخفاض ضغط الهواء).
• البوابات الآلية - في حالة انقطاع التيار الكهربائي، يمكن فتح البوابة يدويًا دون الحاجة إلى ذراع تدوير أو مفتاح. ومع ذلك، ولأن هذا قد يسمح لأي شخص تقريبًا بالمرور عبر البوابة، يُستخدم تصميم آمن عند انقطاع التيار: ففي حالة انقطاع التيار الكهربائي، لا يمكن فتح البوابة إلا بواسطة ذراع تدوير يدوي يُحفظ عادةً في مكان آمن أو تحت قفل ومفتاح. وعندما توفر هذه البوابة مدخلًا للمركبات إلى المنازل، يُستخدم تصميم آمن تمامًا، حيث يُفتح الباب للسماح بدخول فرق الإطفاء.

• 

  تم تصميم إشارة السكة الحديدية بشكل خاص بحيث إذا انقطع الكابل الذي يتحكم في الإشارة، يعود الذراع إلى وضع "الخطر"، مما يمنع أي قطارات من المرور عبر الإشارة المعطلة.
• يمكن تصميم صمامات العزل وصمامات التحكم، المستخدمة على سبيل المثال في الأنظمة التي تحتوي على مواد خطرة، بحيث تُغلق تلقائيًا عند انقطاع التيار الكهربائي، وذلك مثلاً بفعل قوة زنبركية. يُعرف هذا النوع من الصمامات باسم "الإغلاق التلقائي عند انقطاع التيار الكهربائي".
• يحتوي المصعد على مكابح تُفصل عن وسادات المكابح بفعل شد كابل المصعد. في حال انقطاع الكابل، يزول الشد وتثبت المكابح على القضبان داخل البئر، مما يمنع سقوط كابينة المصعد.

ومن الأمثلة على ذلك:

• تُحمى العديد من الأجهزة من قصر الدائرة الكهربائية بواسطة الصمامات أو قواطع الدائرة أو دوائر تحديد التيار . ويمنع انقطاع التيار الكهربائي في حالات التحميل الزائد تلف أو تدمير الأسلاك أو أجهزة الدائرة الكهربائية نتيجة ارتفاع درجة الحرارة.
• تستخدم إلكترونيات الطيران ^{[ 5 ]} أنظمة احتياطية لإجراء نفس العملية الحسابية باستخدام ثلاثة أنظمة مختلفة . تشير النتائج المختلفة إلى وجود عطل في النظام. ^{[ 6 ]}
• تحتوي أنظمة التحكم الإلكترونية، مثل مستشعر موضع دواسة الوقود، عادةً على مقياسين للجهد الكهربائي يقرأان في اتجاهين متعاكسين، بحيث يؤدي تحريك المستشعر إلى زيادة إحدى القراءتين وانخفاض الأخرى بشكل متساوٍ تقريبًا. يشير عدم تطابق القراءتين إلى وجود عطل في النظام، ويمكن لوحدة التحكم الإلكترونية غالبًا تحديد أي القراءتين معيبة. ^{[ 7 ]}
• تستخدم أجهزة التحكم في إشارات المرور وحدة مراقبة التعارض للكشف عن الأعطال أو الإشارات المتعارضة وتحويل إشارة التقاطع إلى إشارة خطأ وامضة بالكامل، بدلاً من عرض إشارات متعارضة قد تكون خطيرة، مثل عرض اللون الأخضر في جميع الاتجاهات. ^{[ 8 ]}
• الحماية التلقائية للبرامج و/أو أنظمة المعالجة عند اكتشاف عطل في مكونات الحاسوب المادية أو البرمجية . ومن الأمثلة الكلاسيكية على ذلك مؤقت المراقبة . انظر: نظام الأمان (الحاسوب) .
• عملية تحكم أو وظيفة تمنع خلل النظام أو تدهوره الكارثي في ​​حال حدوث عطل في الدائرة أو خطأ من المشغل؛ على سبيل المثال، دائرة الأمان المستخدمة للتحكم في إشارات السكك الحديدية . إن كون الضوء الكهرماني الوامض أكثر تساهلاً من الضوء الكهرماني الثابت في العديد من خطوط السكك الحديدية يُعدّ دليلاً على وجود نظام أمان، حيث يعود المرحل، في حال تعطلّه، إلى وضع أكثر تقييدًا.
• يُسقط ثقل التوازن المصنوع من حبيبات الحديد من على سطح الغواصة للسماح لها بالصعود. ويُثبّت هذا الثقل في مكانه بواسطة مغناطيسات كهربائية . وفي حال انقطاع التيار الكهربائي، يُحرر الثقل، فتصعد الغواصة إلى بر الأمان.
• تتضمن العديد من تصاميم المفاعلات النووية قضبان تحكم ماصة للنيوترونات معلقة بواسطة مغناطيسات كهربائية. في حال انقطاع التيار الكهربائي، تسقط هذه القضبان بفعل الجاذبية إلى قلب المفاعل، وتوقف التفاعل المتسلسل في غضون ثوانٍ عن طريق امتصاص النيوترونات اللازمة لاستمرار الانشطار النووي.
• في مجال الأتمتة الصناعية ، عادةً ما تكون دوائر الإنذار " مغلقة في الوضع الطبيعي ". وهذا يضمن تفعيل الإنذار في حالة انقطاع أحد الأسلاك. أما إذا كانت الدائرة مفتوحة في الوضع الطبيعي، فلن يتم اكتشاف انقطاع السلك، مما يؤدي إلى حجب إشارات الإنذار الفعلية.
• يمكن عادةً تركيب أجهزة الاستشعار التناظرية والمحركات المُعدِّلة وتوصيلها بحيث يؤدي عطل الدائرة إلى قراءة خارج النطاق - انظر حلقة التيار . على سبيل المثال، قد يتحرك مقياس الجهد الذي يشير إلى موضع الدواسة من 20% إلى 80% فقط من نطاقه الكامل، بحيث يؤدي انقطاع الكابل أو حدوث تماس كهربائي إلى قراءة 0% أو 100%.
• في أنظمة التحكم، يمكن نقل الإشارات بالغة الأهمية عبر زوج من الأسلاك المتكاملة (<إشارة> و<لا إشارة>). وتكون الحالات التي تكون فيها الإشارتان متعاكستين (إحداهما عالية والأخرى منخفضة) صالحة فقط. إذا كانت كلتا الإشارتين عاليتين أو كلتاهما منخفضتين، فإن نظام التحكم يدرك وجود خلل في المستشعر أو أسلاك التوصيل. وبذلك، يتم اكتشاف حالات الأعطال البسيطة (تعطل المستشعر، أو قطع الأسلاك أو فصلها). على سبيل المثال، يقوم نظام التحكم بقراءة قطبي مفتاح الاختيار SPDT ، المفتوح عادةً (NO) والمغلق عادةً (NC) ، مقابل القطب المشترك، ويتحقق من توافقهما قبل الاستجابة للإشارة المدخلة.
• في أنظمة التحكم في التدفئة والتهوية وتكييف الهواء ، قد تكون المشغلات التي تتحكم في المخمدات والصمامات آمنة ضد الأعطال، على سبيل المثال، لمنع تجمد الملفات أو ارتفاع درجة حرارة الغرف. كانت المشغلات الهوائية القديمة آمنة بطبيعتها ضد الأعطال، لأنه في حالة انخفاض ضغط الهواء على الغشاء الداخلي، يقوم الزنبرك المدمج بدفع المشغل إلى وضعه الأصلي - وبالطبع يجب أن يكون هذا الوضع هو الوضع "الآمن". أما المشغلات الكهربائية والإلكترونية الأحدث، فتحتاج إلى مكونات إضافية (زنبركات أو مكثفات) لدفع المشغل تلقائيًا إلى وضعه الأصلي عند انقطاع التيار الكهربائي. ^{[ 9 ]}
• وحدات التحكم المنطقية القابلة للبرمجة (PLCs). لضمان أمان وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة في حالة انقطاع التيار، لا يتطلب النظام إعادة تشغيل الطاقة لإيقاف المحركات المرتبطة بها. على سبيل المثال، عادةً ما يكون زر الإيقاف الطارئ عبارة عن نقطة تلامس مغلقة في الوضع الطبيعي. في حالة انقطاع التيار الكهربائي، سيؤدي ذلك إلى فصل الطاقة مباشرةً عن الملف وعن مدخل وحدة التحكم المنطقية القابلة للبرمجة. وبالتالي، يصبح النظام آمنًا في حالة انقطاع التيار.
• في حال تعطل منظم الجهد ، قد يتسبب ذلك في تلف الأجهزة المتصلة به. وتقوم دائرة الحماية (الدائرة الكهربائية) بمنع هذا التلف عن طريق قطع التيار الكهربائي عن مصدر الطاقة بمجرد اكتشافها لارتفاع الجهد.

إلى جانب الأجهزة والأنظمة المادية، يمكن وضع إجراءات أمان تضمن عدم حدوث أي إجراء خطير في حال عدم تنفيذ إجراء ما أو تنفيذه بشكل خاطئ. على سبيل المثال:

• مسار المركبة الفضائية - خلال مهمات برنامج أبولو المبكرة إلى القمر، تم وضع المركبة الفضائية على مسار عودة حرة  - إذا فشلت المحركات عند دخول المدار القمري ، فستعود المركبة بأمان إلى الأرض.

• 

  يقوم قائد الطائرة التي تهبط على حاملة طائرات بزيادة قوة المحرك إلى أقصى حد عند ملامسة الأرض. إذا فشلت أسلاك الإيقاف في تثبيت الطائرة، فإنها تستطيع الإقلاع مرة أخرى؛ وهذا مثال على إجراءات السلامة في حالة الأعطال . ^{[ 10 ]}
• في أنظمة إشارات السكك الحديدية ، يجب إبقاء الإشارات المطلقة المُتحكَّم بها، والتي لا تُستخدم فعليًا من قِبل القطار، في وضع "الخطر". ولذلك، يلزم اتخاذ إجراء إيجابي  - وهو ضبط الإشارات على وضع "المرور"  - قبل مرور أي قطار. كما تضمن هذه الممارسة، في حالة حدوث عطل في نظام الإشارات، أو عجز عامل الإشارات عن العمل، أو دخول قطار بشكل غير متوقع، عدم ظهور إشارة "المرور" الخاطئة للقطار.
• يُطلب من مهندسي السكك الحديدية التعامل مع أي إشارة قطار تُظهر جانبًا مُربكًا أو مُتناقضًا أو غير مألوف (على سبيل المثال، إشارة ضوئية ملونة تعرضت لعطل كهربائي ولم تعد تُصدر أي ضوء) على أنها تُشير إلى "خطر". وبهذه الطريقة، يُساهم السائق في ضمان سلامة النظام.

يُعدّ كلٌّ من "الحماية من الأعطال" و "الحماية من الأعطال" مفهومين مختلفين. فمفهوم "الحماية من الأعطال" يعني أن الجهاز لن يُعرّض الأرواح أو الممتلكات للخطر عند تعطلّه. أما مفهوم "الحماية من الأعطال"، أو ما يُسمى أيضًا "الإغلاق عند الأعطال"، فيعني أن الوصول إلى البيانات أو الوصول إليها لن يقع في الأيدي الخطأ في حال حدوث خلل أمني. أحيانًا، تُشير هذه الأساليب إلى حلول مُتناقضة. على سبيل المثال، إذا اندلع حريق في مبنى، فإن أنظمة الحماية من الأعطال ستفتح الأبواب لضمان سرعة الإخلاء والسماح لرجال الإطفاء بالدخول، بينما تقوم أنظمة الحماية من الأعطال بإغلاق الأبواب لمنع الدخول غير المُصرّح به إلى المبنى.

يُطلق على عكس الفشل المغلق اسم الفشل المفتوح .

يمكن تثبيت نظام التشغيل النشط عند التعطل على الأنظمة ذات درجة عالية من التكرار، بحيث يمكن تحمل عطل واحد في أي جزء من النظام (تشغيل نشط عند التعطل)، ويمكن اكتشاف عطل ثانٍ، وعندها يتوقف النظام تلقائيًا (فصل، تشغيل سلبي عند التعطل). إحدى طرق تحقيق ذلك هي تثبيت ثلاثة أنظمة متطابقة، مع منطق تحكم يكشف أي اختلافات. ومن الأمثلة على ذلك العديد من أنظمة الطائرات، بما في ذلك أنظمة الملاحة بالقصور الذاتي وأنابيب بيتوت .

خلال الحرب الباردة ، كان مصطلح "نقطة الأمان" يُستخدم للإشارة إلى نقطة اللاعودة لقاذفات القنابل النووية التابعة لقيادة القوات الجوية الاستراتيجية الأمريكية ، والواقعة خارج المجال الجوي السوفيتي مباشرةً. في حال تلقي أمر بالهجوم، كان على القاذفات البقاء عند نقطة الأمان وانتظار أمر تأكيد ثانٍ؛ فقبل ذلك، لا تقوم بتسليح قنابلها أو التقدم أكثر. ^{[ 16 ]} كان الهدف من هذا التصميم منع أي عطل في نظام القيادة الأمريكي من التسبب في حرب نووية. وقد دخل هذا المعنى للمصطلح إلى اللغة الدارجة الأمريكية مع نشر رواية "Fail-Safe" عام 1962 .

(استخدمت أنظمة القيادة والسيطرة الأخرى للحرب النووية المخطط المعاكس، وهو الفشل القاتل ، والذي يتطلب دليلاً مستمراً أو منتظماً على عدم وقوع هجوم أولي من العدو لمنع شن ضربة نووية.)