Qualitative importance measures of systems components - a new approach and its applications

• Autorzy: Chybowski L. , Gawdzińska K. , Wiśnicki B.

Identyfikatory

DOI

10.12914/MSPE-04-04-2016

Warianty tytułu

PL

Jakościowe miary ważności elementów systemów - nowe podejście i jego zastosowania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents an improved methodology of analysing the qualitative importance of components in the functional and reliability structures of the system. We present basic importance measures, i.e. the Birnbaum’s structural measure, the order of the smallest minimal cut-set, the repetition count of an i-th event in the Fault Tree and the streams measure. A subsystem of circulation pumps and fuel heaters in the main engine fuel supply system of a container vessel illustrates the qualitative importance analysis. We constructed a functional model and a Fault Tree which we analysed using qualitative measures. Additionally, we compared the calculated measures and introduced corrected measures as a tool for improving the analysis. We proposed scaled measures and a common measure taking into account the location of the component in the reliability and functional structures. Finally, we proposed an area where the measures could be applied.

PL

Artykuł przedstawia udoskonaloną metodykę jakościowej analizy ważności elementów w niezawodnościowej i funkcjonalnej strukturze systemu. Przedstawiono podstawowe miary ważności, takie jak: strukturalna miara Birnbauma, rząd najmniejszego minimalnego przekroju niezdatności, liczba powtórzeń i tego zdarzenia w drzewie niezdatności oraz miara strumieni. Jakościowa analiza ważności elementów została zilustrowana na przykładzie podsystemu pomp obiegowych i podgrzewaczy instalacji zasilania paliwem silnika napędu głównego statku kontenerowego. Dla przeprowadzenia jakościowej analizy ważności elementów opracowano model funkcjonalny systemu oraz drzewo niezdatności. Ponadto, porównano wartości wyznaczonych miar ważności i wprowadzono skorygowane miary ważności jako narzędzie usprawniające proces analizy. Zaproponowano wykorzystanie skalowanych i powszechnie znanych miar zależnych od lokalizacji elementów w strukturze niezawodnościowej i funkcjonalnej. Zaproponowano także możliwe obszary wykorzystania zaprezentowanych miar.

Słowa kluczowe

EN

fault tree analysis (FTA); component importance; qualitative analysis; functional structure; reliability structure; marine power plant system

PL

analiza drzewa niezdatności; ważność elementu; analiza jakości; struktura funkcjonalna; struktura niezawodnościowa; system siłowni okrętowej

• Wydawca: STE GROUP
• Czasopismo: Management Systems in Production Engineering
• Rocznik: 2016
• Tom: nr 4 (24)
• Strony: 237--246
• Opis fizyczny: Bibliogr. 29 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Chybowski L.

• Maritime University of Szczecin, Faculty of Marine Engineering, ul. Wały Chrobrego 1-2, 70-500 Szczecin, POLAND, tel. [phone]

autor

Gawdzińska K.

• Maritime University of Szczecin, Faculty of Marine Engineering, ul. Wały Chrobrego 1-2, 70-500 Szczecin, POLAND, tel. [phone]

autor

Wiśnicki B.

• Maritime University of Szczecin, Faculty of Economics and Transport Engineering ul. Pobożnego 11, 70-507 Szczecin, POLAND

Bibliografia

• [1] J. D. Andrews. „Birnbaum and criticality measures of component contribution to the failure of phased missions”, in Reliability Engineering and System Safety, vol. 93, 2008, pp. 1861-1966.
• [2] Z.W. Birnbaum. „On the importance of different components in a multicomponent system”, Multivariate analysis-II, New York, Academic Press, 1969, pp. 581-592.
• [3] E. Borgonovo et al. „Comparison of global sensitivity analysis techniques and importance measures in PSA”, in Reliability Engineering and System Safety, vol. 79, 2003, pp. 175-185.
• [4] L. Chybowski. Ważność elementów w strukturze złożonych systemów technicznych. Radom: Instytut Technologii Eksploatacji, 2014.
• [5] L. Chybowski and R. Grzebieniak. „Aplikacje analizy drzewa niezdatności do oceny bezpieczeństwa i niezawodności systemów okrętowych na tle innych gałęzi przemysłu”, in Надежность и эффективность технических систем. KGTU, Kaliningrad 2006, pp. 51-59.
• [6] L. Chybowski et al. „An engine room simulator as an educational tool for marine engineers relating to explosion and fire prevention of marine diesel engines”, in Scientific Journals of the Maritime University of Szczecin, no. 43(115), 2015, pp. 15-21, doi: 10.17402/034.
• [7] L. Chybowski, R. Laskowski and K. Gawdzińska. „An overview of systems supplying water into the combustion chamber of diesel engines to decrease the amount of nitrogen oxides in exhaust gas”, in Journal of Marine Science and Technology, vol. 20(3), 2015, pp. 393-405, doi: 10.1007/s00773-015-0303-8.
• [8] L. Chybowski and S. Żółkiewski. „Basic reliability structures of complex technical systems”, in New Contributions in Information Systems and Technologies. Advances in Intelligent Systems and Computing, vol. 354, Eds. Alvaro Rocha, Ana Maria Correia, Sandor Costanzo, Luis Paulo Reis. Springer International Publishing, 2015, pp. 333-342, doi: 10.1007/978-3-319-16528-8_31.
• [9] A. Copeland and D. Agosto. „Diagrams and Relational Maps: The Use of Graphic Elicitation Techniques with Interviewing for Data Collection, Analysis, and Dis-play”, in International Journal of Qualitative Methods, vol. 11(5), 2012, pp. 513-533.
• [10] C. Ericson II. „Fault Tree Analysis – A History”, in Proc. of The 17th International System Safety Conference, Unionville, Canada, 1999, pp. 1-9.
• [11] J.F. Espiritu, D.W. Coit and U. Prakash. „Component criticality importance measures for the power industry”, in Electric Power Systems Research, vol. 77(5-6), 2007, pp. 407-420.
• [12] K. Gawdzińska, L. Chybowski and W. Przetakiewicz. „Proper matrix-reinforcement bonding in cast metal matrix composites as a factor of their good quality”, in Archives of Civil and Mechanical Engineering, vol. 16(3), 2016, pp. 553-563, doi: 10.1016/j.acme.2015.11.004.
• [13] P. Hilber and L. Bertling. „Monetary Importance of Component Reliability in Electrical Networks for Maintenance Optimization”, in Proc. Probability Methods Applied to Power Systems, Ames, USA, 2004, pp. 150-155.
• [14] M.J. Juran and A.B. Godfrey. The Juran’s Quality Handbook, 5th ed., New York: The McGraw-Hill Companies, 1999.
• [15] K. Kim and S. Han. „A study on importance measures and a quantification algorithm in a fire PRA model”, in Reliability Engineering and System Safety, vol. 94, 2009, pp. 969-972.
• [16] R. Kolman. Sterowanie jakością wytwarzania. Politechnika Gdańska, Gdańsk 1994.
• [17] M. Kołdziejski and Z. Matuszak. „Estimating of the importance of element in multicomponent technical power plant system”, in Materials from International Conference on Engineering Design, vol. 3, 1995, pp. 1154-1155.
• [18] W. Kostrzewa, K. Gawdzińska and A. Bejger. „The use of Pareto-Lorenz analysis for the determination of faults in fishing vessel refrigerating systems”, in Zeszyty Naukowe Akademii Morskiej w Szczecinie, vol. 36.1(108), 2013, pp. 90-93.
• [19] W. Kuo and X. Zhu. Importance measures in reliability, risk, and optimization. Principles and applications, United Kingdom: John Wiley & Sons Ltd., 2012.
• [20] R. Laskowski, L. Chybowski and K. Gawdzińska. „An engine room simulator as a tool for environmental education of marine engineers”, in New Contributions in Information Systems and Technologies. Advances in Intelligent Systems and Computing, vol. 354, Eds. Alvaro Rocha, Ana Maria Correia, Sandor Costanzo, Luis Paulo Reis. Springer International Publishing, 2015, pp. 311-322, doi: 10.1007/978-3-319-16528-8_29.
• [21] M. Rausand and A. Høyland. System Reliability Theory: Models, Statistical Methods, and Applications, United Kingdom: John Wiley & Sons Ltd., 2004.
• [22] Specifications for 6,500 TEU class container carrier, Hyundai Heavy Industries, Ulsan 2003.
• [23] R. Stareńczak. Statystyki wypadków na morzu w 2012 roku, a utrzymujący się trend spadkowy [Online]. Available: http://www.portalmorski.pl/statki/wypadki-ratownictwo-sar/34012-poprawa-bezpieczenstwa-statkow-i-zeglugi
• [24] R. Stephans. System Safety for the 21st Century, United Kingdom: John Wiley & Sons Ltd., 2004.
• [25] J. Vatn. „Finding minimal cut sets in fault tree”, in Reliability Engineering and System Safety, vol. 36, 1992, pp. 59-62.
• [26] W. Vesely et al. Fault Tree Handbook with Aerospace Applications, NASA, 2002.
• [27] M. Woropay. Metoda budowy wielopoziomowych systemów do badania niezawodności z elementów o wy-znaczonej a pioriistotności. Rozprawy nr 18, ATR, Bydgoszcz 1983.
• [28] S.M. Zanoli, G.J. Astolfi and J. Marczyk. „Complexity-based methodology for Fault Diagnosis: application on a centrifugal machine”, in 3rd IFAC Conference on Analysis and Control of Chaotic Systems, vol. 3, Part 1. Cancún, 2012, pp. 51-56, doi: 10.3182/20120620-3-MX-3012.00060.
• [29] J. Żurek, M. Zieja and Z. Smalko. „The Reliability Estimation Of Structural Components With Some Selected Failure Model”, PSAM11 & ESREL, Helsinki 25-29 June 2012.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.