Determination of the optimum number of repair units for water distribution systems

• Autorzy: Iwanejko R. , Bajer J.

Warianty tytułu

PL

Wyznaczanie optymalnej liczby brygad remontowych dla sieci dystrybucji wody

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Both, operational costs and reliability of a water supply system are influenced by number of professional repair units (RU), equipment and work organization. The paper highlights a problem of determination of the optimal number of RUs for a water distribution system. The authors proposed a new mathematical model that offers reliable and useful results in a relatively simple way. The model utilizes discrete multi-criterion optimization with two contradictory criteria: economic (minimal number of repair units) and reliability (minimal "out of service" time for the system). The concept of the so called efficient method of determination of the optimum number of RUs combines two mathematical models. They include a description of a number of water system failures by using the multidimensional Poisson's distribution and assignment of particular repair tasks to the specific RU. Additionally, some information on time distributions of repairs, the level of duration or confidence for the achieved results, can be obtained with this method.

PL

Zarządzanie każdym przedsiębiorstwem, a więc i przedsiębiorstwem wodociągowym, wymaga godzenia ze sobą przeciwstawnych celów. Z jednej strony jest to zapewnienie odpowiednio wysokiego poziomu świadczenia usług i odpowiednio wysoka niezawodność działania, a z drugiej jest to utrzymanie możliwie najniższych kosztów eksploatacji i osiąganie możliwie najwyższych zysków. Na te cele w znacznym stopniu wpływa przyjęta strategia eksploatacji sieci wodociągowej. Zależy ona od liczby specjalistycznych brygad remontowo-naprawczych realizujących m.in. usuwanie awarii sieci. Zbyt duża liczba brygad oznacza ponoszenie niepotrzebnych kosztów. Zbyt mała liczba brygad oznacza tworzenie się kolejek nieusuniętych awarii, co wpływa na braki dostawy wody do odbiorców i straty finansowe przedsiębiorstwa. Optymalną liczbę brygad remontowych można określać na podstawie racjonalnych analiz matematycznych. W artykule przedstawiono propozycję nowej tzw. efektywnej metody wyznaczania optymalnej liczby brygad remontowych. Metoda pozwala w stosunkowo prosty sposób uzyskać wiarygodne i przydatne wyniki. Idea tzw. efektywnej metody wyznaczania optymalnej liczby brygad opiera się na połączeniu dwóch innych modeli matematycznych. Pierwszym jest opis liczby awarii sieci za pomocą wielowymiarowego rozkładu Poissona. Ten model jest stosowany ze względu na duże zróżnicowanie odcinków sieci wodociągowej (ze względu na średnice, materiał, wiek, stan techniczny), co wymaga dokonania podziału całej sieci na grupy przewodów umownie nazwanych jednorodnymi. Drugim jest specyficzny model przydziału zadań usuwania awarii poszczególnym brygadom. Rozwiązanie zadania następuje w trakcie sekwencyjnych analiz wyników uzyskiwanych dla kolejnych wariantów obliczeniowych, dla których zwiększa się liczbę brygad. Obliczenia są realizowane do momentu, aż uzyskane wyniki nie są lepsze od wyników uzyskanych dla wariantu poprzedniego. W rezultacie stosowania metody uzyskuje się dodatkowe informacje np. rozkłady czasów usuwania awarii czy stopień zaufania do uzyskanych wyników.

Słowa kluczowe

EN

optimization; repair unit; failure; water supply system; Poisson's distribution

PL

optymalizacja; brygada remontowa; awaria; sieć wodociągowa; rozkład Poissona

• Wydawca: Komitet Inżynierii Lądowej i Wodnej PAN ; Politechnika Warszawska, Wydział Inżynierii Lądowej
• Czasopismo: Archives of Civil Engineering
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. 55, nr 1
• Strony: 87--101
• Opis fizyczny: Bibliogr. 17 poz., il.

Twórcy

autor

Iwanejko R.

autor

Bajer J.

• Institute of Water Supply and Environmental Protection, Cracov University of Technology, Kraków,

Bibliografia

• 1. A. WIECZYSTY, Reliability of water and sewer systems [in Polish], Course-book, Wydawnictwo Politechnika Krakowskiej, Kraków 1990.
• 2. M. KWIETNIEWSKI, M. ROMAN, H. KŁOSS-TREBACZKIEWICZ, Reliability of water and sewer systems [in Polish], Arkady, Warszawa 1993.
• 3. F. ZITEK, Lost time. Elements of mass service theory [in Polish], PWN, Drukarnia Uniwersytetu im. A Mickiewicza, Poznań 1974.
• 4. D. BOBROWSKI, Mathematical models and methods of reliability analysis- example problems [in Polish], Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1985.
• 5. J. MIGDALSKI [Ed], Reliability handbook - mathematical background [in Polish], Wydawnictwo Przemysłu Maszynowego "WEMA", Warszawa, 1982.
• 6. W. KRYSICKI, J. BARTOS, W. DYCZKA, K. KRÓLIKOWSKA, M. WASILEWSKI, Calculus of probability and mathematical statistics in problems, Part I. Calculus of probablity [in Polish], Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1986.
• 7. D. BOBROWSKI, Calculus of probability in technical applications [in Polish], Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, 332-338, Warszawa 1980.
• 8. A. PACUT, Probability. Theory, probabilistic modeling in technical applications, Course books series: Electronics, computer science, telecommunication [in Polish], Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1987.
• 9. B. GNIEDIENKO, I.N. KOWALENKO, Introduction to a mass service theory [in Polish], PWN, Warszawa 1971.
• 10. I. KOŹNIEWSKA, M. WŁODARCZYK, Models of restoration, reliability and mass service [in Polish], PWN, Warszawa 1978.
• 11. A. WIECZYSTY, R. IWANEJKO, T. LUBOWIECKA, J. RAK, Determination of number of repair units in a water distribution subsystem using a mass service model [in Polish], Gaz Woda i Technika Sanitarna, 7, 136-138, 1990.
• 12. J. RAK, B. TCHÓRZEWSKA-CIEŚLAK, R. IWANEJKO, Monitoring with a priority - operation model of service/repair personnel [in Polish], Proceedings of the XIV Conference of Heating Engineers, Solina, 215-226, 2002.
• 13. M. SOZAŃSKI, Water and sewer systems in Poland. Tradition and modern times [in Polish], Polska Fundacja Ochrony Zasobów Wodnych, Poznań-Bydgoszcz, 382-384, 2002.
• 14. J. BAJER, A. PRZEBINDA, Factors influencing repair time of water lines and their appurtenances [in Polish], Gaz Woda i Technika Sanitarna, 11, 20-22, 2005.
• 15. J. RAK, Safety of waster supply systems [in Polish], Monographs of the Committee of Environmental Engineering, Polish Academy of Science, Lublin, 28, 113-119, 2005.
• 16. R. IWANEJKO, Repair units - calculation program using an effective method of determination of a number of repair units (not published) [in Polish], Kraków 2007.
• 17. P. DOHNALIK, Planning of water supply system repairs [in Polish], Journal of Cracow Water Works „Woda i my", Kraków, 22-24, 2002 and 25, 26, 2003.