Mission reliability modeling and evaluation of multi-mission phased mission system based on extended object-oriented Petri net

• Autorzy: Wu X. , WU X.

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2017.2.12

Warianty tytułu

PL

Modelowanie niezawodności misji oraz ocena systemów wielozadaniowych o misjach okresowych w oparciu o rozszerzoną sieć obiektową Petriego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Multi-mission phased mission system (MM-PMS) is an extension of phased mission system (PMS) which is required to complete more than one missions for a period of time. Missions in MM-PMS usually have following characteristics: they have different mission starting and duration times; they share common components but with different combinational requirements; they have unequal occurrence probabilities. Therefore, reliability modeling and evaluation of MM-PMS is more complicated than that of PMS. This paper presents a general methodology based on the extended object-oriented Petri net (EOOPN) for mission reliability modeling and evaluation of MM-PMS with these characteristics. The proposed EOOPN model for MM-PMS includes five sub-models depicting MM-PMS at different levels of granularity. To demonstrate the effectiveness of the proposed model, mission reliability evaluation results of a simple MM-PMS case by EOOPN simulation methods are compared with those by binary decision diagram (BDD). Results show that the EOOPN model is suitable to depict the dynamics and to evaluate the reliability of MM-PMS.

PL

Wielozadaniowy system o misjach okresowych (ang. multi-mission phased mission system, MM PMS) jest rozszerzoną wersją systemu o misjach okresowych (ang. phased mission system, PMS). MM PMS to system, w którym zachodzi konieczność wykonania więcej niż jednego zadania w danym okresie czasu. Zadania (misje) w MM-PMS zazwyczaj charakteryzują się następującymi cechami: mają różne czasy rozpoczęcia i trwania; mają wspólne elementy, ale występujące w różnych kombinacjach; różnią się prawdopodobieństwem wystąpienia. W związku z tym, modelowanie i ocena niezawodności MM-PMS jest bardziej skomplikowana niż w przypadku PMS. W pracy przedstawiono ogólną metodologię opartą na idei rozszerzonej sieci obiektowej Petriego (EOOPN) służącą do modelowania niezawodności misji oraz oceny MM-PMS o podanych cechach. Proponowany model EOOPN dla MM-PMS obejmuje pięć modeli zależnych przedstawiających MM-PMS na różnych poziomach szczegółowości. Aby wykazać skuteczność proponowanego modelu, porównano wyniki oceny niezawodności misji dla prostego przypadku MM-PMS dokonanej metodami symulacji EOOPN z oceną przeprowadzoną metodą binarnego diagramu decyzyjnego (BDD). Wyniki pokazują, że model EOOPN można z powodzeniem stosować do obrazowania dynamiki oraz oceny niezawodności MM-PMS.

Słowa kluczowe

EN

Multi-mission phased mission system; extended object-oriented Petri net; mission reliability; reliability modeling; reliability evaluation

PL

Wielozadaniowy system o misjach okresowych; rozszerzona sieć obiektowa Petriego; niezawodność misji; modelowanie niezawodności; ocena niezawodności

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 19, no. 2
• Strony: 244--253
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Wu X.

• College of Information System and Management National university of Defense Technology No.109, Deya Road, Changsha, China

autor

WU X.

• College of Information System and Management National university of Defense Technology No.109, Deya Road, Changsha, China

Bibliografia

• 1 Chew SP, Dunnett SJ, Andrews JD. Phased mission modelling of systems with maintenance free operating periods using simulated Petri nets. Reliability Engineering & System Safety 2008; 93(7): 980-94, https://doi.org/10.1016/j.ress.2007.06.001.
• 2. Jensen K. A brief introduction to coloured petri nets. Tools and Algorithms for the Construction and Analysis of Systems. Springer Berlin Heidelberg 1997: 203-8, https://doi.org/10.1007/978-3 642-60794-3_15.
• 3. Kowalski, M; Magott, J; Nowakowski, T; Werbinska-Wojciechowska, S. Analysis of transportation system with the use of Petri net. Eksploatacja i Niezawodnosc-Maintenance and Reliability 2011; 1: 48-62.
• 4. Lu, JM; Lundteigen, MA; Liu, YL; Wu, XY. Flexible truncation method for the reliability assessment of phased mission systems with repairable components. Eksploatacja i Niezawodnosc-Maintenance and Reliability 2016; 18(2): 229-236, https://doi.org/10.17531/ein.2016.2.10.
• 5. Mo Yuchang, Xing L, Amari S V. A Multiple-Valued Decision Diagram Based Method for Efficient Reliability Analysis of Non-Repairable Phased-Mission Systems. IEEE Transactions on Reliability 2014; 63(1):320–330, https://doi.org/10.1109/TR.2014.2299497.
• 6. Ou Y, Dugan J B. Modular solution of dynamic multi-phase systems. IEEE Transactions on Reliability 2004; 53(4):499−508, https://doi.org/10.1109/TR.2004.837305.
• 7. Schneeweiss W G. Tutorial: Petri nets as a graphical description medium for many reliability scenarios. Reliability, IEEE Transactions on, 2001; 50(2): 159-164, https://doi.org/10.1109/24.963123.
• 8. Tang Z, Dugan J B. BDD-based reliability analysis of phased-mission systems with multimode failures. IEEE Transactions on Reliability 2006; 55(2): 350-360, https://doi.org/10.1109/TR.2006.874941.
• 9. Wu X, Yan H, Li L. Numerical method for reliability analysis of phased-mission system Rusing Markov chains. Communications in Statistics-Theory and Methods 2012; 41(21): 3960 3973, https://doi.org/10.1080/03610926.2012.697969.
• 10. Wu X, Zhang W, Sha J.Generalized object oriented Petri net model for reliability analysis of communication network. System Engineering and Electronics 2000; 22(3):84-6.(in Chinese)
• 11. Wu X, Wu X. Extended object-oriented Petri net model for mission reliability simulation of repairable PMS with common cause failures. Reliability Engineering & System Safety 2015; 136: 109-119, https://doi.org/10.1016/j.ress.2014.11.012.
• 12. Xing L, Amari SV. Reliability of Phased-Mission Systems, in Handbook of Performability Engineering, Chapter 23, Editor: Krishna B. Misra, Springer-Verlag, August 2008, 349-368, https://doi.org/10.1007/978-1-84800-131-2_23.
• 13. Xing L, Levitin G. BDD-based reliability evaluation of phased-mission systems with internal/ external common-cause failures. Reliability Engineering & System Safety 2013; 112(1):145-53, https://doi.org/10.1016/j.ress.2012.12.003.
• 14. Xing L. Reliability evaluation of phased-mission systems with imperfect fault coverage and common-cause failures. IEEE Transactions on Reliability 2007; 56(1): 58-68, https://doi.org/10.1109/TR.2006.890900.
• 15. Xing L, Amari S V, Wang C. Reliability of k-out-of-n systems with phased-mission requirements and imperfect fault coverage. Reliability Engineering & System Safety 2012; 103: 45-50, https://doi.org/10.1016/j.ress.2012.03.018.
• 16. Yang X, Wu X. Mission Reliability Assessment of Space TT&C System by Discrete Event System Simulation. Quality and Reliability Engineering International 2014; 30(8): 1263-1273, https://doi.org/10.1002/qre.1546.
• 17. Yu H, Yang J, Peng R, et al. Reliability evaluation of linear multi-state consecutively connected systems constrained by m consecutive and n total gaps. Reliability Engineering & System Safety 2016; 150: 35-43, https://doi.org/10.1016/j.ress.2016.01.010.
• 18. Yu H, Wu X. A Petri net software for mission reliability evaluation of PMS. Chinese Control and Decision Conference (CCDC), 27th. 2015: 6040-6044, https://doi.org/10.1109/ccdc.2015.7161894.
• 19. Zhang X, Wu X. Modeling and algorithm to mission reliability allocation of spaceflight TT&C system based on radial basis function neural network. Quality, Reliability, Risk, Maintenance, and Safety Engineering (ICQR2MSE), 2012 International Conference on. IEEE, 2012: 63-68, https://doi.org/10.1109/icqr2mse.2012.6246188.