Optimisation of the technical object maintenance system taking account of risk analysis results

• Autorzy: Gill A.

Identyfikatory

DOI

10.17531/ein.2017.3.13

Warianty tytułu

PL

Optymalizacja systemu obsługi obiektów technicznych z uwzględnieniem wyników analizy ryzyka

• Języki publikacji: EN PL

Abstrakty

EN

The article presents the author’s original method of optimisation of the technical object maintenance system taking account of risk analysis results. An original form of the objective function was formulated, in which a risk measure model based on two criteria was used. RBM methods were discussed and technical object maintenance methods/strategies were reviewed, with their most important characteristics pointed out. The process of making maintenance-related decisions is armed with procedures based on a risk valuation pattern. The author’s original risk valuation pattern was presented and special cases resulting from the use of such patterns were discussed. Dynamic programming was used to solve the problem of optimisation. The author’s original mathematical model of the method of optimisation was developed and presented, and its four-stage calculation algorithm was presented in detail. Based on the collected statistical data on damage, hazard analysis and risk assessment procedures were carried out. Using computer implementation of the optimisation model, an experiment in planning the maintenance of the technical objects examined was carried out and the results of the optimisation experiment were presented.

PL

W artykule przedstawiono autorską metodę optymalizacji systemu obsługi obiektów technicznych z uwzględnieniem wyników analizy ryzyka. Sformułowano oryginalną postać funkcji celu, w której użyto modelu miary ryzyka opartego na dwóch kryteriach. Omówiono metody RBM oraz dokonano przeglądu metod/strategii obsługiwania obiektów technicznych wskazując ich najważniejsze cechy. Podejmowanie decyzji obsługowych uzbrojone jest w procedury oparte na schemacie wartościowania ryzyka. Przedstawiono autorski schemat wartościowania ryzyka i omówiono szczególne przypadki wynikające z użycia takich schematów. Do rozwiązania problemu optymalizacji użyto programowania dynamicznego. Opracowano i przedstawiono autorski matematyczny model metody optymalizacji oraz szczegółowo zaprezentowano jego czteroetapowy algorytm obliczeniowy. Na podstawie zebranych danych statystycznych dotyczących uszkodzeń, przeprowadzono procedury w zakresie analizy zagrożeń i oceny ich ryzyka. Wykorzystując implementację komputerową modelu optymalizacyjnego przeprowadzono eksperyment w zakresie planowania obsług rozpatrywanych obiektów technicznych oraz przedstawiono wyniki eksperymentu optymalizacyjnego.

Słowa kluczowe

EN

optimisation; maintenance system; risk; risk based maintenance

PL

optymalizacja; system obsługiwania; ryzyko

• Wydawca: Polskie Naukowo-Techniczne Towarzystwo Eksploatacyjne
• Czasopismo: Eksploatacja i Niezawodność
• Rocznik: 2017
• Tom: Vol. 19, no. 3
• Strony: 420--431
• Opis fizyczny: Bibliogr. 40 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Gill A.

• Institute of Combustion Engines and Transport Poznan University of Technology Piotrowo 3, 60-965 Poznan, Poland

Bibliografia

• 1. Amundrud Ø, Aven T. On how to understand and acknowledge risk. Reliability Engineering and System Safety 2015; 142: 42–47, http:// dx.doi.org/10.1016/j.ress.2015.04.021.
• 2. Brennan F. Risk Based Maintenance for Offshore Wind Structures. Procedia CIRP 2013; 11: 296–300, http://dx.doi.org/10.1016/j. procir.2013.07.021.
• 3. Carazas F G, Souza G F M. Risk-based decision making method for maintenance policy selection of thermal power plant equipment. Energy 2010; 35: 964–975, http://dx.doi.org/10.1016/j.energy.2009.06.054.
• 4. Commission Implementing Regulation (EU) 2015/1136 of 13 July 2015 amending Implementing Regulation (EU) No 402/2013 on the common safety method for risk evaluation and assessment, 2015: Official Journal of the European Union.
• 5. Dekker R. Applications of maintenance optimization models: a review and analysis. Reliability Engineering and System Safety 1996; 51: 229–240, http://dx.doi.org/10.1016/0951-8320(95)00076-3.
• 6. Dickerson D E, Ackerman P J. Risk-based Maintenance Management of U.S. Public School Facilities. Procedia Engineering 2016; 145: 685–692, http://dx.doi.org/10.1016/j.proeng.2016.04.069.
• 7. Flage R, Aven T. Emerging risk – Conceptual definition and a relation to black swan type of events. Reliability Engineering and System Safety 2015; 144: 61–67, http://dx.doi.org/10.1016/j.ress.2015.07.008.
• 8. Fujiyamaa K, Nagaia S, Akikunib Y, Fujiwarab T, Furuyab K, Matsumotob S, Takagib K, Kawabatac T. Risk-based inspection and maintenance systems for steam turbines. International Journal of Pressure Vessels and Piping 2004; 81: 825–835, http://dx.doi.org/10.1016/j. ijpvp.2004.07.005.
• 9. Gill A. Metoda wyznaczania struktury cyklu napraw elementów pojazdów szynowych. Pojazdy Szynowe 2004; 3-4: 38-42.
• 10. Gill A. Procedury decyzyjne w obsługiwaniu obiektów systemów technicznych uwzględniające analizę ryzyka. [rozprawa doktorska], Poznań: Politechnika Poznańska, 2007.
• 11. Gill A, Kadziński A. Metoda organizacji systemu obsługiwania obiektów pojazdów szynowych uwzględniająca poziom nienaruszalności bezpieczeństwa. Organizacja transportu szynowego, in: XVII Konferencji Naukowej “Pojazdy Szynowe 2006”, Kazimierz Dolny 2006: 575–585.
• 12. Gill A, Kadziński A. System obsługiwania pojazdów szynowych jako element w warstwowym modelu ich systemów bezpieczeństwa. Pojazdy Szynowe 2006; 4: 31-38.
• 13. Gill A, Kadziński A. Warunkowanie ryzykiem w procedurach decyzyjnych w obsługiwaniu pojazdów szynowych. Logistyka 2009; 6: CD.
• 14. Gill A, Kadziński A. The determination procedure of the onset of the object wear-out period based on monitoring of the empirical failure intensity function. Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability 2015; 17 (2): 282–287, http://dx.doi.org/10.17531/ ein.2015.2.16.
• 15. Hameed A, Khan F, Ahmed S. A risk-based shutdown inspection and maintenance interval estimation considering human error. Process Safety and Environmental Protection 2016; 100: 9–21, http://dx.doi.org/10.1016/j.psep.2015.11.011.
• 16. Hu J, Zhang L. Risk based opportunistic maintenance model for complex mechanical systems. Expert Systems with Applications 2014; 41: 3105–3115, http://dx.doi.org/10.1016/j.eswa.2013.10.041.
• 17. Moradkhani A, Haghifam M R, Abedi S M. Risk-based maintenance scheduling in the presence of reward penalty scheme. Electric Power Systems Research 2015; 121: 126–133, http://dx.doi.org/10.1016/j.epsr.2014.12.006.
• 18. Gill A. The concept of safety system for the selected hazards identified in tram communication. Technika Transportu Szynowego 2015, 10: 2065-2074.
• 19. Gill A, Kadziński A. Hazard identification model. Proceedings of 20th International Scientific Conference Transport Means 2016; 5-7 Oct. Juodkrantė, Lithuania: 885-890.
• 20. Gill A, Kobaszyńska-Twardowska A. Identyfikacja zagrożeń w wybranych strefach tramwaju z wykorzystaniem metody Bow-Tie. Logistyka 2014; 6: 5514-5521.
• 21. Kadziński A. Studium wybranych aspektów niezawodności systemów oraz obiektów pojazdów szynowych. Poznań: Wyd. Politechniki Poznańskiej, Rozprawy series, no. 511, 2013.
• 22. Kadziński A, Gill A. Integracja pojęć. In: Krystek R, editor. Zintegrowany system bezpieczeństwa transportu. Warszawa: WKŁ, 2009: 285-288.
• 23. Kadziński A, Warguła J, Gill A, Szacowanie i wartościowanie ryzyka zagrożeń związanych z odcinkiem szybkiego tramwaju na poznańskiej sieci tramwajowej. Logistyka 2012; 3: 939-948.
• 24. Kadziński A, Woźniak A. O modelach kwantyfikacji zagrożeń bezpieczeństwa w transporcie kolejowym, in: Mat. XIV konferencji naukowej “Pojazdy szynowe”; Kraków-Arłamów, 2000: 129-136.
• 25. Khan F I, Haddara M R. Risk-based maintenance of ethylene oxide production facilities. Journal of Hazardous Materials 2004; 108(3): 147–159, http://dx.doi.org/10.1016/j.jhazmat.2004.01.011.
• 26. Kosmowski K T. Metodyka analizy ryzyka w zarządzaniu niezawodnością i bezpieczeństwem elektrowni jądrowych. Gdańsk: Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, 2003.
• 27. Młyńczak M, Pisarski P. Wspomaganie komputerowe w prognozowaniu obsług obiektów mechanicznych: Metody prognozowania w inżynierii niezawodności, in: Mat. XXXI Zimowej Szkoły Niezawodności; Szczyrk, 2003: 356-364.
• 28. Nilsson F. Risk based approach to plant life management. Nuclear Engineering and Design 2003; 221(1-3): 293-300, DOI: 10.1016/S00295493(02)00334-5.
• 29. Nielsen J J, Sørensen J D. On risk-based operation and maintenance of offshore wind turbine components. Reliability Engineering and System Safety 2011; 96: 218–229, http://dx.doi.org/10.1016/j.ress.2010.07.007.
• 30. Niu G, Yang B, Pecht M. Development of an optimized condition-based maintenance system by data fusion and reliability-centered maintenance. Reliability Engineering and System Safety 2010; 95: 786–796, http://dx.doi.org/10.1016/j.ress.2010.02.016.
• 31. Niziński S. Eksploatacja obiektów technicznych. Radom: Wydawnictwo i Zakład Poligrafii Instytutu Technologii Eksploatacji, 2002.
• 32. Ochodek B, Ochodek M. Algorytmy i struktury danych. Piła: Państwowa Wyższa Szkoła Zawodowa w Pile, 2003.
• 33. Okulewicz J, Salamonowicz T. Porównanie wybranych strategii odnów profilaktycznych. In: Mat. XXXIV Zimowej Szkoły Niezawodności, 2006: 218-227.
• 34. Ponchet A, Fouladirad M, Grall A. Assessment of a maintenance model for a multi-deteriorating mode system. Reliability Engineering and System Safety 2010; 95: 1244–1254, http://dx.doi.org/10.1016/j.ress.2010.06.021.
• 35. Rusin A, Wojaczek A. Optimization of power machines maintenance intervals taking the risk into consideration. Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability 2012; 14 (1): 72-76.
• 36. Sarkar A, Panja S H, Sarkar B. Survey of maintenance policies for the Last 50 Years. International Journal of Software Engineering & Applications (IJSEA) 2011; 2(3)130-148.
• 37. Straub D, Faber M H. Risk based inspection planning for structural systems. Structural Safety 2005; 27: 335–355, http://dx.doi.org/10.1016/j. strusafe.2005.04.001.
• 38. Tang D, Yu J, Chen X, Makis V. An optimal condition-based maintenance policy for a degrading system subject to the competing risks of soft and hard failure. Computers & Industrial Engineering 2015; 83: 100–110, http://dx.doi.org/10.1016/j.cie.2015.02.003.
• 39. Wang L, Chu J, Mao W. A condition-based order-replacement policy for a single-unit system. Applied Mathematical Modelling 2008; 32: 2274–2289, http://dx.doi.org/10.1016/j.apm.2007.07.016.
• 40. Zio E. Reliability engineering: Old problems and new challenges, Reliability Engineering & System Safety 2009; 94(2): 125–141, http:// dx.doi.org/10.1016/j.ress.2008.06.002.