In the paper, the critical infrastructure operation process is defined and its main parameters are fixed. Next, a general model of operation process of critical infrastructure network is defined and its parameters are described. A special case of the general when its component critical infrastructures are independent model is considered and applied to the Baltic Electric Cable Critical Infrastructure Network.
The joint general model of reliability of complex technical systems at variable operation conditions linking a semi-Markov modelling of the system operation processes with a multi-state approach to system reliability analysis and reliability improvement are applied in maritime transport to reliability and risk optimization of a bulk cargo transportation system.
In the paper the basic notions of the ageing multistate systems reliability analysis are introduced. The multistate system reliability functions are defined and the mean values of the multistate system lifetimes in the reliability state subsets and in the particular reliability states are determined. The notion of the multistate system risk function and the moment of the system exceeding the critical reliability state are introduced. Further, in the developed reliability models, it is assumed that the system’s components have the multistate Weibull reliability functions with various parameters in their different reliability state subsets. Under this assumption, the proposed multistate system reliability models are applied in maritime transport to the reliability analysis of a bulk cargo transportation system and its reliability function, moreover other main characteristics are determined.
W artykule przedstawione zostały metody estymacji nieznanych parametrów wykładniczego rozkładu czasów przebywania elementów systemu w podzbiorach stanów niezawodnościowych. Rozważone zostały różne przypadki przeprowadzonych badań empirycznych, włączając mało liczne realizacje oraz badania niedokończone. Ponadto zaprezentowany został program komputerowy oparty na tych metodach wraz z przykładem zastosowania do identyfikacji niezawodności systemów lin w Stoczni Marynarki Wojennej w Gdyni. Program wyznacza oszacowanie nieznanych warun-kowych intensywności wyjścia z podzbioru stanów niezawodnościowych wykładniczej funkcji niezawodności elementów systemu w różnych stanach eksploatacyjnych, a następnie pozwala na weryfikację hipotezy o wykładniczych dystrybuantach warunkowego czasu przebywania elementów systemu w podzbiorach stanów niezawodnościowych.
EN
This paper presents methods for estimating unknown parameters of the exponential distribution of the system components of conditional lifetime in the reliability state subsets. There are different cases of performed empirical experiments considered, taking into account small number of realisations and non-completed investigations. Moreover, the paper presents a computer program based on these methods with an example of an application for reliability identification of the rope system in Naval Shipyard in Gdynia. The program determines the evaluation of unknown conditional intensities of departure from the reliability state subsets of the system components' exponential reliability function in variable operation states. Finally, the program allows a verification of the hypothesis about the exponential distribution of the system components' conditional lifetime in the reliability states subset.
The theoretical background and technical information for the program are presented. Further, the components of the program are described and user manual is given.
In the paper, definitions and theoretical results on system operations process, multi-state system reliability, risk and availability modelling are illustrated by the example of their application to a bulk cargo transportation system operating in Gdynia Port Bulk Cargo Terminal. The bulk cargo transportation system is considered in varying in time operation conditions. The system reliability structure and its components reliability functions are changing in variable operation conditions. The system reliability structures are fixed with a high accuracy. Whereas, the input reliability characteristics of the bulk cargo transportation system components and the system operation process characteristics are not sufficiently exact because of the lack of statistical data. Anyway, the obtained evaluation may be a very useful example in simple and quick systems reliability characteristics evaluation, especially during the design and improving the transportation systems operating in ports.
Integrated general models of approximate approaches of complex multi-state series and parallel systems, linking their reliability and availability improvement models and their operation processes models caused changing reliability and safety structures and components reliability characteristics in different operations states, are constructed. These joint models are applied to determining improved reliability and availability characteristics of the considered multi-state series and parallel systems related to their varying in time operation processes. The conditional reliability characteristics of the multi-state systems with hot, cold single reservation of component and the conditional reliability characteristics of the multi-state systems with reduced rate of departure by a factor of system components are defined.
The paper is composed of two parts, in this part the multi-state homogeneous „m out of n” systems with reserve components are defined and their multi-state limit reliability functions are determined. In order to improve of the reliability of these systems the following methods are used: (i) a warm duplication of components, (ii) a cold duplication of components, (iii) a mixed duplication of components, (iv) improving the reliability of components by reducing their failure rate. Next, the effects of the systems’ reliability different improvements are compared.
The paper is composed of two parts, in this part after introducing the multi-state and the asymptotic approaches to system reliability evaluation the multi-state homogeneous series and parallel systems with reserve components are defined and their multi-state limit reliability functions are determined. In order to improve of the reliability of these systems the following methods are used: (i) a warm duplication of components, (ii) a cold duplication of components, (iii) a mixed duplication of components, (iv) improving the reliability of components by reducing their failure rate. Next, the effects of the systems’ reliability different improvements are compared.
10
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The following excess methods of improving reliability of two-state series-parallel systems are presented: hot reserve, cold reserve and mixed (hot and cold) reserve of single components. There is also introduced the method of system reliability improving by replacing their components by more reliable ones. New theorems on two-state limit reliability functions of homogeneous and non-homogeneous series-parallel large systems composed of components with improved reliability are presented and applied to comparison the effects of these systems different reliability improving methods.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Przy założeniu, że portowy system transportu towarów sypkich jest systemem czterostanowym odnawialnym, z pomijalnym czasem odnowy, wyznaczone zostały jego charakterystyki niezawodnościowe i gotowość. Następnie do systemu tego zastosowano dwie metody podwyższania niezawodności. Ponadto porównano efekty podwyższania niezawodności tego systemu.
EN
The reliability and availability characteristics of a port bulk cargo transportation system have been determined under the assumption that it is a four-state renewal system with the negligible renewal time. Further, two methods of the reliability improvement of this system components have been applied and their effects have been compared.
12
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule zawarte są podstawowe pojęcia wielostanowej analizy niezawodności systemów niejednorodnych. Zdefiniowane zostały wielostanowe systemy szeregowe, szeregowe z rezerwą mieszaną pojedycznych elementów oraz systemy szeregowe z elementami o zredukowanej intensywności uszkodzeń. Dla tych systemów przy założeniu, że funkcje niezawodności ich elementów są wykładnicze, wyznaczone zostały podstawowe charakterystyki funkcyjne oraz liczbowe, a mianowicie wielostanowe funkcje niezawodności i ich graniczne postacie, średnie czasy i odchylenia standardowe przebywania systemów w podzbiorach stanów oraz ich średnie czasy przebywania w poszczególnych stanach. Następnie porównane zostały wielostanowe funkcje niezawodności oraz średnie czasy przebywania w poszczególnych stanach systemu szeregowego z rezerwą mieszaną pojedynczych elementów oraz systemu szeregowego z elementami o zredukowanej intensywności uszkodzeń. W wyniku tego porównania wyznaczona została wartość współczynnika redukującego intensywność uszkodzeń elementu, o który należy ją zmniejszyć, aby system z rezerwą mieszaną elementów i system bez rezerwy miały tę samą niezawodność. Przedstawiona została możliwość wykorzystania uzyskanego wyniku do podwyższenia niezawodności portowego systemu transportu towarów sypkich.
EN
In the paper basic notions of multistate reliability analysis of nonhomogeneous series systems are contained. Multistate series systems with mixed reserve of their components and multistate series systems composed of components with reduced failure rates are defined. For those systems, under the assumption that their components have exponential reliability function, basic functional and numerical characteristics are determined. Namely, multistate reliability functions and their limit forms, the mean values and standard deviation of the system lifetimes in state subsets and the mean values of sojourn times in particular states are fixed. Next, multistate reliability functions and the mean values of sojourn times in particular states for the series system with mixed reserve of its components and for the series system composed of components with decreasing failure rate factor have been compared. As a result of this comparison the value of decreasing failure rate factor, which warrants that the system with a mixed reserve and without reserve had the same multistate reliability function, has been determined. Moreover, the application of the achieved results to the reliability improving of the port grain transport system is presented as well.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
W artykule zawarte są podstawowe pojęcia wielostanowej analizy niezawodności systemów niejednorodnych. Zdefiniowane zostały wielostanowe systemy szeregowe, szeregowe z rezerwą gorącą pojedynczych elementów oraz systemy szeregowe z elementami o zredukowanej intensywności uszkodzeń. Dla tych systemów przy założeniu, że funkcje niezawodności ich elementów są wykładnicze, wyznaczone zostały podstawowe charakterystyki funkcyjne oraz liczbowe, a mianowicie wielostanowe funkcje niezawodności i ich graniczne postacie, średnie czasy i odchylenia standardowe przebywania systemów w podzbiorach stanów oraz ich średnie czasy przebywania w poszczególnych stanach. Następnie porównane zostały wielostanowe funkcje niezawodności oraz średnie czasy przebywania w poszczególnych stanach systemu szeregowego z rezerwą gorącą pojedynczych elementów oraz systemu szeregowego z elementami o zredukowanej intensywności uszkodzeń. W wyniku tego porównania wyznaczona została wartość współczynnnika redukującego intensywność uszkodzeń elementu, o który należy ją zmniejszyć, aby system z rezerwą gorącą elementów i system bez rezerwy miały tę samą niezawodność. Przedstawiona została możliwość wykorzystania uzyskanego wyniku do podwyższenia niezawodności systemu komunikacji miejskiej.
EN
In the paper basic notions of multistate reliability analysis of nonhomogeneous series systems are contained. Multistate series systems with hot reserve of their components and multistate series systems composed of components with reduced failure rates are defined. For those systems, under the assumption that their components have exponential reliability function, basic functional and numerical characteristics are determined. Namely, multistate reliability functions and their limit forms, the mean values and standard deviation of the system lifetimes in state subsets and the mean values of sojourn times in particular states are fixed. Next, multistate reliability functions and the mean values of sojourn times in particular states for the series system with hot reserve of its components and for the series system composed of components with decreasing failure rate factor have been compared. As a result of this comparison the value of decreasing failure rate factor, which warrants that the system with a hot reserve and without reserve had the same multistate reliability function, has been determined. Moreover, the application of the achieved results to the reliability improving of the city-municipal transport is presented as well.
15
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Zdefiniowano system szeregowy z elementami wspomagającymi i opisano jego działanie. Podano podstawowe oznaczenia wielostanowej analizy systemów, a w szczególności określenia wielostanowych granicznych funkcji niezawodności tych systemów, funkcji ryzyka, średnie wartości składowych i żywotność systemów w poszczególnych stanach i podzbiorach stanów. Określono związki dla wejściowych i wyjściowych żywotności dla wielostanowych, jednorodnych systemów szeregowych i ustalono ich funkcje niezawodności. Następnie wprowadzono asymtotyczne podejście do oceny niezawodności systemów i wprowadzono pewne twierdzenia o granicznych funkcjach niezawodności wielostanowych jednorodnych układów szeregowych. Znaleziono klasę wielostanowych funkcji granicznych dla systemów szeregowych z elementami wspomagającymi. Pokazano pewne zastosowania wyników do oceny niezawodności systemów z elementami wspomagającymi opisywanych trójkątnymi i wykładniczymi funkcjami niezawodności. Ponadto przedstawiono praktyczne zastosowanie wyników do oceny niezawodności instalacji rurowej i linii produkcyjnych. Dla obydwu przypadków podano graniczne funkcje niezawodności wejścia i wyjścia, średnie wartości żywotności elementów i systemu w poszczególnych stanach grafu i funkcję ryzyka.
EN
A series system with assisting components is defined and its functioning is described. Essential notions of systems multistate analysis, in particular definitions of the multistate limit reliability function of these systems and a risk function, mean values of components and system lifetimes in particular states and in states subset, are determined. Formulae for entry and exit lifetimes of multistate homogeneous series system are determinated and its multistate reliability functions are fixed. Next an asymptotic approach to system reliability evaluation is introduced and some theorems on limit reliability functions of multistate homogeneous series system are formulated. The class of possible limit multistate reliability functions for series system with assisting components is found. Some applications of the results to reliability evaluation of systems with assisting components having triangle and exponential reliability functions are presented. Moreover practical applications of the results to reliability evaluation of a piping system and a productions line are presented. For both examples limit reliability functions of the entry and the exit, mean values of components and system lifetimes in particular states and in statues subset, graphs of risk function are given.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.