Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

A mechanism reliability analysis method considering environmental influence and failure modes’ correlation : a case study of rifle automaton

Fang Yi-chuan, Wang Yong-juan, Sha Jin-long, Gu Tong-guang, Zhang He

Eksploatacja i Niezawodność

|

2023

|

Vol. 25, no. 2

art. no. 166145

EN

In order to overcome the challenge of quantifying the influence of environmental conditions and the coexistence of multiple failure modes involved in mechanism reliability modelling under different environments. In this paper, we propose a method for the analysis of mechanism reliability that takes into account the influence of environmental factors and failure modes’ correlation, quantifies the influence of environmental factors as the random distribution and degradation path of parameters, and derives the Copula description of failure mode correlation from the historical data of environmental experiments. On the basis of the discrete mechanism dynamics model, the output parameters of the characteristic points are calculated, and the failure rate of each failure mode is calculated based on the failure criterion and the performance margin theory. Additionally, the dynamic change pattern of the mechanism reliability is compared with the Kaplan-Meier estimation of the corresponding environmental test history data to assess the validity of the calculation results. The reliability modelling problem of a motion mechanism of an automatic rifle automaton in a high and low temperature environment is applied to the method, and the reliability calculation results are close to those of Kaplan-Meier estimation of the test history data, and all are within the upper and lower bounds given by the reliability boundary theory, demonstrating the method's validity.

2

Satellite-based streamflow simulation using CHIRPS satellite precipitation product in Shah Bahram Basin, Iran

Shirin Mokhtari, Ahmad Sharafati, Tayeb Raziei

Acta Geophysica

|

2022

|

Vol. 70, no 1

385--398

EN

Precipitation is the most important climate variable in hydrological practices, so accurate estimation of its intensity and volume is very crucial for hydrological applications. Remote sensing precipitation estimations have recently been widely employed in water resources management due to the lack of observed precipitation measurements in remote areas. However, remote sensing precipitation estimations are not free from systematic errors. This study aims to bias-correct the Climate Hazards Group InfraRed Precipitation with Station data (CHIRPS) satellite precipitation estimations using the Gaussian-Copula approach and illustrates how it improves the simulated flow characteristics in the Shah Bahram basin in Kohgiluyeh and Boyer-Ahmad Province, southwestern Iran. The Nash-Sutclif Efciency (NSE) calculated between the original CHIRPS precipitation estimation and observation in the Shah Bahram basin equals −0.14; however, when bias-corrected CHIRPS data was compared to observation, the NSE increased to 0.23, suggesting about 158% improvement in the CHIRPS precipitation estimation when bias-corrected with the Gaussian-Copula approach. Next, the bias-corrected precipitation time series were utilized as the hydrologic modeling system inputs to simulate flow specifications such as discharge and peak value. Then, the simulation of the flow parameters was carried out with both original and bias-corrected CHIRPS satellite precipitation estimations and the ground-based precipitation. Though the NSE statistic of the simulation for the testing period has not changed significantly, the Pbias statistic has considerably improved. The result of the study indicates the good performance of the proposed bias correction approach in reducing the CHIRPS satellite estimations errors, concluding that it is a suitable approach for bias correction of the other satellite precipitation estimations in areas that suffer from the lack of ground-based observations necessary for food forecasting and other hydrological practices.

3

Ultra-short-term wind power prediction based on copula function and bivariate EMD decomposition algorithm

Liu Haiqing, Lin Weijian, Li Yuancheng

Archives of Electrical Engineering

|

2020

|

Vol. 69, nr 2

271--286

EN

Against the background of increasing installed capacity of wind power in the power generation system, high-precision ultra-short-term wind power prediction is significant for safe and reliable operation of the power generation system. We present a method for ultra-short-term wind power prediction based on a copula function, bivariate empirical mode decomposition (BEMD) algorithm and gated recurrent unit (GRU) neural network. First we use the copula function to analyze the nonlinear correlation between wind power and external factors to extract the key factors influencing wind power generation. Then the joint data composed of the key factors and wind power are decomposed into a series of stationary subsequence data by a BEMD algorithm which can decompose the bivariate data jointly. Finally, the prediction model based on a GRU network uses the decomposed data as the input to predict the power output in the next four hours. The experimental results show that the proposed method can effectively improve the accuracy of ultra-short-term wind power prediction.

4

Bivariate food distribution analysis under parametric copula framework: a case study for Kelantan River basin in Malaysia

Latif Shahid, Mustafa Firuza

Acta Geophysica

|

2020

|

Vol. 68, no. 3

821--859

EN

Flood is becoming an intensive hydro-climatic issue at the Kelantan River basin in Malaysia. Univariate frequency analysis would be unreliable due to multidimensional behaviour of food, which often demands multivariate fow exceedance probabilities. The joint distribution analysis of multiple interacting food characteristics, i.e. food peak, volume and duration, is very useful for understanding critical hydrologic behaviour at a river basin scale. In this paper, a copula-based methodology is incorporated for multivariate food frequency analysis for the 50-year annual basis food characteristics of Kelantan River basin at Guillemard bridge station in Malaysia. Investigation reveals that the Lognormal (2P), Johnson SB-4P and Gamma-3P are selected as marginal distributions for the food peak fow, volume and duration series. Several bivariate families such as mono-parametric, bi-parametric (i.e. mixed version) and rotated version of Archimedean copulas and also the elliptical copula are introduced to cover a large dependence pattern of food characteristics. The dependence parameter of bivariate copulas is estimated by the method of moments (MOM) based on the inversion of Kendall’s tau and maximum pseudo-likelihood estimator. To analytically validate and recognize most parsimonious copulas, GOF test and Cramer–von Mises distance statistics (Sn) with the parametric bootstrap method are employed. The Gaussian copula is identifed as the most justifable model for joint modelling of the food peak–volume and peak–duration combination for MOM-based parameter estimation procedure. Similarly, the Frank copula is selected as the best-ftted structure for modelling peak–duration combination based on MPL estimators, but the MOM estimator recognized Gaussian copula as most suitable for peak–volume pair. Furthermore, the best-ftted copulas are used for obtaining the joint and conditional return periods of the food characteristics

5

Spatial contagion between stock markets in Central Europe

Czapkiewicz A., Wójtowicz T.

Managerial Economics

|

2017

|

Vol. 18, no. 1

23--45

EN

In this paper, we investigate contagion between three European stock markets: those in Frankfurt, Vienna, and Warsaw. Two of them are developed markets, while the last is an emerging market. Additionally, the stock exchanges in Vienna and Warsaw are competing markets in the CEE region. On the basis of daily and intraday returns, we analyze and compare the dependence between the major indices of these markets during calm and turbulent periods. A comparison of the dependence in the tail and in the central part of the joint distribution of returns (via a spatial contagion measure) indicates strong contagion among the analyzed markets. Additionally, the application of a conditional contagion measure indicates the importance of taking into account the situation on other markets when contagion between two markets is considered.

6

Reliability assessment for systems with two performance characteristics based on gamma processes with marginal heterogeneous random effects

Rodríguez-Picón L. A.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2017

|

Vol. 19, no. 1

8--18

EN

In this paper, a reliability modeling approach for products with two performance characteristics related to two degradation processes is developed. The joint modeling of such processes is performed by using a copula function in order to consider the dependence structure between degradation processes. The proposed approach considers that different random effects affect the stochastic behavior of each performance characteristic. For such approach, different bivariate models with marginal gamma processes with heterogeneous random effects as marginal distributions are considered. As the random effects may differ between performance characteristics, different modifications of the structure of the parameters of the gamma process are proposed. Such that the random effects affect both the drift and diffusion, just the drift, and just the diffusion of the marginal gamma processes. The statistical inference of the joint bivariate models is performed via Bayesian approach. The obtained results show that a bivariate model with heterogeneous random effects has a slight better performance among the proposed models. Which implies that the bivariate heterogeneous random effects gamma process models may provide a better approach to model multivariate degradation data, and thus a better reliability assessment of the product under study.

PL

W niniejszym artykule opracowano sposób modelowania niezawodności produktów posiadających dwa parametry użytkowe związane z dwoma procesami degradacji. Procesy takie można modelować łącznie wykorzystując funkcję kopuły, która pozwala na analizę struktury zależności między procesami degradacji. Proponowane podejście zakłada, że na stochastyczne zachowanie każdego z parametrów użytkowych wpływają różne efekty losowe. Przy takim założeniu, należy wziąć pod uwagę różne modele dwuwymiarowe, w których rozkłady brzegowe są brzegowymi procesami gamma z niejednorodnymi efektami losowymi. Jako że efekty losowe mogą być odmienne dla różnych parametrów użytkowych, zaproponowano różne modyfikacje struktury parametrów procesu gamma, takie, że efekty losowe wpływają zarówno na dryf jak i dyfuzję, tylko na dryf, lub tylko na dyfuzję procesów brzegowych gamma. Wnioskowanie statystyczne dla wspólnych modeli dwuwymiarowych przeprowadzono metodą Bayesa. Uzyskane wyniki pokazują, że dwuwymiarowy model z niejednorodnymi efektami losowymi ma nieznaczną przewagę nad pozostałymi zaproponowanymi modelami. Oznacza to, że dwuwymiarowe modele procesu gamma z niejednorodnymi efektami losowymi mogą stanowić lepszy sposób modelowania wielowymiarowych danych degradacyjnych, tym samym umożliwiając lepszą ocenę niezawodności badanego produktu.

7

Determination of the average maintenance time of CNC machine tools based on type II failure correlation

Shen G., Zeng W., Han C., Liu P., Zhang Y.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2017

|

Vol. 19, no. 4

604--614

EN

An average maintenance time calculation method based on components failure correlation analysis is proposed to revise the traditional system maintenance time. This paper focus on complex system type II fault correlation, using the Decision-making trial and evaluation laboratory / Interpretative structural model method to divide the fault level of components. And the copula connection function is introduced to calculation of failure rate function of failure correlation components. In addition, the system maintenance time model is established by synthesizing the failure rate function of each unit of the system. Moreover, the average maintenance time under the minimum number of failures is determined. This method shows that the minimum average maintenance time of the proposed system is more reasonable than the traditional one and provides the basis for system and component reliability design.

PL

W artykule zaproponowano metodę obliczania średniego czasu konserwacji, opartą na analizie korelacji uszkodzeń elementów składowych systemu. Metoda ta ma na celu rewizję tradycyjnego czasu konserwacji systemu. Głównym tematem pracy jest korelacja awarii typu II występujących w systemach złożonych. Elementy systemu podzielono ze względu na poziom uszkodzenia przy użyciu metody DEMATEL w połączeniu z interpretacyjnym modelowaniem strukturalnym. Funkcję intensywności skorelowanych uszkodzeń elementów systemu obliczono za pomocą funkcji łączącej (kopuły). Dodatkowo, opracowano model czasu konserwacji systemu poprzez syntezę funkcji intensywności uszkodzeń każdej jednostki systemu. Ponadto, określono średni czas konserwacji dla minimalnej liczby uszkodzeń. Metoda ta pokazuje, że minimalny średni czas konserwacji proponowanego systemu jest korzystniejszy niż tradycyjnie przyjęty i stanowi podstawę do projektowania niezawodności systemu i jego składowych.

8

Analysis and application of mechanical system reliability model based on copula function

An H., Yin H., He F.

Polish Maritime Research

|

2016

|

S 1

187--191

EN

There is complicated correlations in mechanical system. By using the advantages of copula function to solve the related issues, this paper proposes the mechanical system reliability model based on copula function. And makes a detailed research for the serial and parallel mechanical system model and gets their reliability function respectively. Finally, the application research is carried out for serial mechanical system reliability model to prove its validity by example. Using Copula theory to make mechanical system reliability modeling and its expectation, studying the distribution of the random variables (marginal distribution) of the mechanical product’ life and associated structure of variables separately, can reduce the difficulty of multivariate probabilistic modeling and analysis to make the modeling and analysis process more clearly.

9

Ocena ryzyka parametrów reguły sterowania zbiornikiem przeciwpowodziowym z zastosowaniem elementów teorii ruiny oraz dwuwymiarowego rozkładu zmiennej losowej zbudowanej na funkcji copula

Twaróg B.

Gospodarka Wodna

|

2016

|

Nr 3

80--88

PL

W artykule do oceny parametrów reguły sterowania zbiornikiem retencyjnym zastosowano dwuwymiarowy proces losowy, opisywany dwuwymiarową zmienną losową w postaci czasu trwania fali powodziowej oraz objętości fali powodziowej. Opisu rozkładu prawdopodobieństwa tak przyjętej dwuwymiarowej zmiennej losowej dokonano przy zastosowaniu dwuwymiarowej funkcji copula Gumbela-Hougaarda. Dystrybuanty rozkładów brzegowych przyjęto w postaci funkcji logarytmiczno-normalnych. Estymacji parametru funkcji copula Gumbela-Hougaarda dokonano metodami optymalizacyjnymi. W ocenie ryzyka wartości parametrów reguły sterowania wielozadaniowym zbiornikiem retencyjnym zastosowano metodę Monte Carlo. Ostatecznie przy poszukiwaniu rozwiązań zdefiniowano eksperyment i przeprowadzono obliczenia symulacyjne oceny ryzyka.

EN

In order to assess the retention reservoir control rule, the author uses a two--dimensional random process, described with a two-dimensional random variable of the flood wave duration and volume. Description of the probability distribution of such two-dimensional random variable is based on a two-dimensional Gumbel-Hougaard copula function. The adopted banks distribution functions are in the form of log-normal functions. The Gumbel-Hougaard copula function parameters were estimated with the optimization methods. For risk assessment of the multifunctional retention reservoir control rule parameters, the author uses the Monte Carlo method. Eventually, during the search for solutions an experiment was defined and risk assessment simulation calculations were carried out.

10

Modelowanie ryzyka rynkowego kopalni węgla kamiennego na podstawie zmienności cen węgla i energii

Krysa Z.

Przegląd Górniczy

|

2014

|

T. 70, nr 9

48--51

PL

W artykule zaprezentowano przykładowe wyniki symulacji ryzyka rynkowego kopalni węgla kamiennego. Wprowadzono pojęcie spreadu wewnętrznego, czyli różnicy między przychodem z tytułu sprzedaży węgla a kosztem zakupu energii jako parametru, którego zmienność jest miarą ryzyka rynkowego kopalni. Spread wewnętrzny można wyznaczać z pewnym wyprzedzeniem dla różnych okresów dostaw. Na podstawie danych z niemieckiego rynku energii wykazano, że analizę, modelowanie i obliczanie parametrów opisujących ryzyko kopalni można przeprowadzić z większą dokładnością za pomocą funkcji kopuły łączącej nieliniowe powiązania między rozkładami cen energii i węgla, niż za pomocą symulowania cen każdego kontraktu niezależnie

EN

This paper presents an example of the results of coal mine market risk simulation. The concept introduces the definition of an intrinsic spread which is a difference between the income from sales of coal and the cost of buying energy on the market. The intrinsic spread can be determined for different delivery periods. According to the data from the European Energy Exchange (EEX) it has been shown that market risk modeling and calculation is more suitable to historical data when it has been done using copula function, than by independent modeling of each contract.

11

Reliability assessment for wind turbines considering the influence of wind speed using bayesian network

Su Ch., Fu Y.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2014

|

Vol. 16, no. 1

1--8

PL

Niezawodność turbiny wiatrowej ma ogromne znaczenie dla gotowości i efektywności ekonomicznej instalacji wiatrowej. W niniejszym artykule zbudowano, w oparciu o sieci Bayesa (BN), model niezawodności turbiny wiatrowej uwzględniający wpływ prędkości wiatru. Przedstawiono Metodę Logiki Przyczynowości (Causal Logic Method, CLM), służącą do modelowania jakościowego, która łączy zalety drzewa błędów w odniesieniu do aspektów technicznych z atutami BN w odniesieniu do czynników środowiskowych i niepewności. Do kalkulacji ilościowych zaproponowano nową metodę dopasowania opartą na oczekiwaniach, w której dane z eksploatacji i opinie ekspertów łącznie pozwalają opisać niepewność rozkładów prawdopodobieństwa a priori. Wskaźnik niezawodności turbiny wiatrowej i jej elementów otrzymano posługując się algorytmem wnioskowania przybliżonego w połączeniu z dynamiczną dyskretyzacją zmiennych ciągłych. Dla zilustrowania proponowanej metody przedstawiono studium przypadku, którego wyniki wskazują, że prędkość wiatru jest ważnym czynnikiem niezawodności turbiny wiatrowej.

EN

The reliability of wind turbine is of great importance for the availability and economical efficiency of wind power system. In this article, a reliability model for wind turbine is built with Bayesian network (BN), in which the influence of wind speed is considered. Causal logic method (CLM) is presented for qualitative modeling, which combines the merits of fault tree in handling technical aspects and the strength of BN in dealing with environmental factors and uncertainty. A novel adjustment method based on expectation is proposed for quantitative calculation, by which historical data and expert judgment are integrated to describe the uncertainty in the prior probability distributions. An approximate inference algorithm combining with dynamic discretization of continuous variables is adopted to obtain the reliability index of wind turbine and its elements. A case study is given to illustrate the proposed method, and the results indicate that wind speed is an important factor for the reliability of wind turbine.

12

Maintenance optimization for systems with dependent competing risks using a copula function

Guo Ch., Wang W., Guo B., Peng R.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2013

|

Vol. 15, no. 1

9-17

EN

This paper develops a joint copula reliability model for systems subjected to dependent competing risks caused by two degradation processes and random shocks. The two degradation processes follow gamma processes and the random shocks follow a non-homogeneous Poisson process (NHPP). Their interdependence relationship is modeled by a copula function, which is determined by a two-stage method based on simulated data. It is shown that the proposed model can provide more precise results than the model without considering the dependent relationship. Through the proposed reliability model, two maintenance models are studied and compared. It is found that the inspection cost has significant effects on the choosing of maintenance policy.

PL

W niniejszej pracy opracowano wspólny model niezawodności z użyciem kopuły dla systemów poddawanych zależnym zagrożeniom konkurującym powodowanym przez dwa procesy degradacji i zaburzenia losowe. Owe dwa procesy degradacji reprezentują typ procesu gamma, podczas gdy zaburzenia losowe są typem niejednorodnego procesu Poissona (non-homogeneous Poisson process - NHPP). Ich związek wzajemnej zależności modelowany jest przy użyciu funkcji kopuły, która jest wyznaczana na podstawie dwuetapowej metody opartej o dane symulowane. Wykazano, iż proponowany model może zapewnić bardziej precyzyjne wyniki niż model, w którym nie ujęto związku zależności. W oparciu o proponowany model niezawodności, badane i porównywane są dwa modele eksploatacji. Stwierdzono, iż koszt przeglądu ma duży wpływ na wybór polityki eksploatacyjnej.

13

Modelling a ship safety according to collision threat for ship routes crossing

Smalko Z., Smolarek L.

Zeszyty Naukowe / Akademia Morska w Szczecinie

|

2010

|

nr 20 (92)

120-127

EN

Ship traffic on the Baltic Sea grows each year affecting the shipping safety and boosts chances of collision with other vessel. In this article the modelling of hazard of collision is presented for ship routes crossing, taking advantage of function Copula and methods of queuing theory.

PL

Gęstość ruchu statków na Bałtyku wzrasta każdego roku, powodując zwiększone ryzyko wystąpienia kolizji statków. W pracy przedstawiono modelowanie zagrożeń dla kolizyjnych strumieni transportowych, wykorzystujące funkcje Copula i metody obsługi masowej.