Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Effective sensor placement based on a VIKOR method considering common cause failure in the presence of epistemic uncertainty

Duan Rong-Xing, He Jie-Jun, Feng Tao, Huang Shu-Juan, Chen Li

Eksploatacja i Niezawodność

|

2021

|

Vol. 23, no. 2

253--262

EN

Owing to expensive cost and restricted structure, limited sensors are allowed to install in modern systems to monitor the working state, which can improve their availability. Therefore, an effective sensor placement method is presented based on a VIKOR algorithm considering common cause failure (CCF) under epistemic uncertainty in this paper. Specifically, a dynamic fault tree (DFT) is developed to build a fault model to simulate dynamic fault behaviors and some reliability indices are calculated using a dynamic evidence network (DEN). Furthermore, a VIKOR method is proposed to choose the possible sensor locations based on these indices. Besides, a sensor model is introduced by using a priority AND gate (PAND) to describe the failure sequence between a sensor and a component. All placement schemes can be enumerated when the number of sensors is given, and the largest system reliability is the best alternative among the placement schemes. Finally, a case study shows that CCF has some influence on sensor placement and cannot be neglected in the reliabilitybased sensor placement.

2

Fault diagnosis for complex systems based on reliability analysis and sensors data considering epistemic uncertainty

Duan R., Lin Y., Zeng Y.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2018

|

Vol. 20, no. 4

558--566

EN

This paper presents an information fusion method to diagnose system fault based on dynamic fault tree (DFT) analysis and dynamic evidential network (DEN). In the proposed method, firstly, it uses a DFT to describe the dynamic fault characteristics and evaluates the failure rate of components using interval numbers to deal with the epistemic uncertainty. Secondly, qualitative analysis of a DFT is to generate the characteristic function via a traditional zero-suppressed binary decision diagram, while quantitative analysis is to calculate some importance measures by mapping a DFT into a DEN. Thirdly, these reliability results are updated according to sensors data and used to design a novel diagnostic algorithm to optimize system diagnosis. Furthermore, a diagnostic decision tree (DDT) is obtained to guide the maintenance workers to recover the system. Finally, the performance of the proposed method is evaluated by applying it to a train-ground wireless communication system. The results of simulation analysis show the feasibility and effectiveness of this methodology.

PL

W artykule przedstawiono metodę fuzji informacji służącą do diagnozowania błędów systemu w oparciu o analizę dynamicznego drzewa błędów (DFT) oraz dynamiczną sieć dowodową (DEN). W proponowanej metodzie, pierwszym krokiem jest wykorzystanie DFT do opisania dynamicznych charakterystyk błędów oraz ocena intensywności uszkodzeń komponentów przy użyciu liczb przedziałowych, która rozwiązuje problem niepewności epistemicznej. Krok drugi stanowi jakościowa analiza DFT, która polega na wygenerowaniu funkcji charakterystycznej za pomocą tradycyjnego binarnego diagramu decyzyjnego typu "zero-suppressed" (w którym zostały wyeliminowane wszystkie węzły, których krawędź „1” prowadzi do liścia „0”), oraz analiza ilościowa polegająca na obliczeniu pewnych miar ważności poprzez odwzorowanie DFT w DEN. W kroku trzecim, otrzymane wyniki niezawodnościowe aktualizuje się zgodnie z danymi z czujników a następnie wykorzystuje do stworzenia nowego algorytmu diagnostycznego do optymalizacji diagnostyki systemu. Powstaje diagnostyczne drzewo decyzyjne (DDT), które stanowi dla pracowników utrzymania ruchu wytyczną w procesie odzyskiwania systemu. Działanie proponowanej metody oceniano poprzez zastosowanie jej do diagnostyki systemu łączności radiowej pociąg–ziemia. Wyniki analizy symulacyjnej wskazują na możliwość praktycznego wykorzystania i skuteczność omawianej metodologii.

3

Reliability Analysis Method of safety-critical avionics system based on Dynamic Fault Tree under Fuzzy Uncertainty

Tu J., Cheng R., Tao Q.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2015

|

Vol. 17, no. 1

156--163

EN

A safety-critical avionics system has to qualify the performance related requirements and the safety-related requirements simultaneously. This paper presents a comprehensive study on the reliability analysis method for safety-critical avionics system by using dynamic fault tree approach based on Markov chain. The reliability models were constructed applying dynamic fault tree (DFT) modeling method according to deeply analysis of the typical failure modes, causes and influence of the safety-critical avionics system by considering the aspect of repairable feature and redundancy. Taking into account the both failure phenomenon of safetycritical avionics system and many uncertainties exist in the fault status and fault reasons, fuzzy sets theory is introduced into dynamic fault tree method. Specifically, it adopts expert elicitation and fuzzy set theory to evaluate the failure rates of the basic events for safety-critical avionics system. Furthermore, the fuzzy dynamic fault tree analysis method for safety-critical avionics system based on the consecutive parameter Markov chain is proposed. The modularization design was utilized to divide the dynamic fault trees into static and dynamic sub-trees. The static tree was solved by binary decision diagram (BDD) and the dynamic tree was solved by Markov chain method. The results show that the proposed method is more flexible and adaptive than conventional fault tree analysis for fault diagnosis and reliability estimation of safety-critical avionics system.

PL

Krytyczne dla bezpieczeństwa układy elektroniki lotniczej (awioniki) muszą jednocześnie spełniać zarówno wymogi eksploatacyjne jak i wymagania związane z bezpieczeństwem. W niniejszej pracy przedstawiono kompleksowe opracowanie dotyczące metody analizy niezawodności krytycznych dla bezpieczeństwa systemów awioniki wykorzystującej opartą na łańcuchu Markowa metodę dynamicznego drzewa błędów. Modele niezawodności konstruowano z zastosowaniem metody dynamicznego drzewa błędów zgodnie z przeprowadzoną dokładną analizą typowych przyczyn uszkodzeń oraz czynników wpływających na systemy elektroniki lotniczej, z uwzględnieniem aspektu naprawialności i nadmiarowości. Biorąc pod uwagę, że zarówno ze zjawiskiem uszkodzenia krytycznego dla bezpieczeństwa systemu awioniki jak i ze stanem awarii i przyczynami błędów wiąże się wiele niepewności, metodę dynamicznego drzewa błędów poszerzono o teorię zbiorów rozmytych. W szczególności, zaproponowana metoda wykorzystuje ocenę ekspercką oraz teorię zbiorów rozmytych do oceny intensywności uszkodzeń dla podstawowych zdarzeń zachodzących w krytycznych dla bezpieczeństwa systemach elektroniki lotniczej. Ponadto zaproponowano metodę analizy krytycznych dla bezpieczeństwa systemów awioniki wykorzystującą teorię rozmytych dynamicznych drzew błędów opartą na markowowskim łańcuchu następujących po sobie parametrów. Budowę modułową wykorzystano do podziału dynamicznych drzew błędów na poddrzewa statyczne i dynamiczne. Drzewa statyczne rozwiązywano za pomocą binarnego schematu decyzyjnego (BDD) a drzewa dynamiczne – metodą łańcuchów Markowa. Wyniki pokazują, że proponowana metoda diagnozowania błędów i oceny niezawodności krytycznych dla bezpieczeństwa systemów elektroniki lotniczej jest bardziej elastyczna i łatwiejsza do adaptacji niż konwencjonalna analiza drzewa błędów.

4

The reliability model for failure cause analysis of pressure vessel protective fittings with taking into account load-sharing effect between valves

Stefanovych T., Shcherbovskykh S., Droździel P.

Diagnostyka

|

2015

|

Vol. 16, No. 4

17--24

EN

In the paper reliability model for pressure vessel protective fittings is developed. The model is intended for the quantitative analysis of failure causes of such system. Reliability of the system is formalized by the dynamic fault tree in which load-sharing phenomena are mathematically described. Using the dynamic fault tree the split homogeneous Markov model is obtained. Reliability characteristics are calculated based on the Markov model. Life of protective fittings components is distributed by Weibull that provided by tensor splitting of Markov model. The result of the simulation is probability curve family obtained for different values of load-sharing coefficients. It is shown how the main cause of system failure changing with these coefficients changing.

PL

W artykule przedstawiono model niezawodności armatury ochronnej zbiorników ciśnieniowych. Opracowany model przeznaczony jest do analizy ilościowej przyczyn awarii systemów takiego typu. Niezawodność systemu jest sformalizowana przez dynamiczne drzewa niesprawności, w których zjawiska podziału obciążenia zostały opisane matematycznie. Podział jednorodnego modelu Markowa otrzymywano za pomocą dynamicznego drzewa niesprawności. Otrzymane charakterystyki niezawodności obliczano na podstawie tak przyjętego modelu Markowa. Niezawodność elementów ochronnych armatury odpowiada rozkładowi Weibulla z uwzględnieniem podziału tensora tego modelu Markowa. Rezultatem wykonanych symulacji jest rodzina krzywych prawdopodobieństwa, uzyskana dla różnych wartości współczynnika podziału obciążenia. W artykule pokazano także jak zmienia się główna przyczyna awarii analizowanego systemu wraz z przebiegiem wartości tego współczynnika.

5

Diagnosis strategy for micro-computer controlled straight electro-pneumatic braking system using fuzzy set and dynamic fault tree

Duan R., Zhou H.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2014

|

Vol. 16, no. 2

217--223

EN

In this paper, a new diagnosis strategy for micro-computer controlled straight electro pneumatic braking system is developed to improve the diagnostic efficiency, which makes full use of some reliability theories and fuzzy set techniques. Specifically, it adopts expert elicitation and fuzzy set theory to evaluate the failure rate of the basic events for the braking system, and uses a dynamic fault tree model to capture the dynamic failure mechanisms and calculates some reliability results by mapping a dynamic fault tree into an equivalent Bayesian network (BN). Furthermore, the schemes are proposed to update the diagnostic importance factor (DIF) and the cut sets according to the sensors data. Finally, an efficient diagnostic algorithm is developed based on these reliability results to guide the maintenance crew to diagnose the braking system. The experimental results demonstrate that the proposed method can locate the fault of the braking system with less diagnosis cost.

PL

W niniejszej pracy, opracowano nową strategię diagnostyki elektro-pneumatycznego układu hamulcowego sterowanego za pomocą mikrokomputera Celem badań była poprawa efektywności diagnostycznej. Strategię oparto na wybranych teoriach niezawodności oraz technikach zbiorów rozmytych. W szczególności, strategia wykorzystuje ocenę ekspercką oraz teorię zbiorów rozmytych do określania intensywności uszkodzeń dla podstawowych zdarzeń zachodzących w układzie hamulcowym oraz posługuje się modelem dynamicznego drzewa uszkodzeń aby uchwycić dynamiczne mechanizmy uszkodzeń. Za pomocą przedstawionej strategii oblicza się także wyniki analiz niezawodnościowych poprzez mapowanie dynamicznego drzewa błędów do równoważnej sieci bayesowskiej (BN). Ponadto w artykule zaproponowano schematy służące do aktualizacji czynnika ważności diagnostycznej (DIF) oraz przekrojów niezdatności zgodnie z danymi z czujników. Wreszcie, w oparciu o uzyskane wyniki analiz niezawodnościowych, opracowano wydajny algorytm diagnostyczny, który zawiadamia załogę konserwatorką o konieczności przeprowadzenia diagnostyki układu hamulcowego. Wyniki doświadczeń pokazują, że proponowana metoda pozwala na zlokalizowanie usterki układu hamulcowego przy mniejszych kosztach diagnozy.

6

Mathematical model for failure cause analysis of electrical systems with load-sharing redundancy of component

Mandziy B., Lozynsky O., Shcherbovskykh S.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2013

|

R. 89, nr 11

244-247

EN

In the paper, a mathematical reliability model for an electrical repairable system with parallel load-sharing redundancy of components is proposed. Such a model adequately accounts for the impact of load-sharing redundancy on cut set probability indexes. For reliability modelling, both dynamic fault tree and Markov analysis are used.

PL

W artykule zaprezentowano model matematyczny system elektrycznego z równoległym obciążeniem i redundancją składowych obciążenia. Zastosowano analizę Markova i drzewo błędu dynamicznego.

7

System reliability modeling and assessment for solar array drive assembly based on bayesian networks

Li Y. F., Mi J., Huang H. Z., Xiao N. C., Zhu S. P.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2013

|

Vol. 15, no. 2

117-122

EN

Along with the increase of complexity in engineering systems, there exist many dynamic characteristics within the system failure process, such as sequence dependency, functional dependency and spares. Markov-based dynamic fault trees can figure out the modeling of systems with these characteristics. However, when confronted with the issue of state space explosion resulted from the growth of system complexity, the Markov-based approach is no longer efficient. In this paper, we combine the Bayesian networks with the dynamic fault trees to model the reliability of such types of systems. The inference technique of Bayesian network is utilized for reliability assessment and fault probability estimation. The solar array drive assembly is used to demonstrate the effectiveness of this method.

PL

Wraz ze wzrostem złożoności w systemach technicznych, pojawia się wiele charakterystyk dynamicznych w ramach procesu awarii systemu, takich jak zależność sekwencyjna, zależność funkcjonalna czy zabezpieczające elementy zapasowe. Oparte na koncepcjach Markowa dynamiczne drzewa uszkodzeń mogą posłużyć do modelowania systemów z powyższymi charakterystykami. Jednak w konfrontacji z problemem eksplozji stanów wynikającym ze wzrostu złożoności systemu, podejście oparte na teoriach Markowa nie jest już skuteczne. W niniejszej pracy łączymy sieci bayesowskie z dynamicznymi drzewami uszkodzeń w celu modelowania niezawodności tego typu systemów. Technikę wnioskowania sieci bayesowskiej wykorzystano do oceny niezawodności i prawdopodobieństwa wystąpienia uszkodzenia. Skuteczność niniejszej metody wykazano na przykładzie układu napędu paneli słonecznych.

8

Nowa metoda analizy drzewa uszkodzeń: rozmyta analiza dynamicznego drzewa uszkodzeń

Li Y. F., Huang H. Z., Liu Y., Xiao N. C., Li H.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2012

|

Vol. 14, No. 3

208-214

EN

Fault tree analysis (FTA) is a widely used reliability assessment tool for large and complex engineering systems. The conventional fault tree analysis method, which contains AND, OR, and Voting gates, etc., can efficiently build an analytical model to represent combinations of component failures that cause the failure of a system. However, due to its limited modeling capability, we may confront difficulties when modeling dynamic systems which involve complicated dynamic characteristics such as sequence dependency and functional dependency. Markov-based dynamic fault tree analysis (DFTA) extends the static FTA by introducing additional gates to model such complicated interactions among events. In many circumstances, it is quite difficult to obtain an accurate system reliability estimate due to limited data. To overcome this issue, a fuzzy dynamic fault tree model is put forth to assess system reliability. To obtain the membership function of the fuzzy probability for the top event of the studied fault trees, the extension principle is employed to calculate the associated membership function via a pair of parametric programming problems. Finally, a case study is presented to demonstrate the application of the proposed approach for the hydraulic system of a CNC machining centre.

PL

Analiza drzewa uszkodzeń (FTA) znajduje szerokie zastosowanie jako narzędzie oceny niezawodności dużych i złożonych systemów inżynierskich. Tradycyjna metoda analizy drzewa uszkodzeń z bramkami logicznymi typu AND, OR, k-z-n, itd. pozwala na sprawne konstruowanie modeli analitycznych reprezentujących kombinacje uszkodzeń elementarnych składowych systemu, które prowadzą do awarii systemu jako całości. Jednakże ograniczone możliwości modelowania jakie daje ta metoda mogą prowadzić do trudności przy modelowaniu systemów dynamicznych posiadających złożone charakterystyki dynamiczne, takie jak zależność sekwencyjna czy zależność funkcjonalna. Analiza dynamicznych drzew uszkodzeń (DFTA) oparta na metodzie Markowa stanowi rozszerzenie tradycyjnej FTA. Wprowadza ona dodatkowe bramki, pozwalając na modelowanie wspomnianych wyżej złożonych interakcji między zdarzeniami. W wielu okolicznościach, ograniczone dane nie pozwalają na otrzymanie dokładnej oceny niezawodności systemu. By rozwiązać ten problem, zaproponowano zastosowanie rozmytego modelu dynamicznego drzewa uszkodzeń do oceny niezawodności systemu. Aby otrzymać funkcję przynależności rozmytego prawdopodobieństwa wystąpienia zdarzenia szczytowego badanego drzewa uszkodzeń, obliczono, na podstawie pary problemów programowania parametrycznego, skojarzoną funkcję przynależności wykorzystując zasadę rozszerzenia. Na zakończenie przedstawiono studium przypadku, w którym proponowane podejście zastosowano do analizy systemu hydraulicznego centrum obróbkowego CNC.

9

Grafy niezdatności z zależnościami czasowymi

Kowalski M., Magott J.

Problemy Eksploatacji

|

2011

|

nr 1

117-128

PL

W pracy wprowadzono grafy niezdatności z zależnościami czasowymi. Pokazano, w których kierunkach są one rozwinięciem drzew niezdatności z zależnościami czasowymi. Grafy te użyto do zamodelowania systemu tramwajowego Miejskiego Przedsiębiorstwa Komunikacyjnego (MPK) we Wrocławiu. W tym systemie są tramwaje rezerwy zimnej. Tramwaj uszkodzony jest zastępowany rezerwowym lub jeśli zostanie naprawiony przed zakończeniem wymiany, to naprawiony podejmuje pracę, a rezerwowy jest zwalniany. Rezerwa czasowa określa długość przedziału czasu, w którym powinna być zakończona naprawa uszkodzonego tramwaju lub wymiana uszkodzonego na rezerwowy.

EN

Fault Graphs with Time Dependencies (FGTDs), having roots in Probabilistic Fault Trees with Time Dependencies (PFTTDs), are defined in the paper. New constructs of FGTDs in comparison with PFTTDs are parametric events, parametric gates, and transitions. The transitions are based on Petri nets. The graphs were employed to model the dependability of a transportation system in which a cold spare tram acts on behalf of a damaged one after replacement time. Once the damaged tram has been repaired, the spare one returns to the pool. A time resource delimits a time interval, in which replacement with a spare tram or delivery of the damaged tram after repair should take place.

10

Moc opisowa drzew niezdatności z zależnościami czasowymi

Magott J.

Problemy Eksploatacji

|

2009

|

nr 4

33-40

PL

W pracy przeanalizowano moc opisową probabilistycznych drzew niezdatności z zależnościami czasowymi (PDNZC) w wyrażaniu sieci PERT i dynamicznych drzew niezdatności (DDN). PDNZC składają się z bramek, zdarzeń oraz połączeń bramek ze zdarzeniami. Bramki podzielone są na dwie zasadnicze kategorie, a mianowicie: uogólniające i przyczynowe. W pracy stosowane są tylko bramki przyczynowe. Przedstawiono te bramki przyczynowe, które są używane w ilustracji mocy opisowej PDNZC. Pokazano jak za pomocą PDNZC można wyrazić sieci PERT. Badając moc opisową PDNZC w wyrażaniu DDN, skoncentrowano się na reprezentacji następujących bramek dynamicznych: priorytetowej AND, komponentów rezerwowych, funkcjonalnej zależności.

EN

Descriptive Power of Probabilistic Fault Trees with Time Dependencies (PFTTD) in expressing PERT networks and Dynamic Fault Trees (DFT) are analysed in the paper. PFTTD are combined from events, gates, and connections between them. The gates are divided into two categories, namely, causal and general. A causal gate is characterised by delay times between causes (input events) and effect (output event). The output event of the generalisation gate is a combination of input events. In the paper, only causal gates are used. How to model PERT networks by PFTTD is shown. Th paper illustrates how PFTTD can model the following gates of DFT: priority AND, spare with cold stand-by, and functional dependency. In future research, the decision power of PFTTD will be studied. Algorithms for finding quantitative characteristics of PFTTD will be based on achievements of PERT networks and reliability theory.

11

Efektywna analiza niezawodnościowa systemów z pętlami zależności funkcyjnych

Xing L., Dugan J. B., Morrissette B. A.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2009

|

nr 3

65-69

PL

Zależność funkcyjna zachodzi wtedy, gdy uszkodzenie jednego komponentu systemu prowadzi do niedostępności bądź nieużywalności innych komponentów w tym samym systemie. Zależności funkcyjne mogą tworzyć pętle. Tradycyjne podejścia do problemu pętli zależności funkcyjnych oparte są na modelach Markova, które są nieefektywne ze względu na dobrze znany problem eksplozji stanów. W niniejszym artykule przedstawiamy nowe, wydajne podejście analityczne do rozwiązywania pętli zależności funkcyjnych w analizie niezawodności systemów. Opierając się na strategii "dziel i rządź", podejście to umożliwia transformację systemu z pętlami zależności funkcyjnych w podsystemy bez zależności i bez pętli, które następnie można oceniać wykorzystując wydajne podejścia kombinatoryczne. Proponowane podejście można stosować do analizy systemów z komponentami o ogólnych rozkładach czasu do uszkodzenia. Podstawy i zalety proponowanego podejścia zilustrowano poprzez szczegółową analizę przykładu.

EN

Functional dependence occurs when the failure of one component causes other components within the same system to become inaccessible or unusable. And, amongst the functional dependencies there can be the existence of loops. Traditional approaches to handling functional dependence loops are based on Markov models, which are ineffi cient due to the well-known state space explosion problem. In this paper we propose a new and effi cient analytical approach to handling functional dependence loops in the system reliability analysis. Based on the divide-and-conquer strategy, the approach transforms a system with functional dependence loops into subsystems without dependence or loops, which can then be evaluated using effi cient combinatorial approaches. The proposed approach is applicable to analyzing systems with components having general time-tofailure distributions. The basics and advantages of the proposed approach are illustrated through a detailed analysis of an example.