Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Stress-strength interference-based importance for series systems considering common cause failure

Yu Guangwei, Du Yanwei, Yan Li, Ren Fangyu

Eksploatacja i Niezawodność

|

2020

|

Vol. 22, no. 2

241--252

EN

Series systems, whose structures are simple, are widely discovered in practical engineering, but the interdependency between the components is complex, such as common cause failure. With the consideration of the components’ strength, this paper focuses on ranking the importance measure of components considering the common cause failure based on the stress-strength interference (SSI) model. The weakest component can be identified by integrating the SSI model with the importance measure when the strength mean and variance of the component under the load stress is known. Firstly, the analytic methods are proposed to calculate the SSI-based importance of components in the series systems. Then, the monotonicity of SSI-based importance is analyzed by changing the strength mean or strength variance of one component. The results show that the SSI-based importance of components, whose parameters are changed, will reduce monotonically with the increase of strength mean or increase monotonically with the increase of strength variance. Finally, a component replacement method is developed based on the rules that both the importance of replaced component and the importance ranks should be unchanged after the replacement. SSI-based importance can help engineers to make maintenance decisions, and the component replacement method can increase the diversity of spare parts by finding the equivalent components.

PL

Systemy szeregowe, które są szeroko stosowane w praktyce inżynieryjnej, charakteryzują się prostą strukturą, jednak współzależności między ich elementami są złożone, czego przykładem są uszkodzenia wywołane wspólną przyczyną. Rozważając wytrzymałości składowych systemu, opracowano metodę szeregowania miar ważności składowych z uwzględnieniem uszkodzeń wywołanych wspólną przyczyną. Metoda ta pozwala zidentyfikować najsłabsze ogniwo systemu. Miarę istotności zintegrowano z modelem obciążeniowo-wytrzymałościowym (SSI), biorąc pod uwagę średnią i wariancję wytrzymałości elementu pod obciążeniem. W pierwszym kroku opracowano metody analityczne pozwalające na obliczanie opartej na SSI ważności elementów w systemach szeregowych. Następnie analizowano monotoniczność opartej na SSI ważności zmieniając średnią lub wariancję wytrzymałości jednego z elementów. Wyniki pokazują, że mierzona w oparciu o SSI ważność elementów, których parametry są zmieniane, maleje monotonicznie wraz ze wzrostem średniej wytrzymałości lub rośnie monotonicznie wraz ze wzrostem wariancji wytrzymałości. Na podstawie przeprowadzonych badań, opracowano metodę wymiany części, opartą na zasadzie polegającej na tym, że zarówno ważność zastąpionego elementu, jak i rangi ważności powinny pozostać niezmienione po wymianie. Możliwość określania ważności opartej na modelu SSI może pomóc inżynierom w podejmowaniu decyzji dotyczących konserwacji, zaś proponowana metoda wymiany elementów systemu pozwala zwiększyć różnorodność części zamiennych poprzez znalezienie równoważnych elementów.

2

Generalized integrated importance measure for system performance evaluation: application to a propeller plane system

Dui H., Chen L., Wu S.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2017

|

Vol. 19, no. 2

279--286

PL

Miara zintegrowanej ważności (IIM) pozwala oceniać szybkość zmian wydajności systemu powstałych w wyniku przejścia elementu systemu z jednego stanu do drugiego. IIM pozwala rozważać scenariusze, w których szybkość przejścia elementu z jednego stanu do drugiego jest stała. Jest to jednak sprzeczne z założeniem degradacji, zgodnie z którym wydajność systemu obniża się, w związku z czym, szybkość przejścia może z upływem czasu ulegać zwiększeniu. Rozkład Weibulla opisuje żywotność danego elementu, co wykorzystuje się w wielu różnych zastosowaniach technicznych do modelowania złożonych zbiorów danych. W przedstawionej pracy, rozszerzono IIM uzyskując nową miarę ważności, która pozwala rozważać scenariusze, w których szybkość przejścia elementu z jednego stanu do drugiego w wyniku degradacji jest zależną od czasu funkcją rozkładu Weibulla. Przyjęto, że warunkowy rozkład prawdopodobieństwa elementu przebywającego w pewnym stanie jest rozkładem Weibulla, gdzie dany jest kolejny stan do którego ma przejść dany element. Badania nad nową miarą ważności umożliwiają identyfikację najważniejszych elementów podczas trzech różnych okresów czasu życia systemu, co odpowiada charakterystyce rozkładów Weibulla. Dla ilustracji, wyprowadzono pewne właściwości probabilistyczne i zastosowano rozszerzoną miarę ważności do analizy przykładu rzeczywistego układu śmigłowca.

EN

The integrated importance measure (IIM) evaluates the rate of system performance change due to a component changing from one state to another. The IIM simply considers the scenarios where the transition rate of a component from one state to another is constant. This may contradict the assumption of the degradation, based on which system performance is degrading and therefore the transition rate may be increasing over time. The Weibull distribution describes the life of a component, which has been used in many different engineering applications to model complex data sets. This paper extends the IIM to a new importance measure that considers the scenarios where the transition rate of a component degrading from one state to another is a time-dependent function under the Weibull distribution. It considers the conditional probability distribution of a component sojourning at a state is the Weibull distribution, given the next state that component will jump to. The research on the new importance measure can identify the most important component during three different time periods of the system lifetime, which is corresponding to the characteristics of Weibull distributions. For illustration, the paper then derives some probabilistic properties and applies the extended importance measure to a real-world example (i.e., a propeller plane system).

3

A new approach for determining the most important system components and the budget-constrained system reliability improvement

Pavlović P., Makajić-Nikolić D., Vujošević M.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2017

|

Vol. 19, no. 3

413--419

PL

W złożonych systemach, w których koszty poprawy niezawodności poszczególnych elementów są znane, często ogranicza się budżet przeznaczony na podnoszenie ogólnej niezawodności systemu. W takich przypadkach konieczna jest maksymalizacja niezawodności systemu przy jednoczesnym utrzymaniu kosztów na poziomie minimum. Powszechnie znane metody rozwiązywania powyższego problemu opierają się na wyznaczaniu ważności kosztów, co wymaga określenia rang elementów składowych systemu, a w dalszej kolejności wyodrębnienia pewnej liczby najważniejszych elementów pierwszorzędnej rangi. W niniejszej pracy zaproponowano nowe podejście do określania najważniejszych komponentów systemu w oparciu o problem maksymalnego pokrycia w granicach budżetu (budgeted maximum coverage problem); podejście wdrażano z wykorzystaniem wcześniej znanych minimalnych przekrojów niezdatności. Optymalizacja proponowanego modelu matematycznego, pozwoliła na jednoczesne wyznaczenie wszystkich najważniejszych elementów, dla których łączne wydatki na utrzymanie ruchu nie przekraczały całkowitego ograniczonego budżetu. Nowe podejście zostało przebadane w serii eksperymentów przeprowadzonych na zbiorze przykładów testowych, za które posłużyły wzorcowe drzewa błędów. Wyniki badań porównano z wynikami uzyskanymi za pomocą dwóch miar ważności kosztów – miary ważności opartej na kosztach oraz miary ważności opartej na opłacalności. W większości przypadków, proponowany model dawał lepsze wyniki niż pomiary ważności kosztów.

EN

Importance measures are used for indexing system components due to their impact on the system’s overall reliability. In order to identify the specific number of the most critical components, first-ranked components are singled out as the most important ones. However, importance measures consider only the influence of individual components and they are not applicable to combinations or groups of components. This common feature of importance measures is referred to in literature as one of still open issues. This paper proposes a new approach for determining the most important system components, where a whole set of components are determined simultaneously taking into account their interdependence. In systems with a large number of interdependent components, the number of the most important components which should be prevented is often limited due to the available budget. Using pre-known minimal cut sets, a mathematical model based on the Budgeted Maximum Coverage Problem is proposed. By its optimization, the simultaneous determination of all of the most important components whose total expenses do not exceed the limited overall budget is achieved. The new approach was tested by a series of experiments conducted over a set of test examples. The results of the experiments were compared with the results obtained using two commonly used cost importance measures.

4

A comparative components importance analysis of a complex technical system with the use of different importance measures

Chybowski L., Idziaszczyk D., Wiśnicki B.

Systemy Wspomagania w Inżynierii Produkcji

|

2014

|

z. 1 (7)

23--33

EN

This paper presents a components importance analysis of a complex technical system with the use of selected reliability components importance measures. The analysis was carried out on a propeller shaft stern tube seal of a ship propulsion system. The reliability structure of the analyzed system was modeled by means of the fault tree. For given system components the following were determined: the Birnbaum’s reliability and structural importance measure, reliability improvement potential, criticality measure and Vesely-Fussell’s measure. A transformation of measures based on rescaling their values has been proposed to simplify the comparative analysis using different measures with reference to the same system components. A transformation process for the analyzed system has been presented together with a results visualization of comparative components importance analysis by means of 3D bar charts and radar charts for a data series determined as system components and importance measures. Comments on the proposed methodology have been presented and other ways of its application have been indicated.

PL

W artykule przedstawiono analizę ważności elementów złożonego systemu technicznego z wykorzystaniem wybranych niezawodnościowych miar ważności elementów. Analizę przeprowadzono na przykładzie systemu smarowania i uszczelnienia pochwy wału śrubowego układu napędowego statku. Strukturę niezawodnościową analizowanego systemu zamodelowano z wykorzystaniem drzewa niezdatności. Dla poszczególnych elementów systemu wyznaczono niezawodnościową miarę ważności Birnbauma, miarę strukturalną Birnbauma, Potencjał przyrostu niezawodności, miarę krytyczności oraz miarę Veseley-Fussell’a, Zaproponowano transformację miar polegająca na przeskalowaniu ich wartości w celu ułatwienia analizy porównawczej wykorzystującej różne miary w odniesieniu do tych samych elementów systemu. Przedstawiono dla analizowanego systemu proces transformacji oraz zaprezentowano wizualizację wyników analizy porównawczej ważności elementów z wykorzystaniem wykresów słupkowych 3D oraz wykresów radarowych dla serii danych ustalonych jako elementy systemu oraz jako miary ważności. Przedstawiono uwagi dotyczące zaproponowanej metodyki i wskazano inne możliwe jej zastosowania.

5

Ranking ważności elementów w strukturze niezawodnościowej systemu

Rak J. R., Boryczko K.

Prace Naukowe Politechniki Warszawskiej. Inżynieria Środowiska

|

2010

|

z. 58

105--114

PL

Tematem artykułu jest problematyka określania rankingów ważności elementów w strukturze niezawodnościowej. Zaproponowano użycie miar ważności Fussella-Vesely'ego i Birnbauma, których zastosowanie umożliwia stworzenie rankingów elementów od najbardziej do najmniej ważnych. Przedstawiono aplikację metody na przykładzie pompowni wodociągowej, dla której sporządzono schemat niezawodnościowy, wyznaczono prawdopodobieństwa stanów pracy, a następnie wyznaczono miary ważności Fussella-Vesely'ego i Birnbauma. Otrzymane wyniki pozwoliły na wskazanie elementów kluczowych dla niezawodnej pracy pompowni.

EN

The article outlines issues determination of elements ranking in reliability structure using importance measures. Fussell-Vesely and Birnbauma importance measures, which enable to make ranking of elements, were proposed. The paper includes proposition of a measure of this method for a water pumping station for which the reliability block diagram was determined, probability of working states, Fussell-Vesely and Birnbauma importance measures were calculated. Results enable to point to these elements which are fundamental for reliable work of the water pumping station.