Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Dynamic reliability analysis of a multi-state manufacturing system

Iscioglu Funda, Kocak Aydın

Eksploatacja i Niezawodność

|

2019

|

Vol. 21, no. 3

451--459

EN

Dynamic reliability analysis of binary systems has been widely studied in case of homogeneous continuous time Markov process assumption in the literature. In this study, we evaluate dynamic performance of a multi-state rotor line of electric motors manufacturing system under non-homogeneous continuous time Markov process (NHCTMP) degradation by using lifetime distributions of seven workstations within the system. By means of this degradation process assumption we capture the effect of age on the state change of components in the analysis by means of time dependent transition rates between states of the workstations. Essentially this is typical of many systems and more practical to use in real life applications. The working principle is based on a three state structure. If all the machines within each workstation work, the workstation is defined as working with the full performance. Whenever at least one machine fails within each workstation, then the workstation is defined as working with partial performance. If all the machines in the workstation fail then the workstation is defined as failed. The lifetime properties of the workstations under NHCTMP assumption have been studied for this three-state structure of the workstations. The workstations are all working independently and nonidentically from each other and they are connected in series within the system.We especially performed an extensive application study based on the lifetime data regarding the seven workstations within a manufacturing system. Dynamic reliability results are also discussed for the system structure. Some performance characteristics are developed for both workstations and the system as well. Numerical results for the performance characteristics of those workstations and the system are provided and supported with some graphical illustrations.

PL

W literaturze przedmiotu, niezawodność dynamiczną układów binarnych analizuje się szeroko przy założeniu, że badane procesy stanowią jednorodne procesy Markowa z czasem ciągłym. W niniejszym artykule dokonano oceny dynamiki pracy wielostanowej linii do produkcji wirników będącej częścią systemu produkcji silników elektrycznych. Badania prowadzono przy założeniu, że degradacja stanowi niejednorodny proces Markowa z czasem ciągłym (NHCTMP). Do badań wykorzystano rozkłady cyklu życia siedmiu stanowisk wchodzących w skład systemu. Dzięki założeniu dotyczącemu procesu degradacji, udało się uchwycić wpływ wieku komponentów na zmianę ich stanu wykorzystując w analizie zależne od czasu szybkości przejścia między stanami badanych stanowisk. Ujęte w ten sposób zjawisko degradacji jest typowe dla wielu systemów, co oznacza, że proponowana metoda lepiej niż inne metody sprawdzi się w rzeczywistych zastosowaniach. W metodzie przyjmuje się, że stanowiska produkcyjne charakteryzuje struktura trójstanowa. Jeśli wszystkie maszyny na danym stanowisku działają prawidłowo, stanowisko określa się jako w pełni sprawne. Gdy co najmniej jedna maszyna na danym stanowisku ulegnie uszkodzeniu, stanowisko określa się jako częściowo sprawne. Jeśli wszystkie maszyny na danym stanowisku ulegną uszkodzeniu, stanowisko określa się jako niesprawne. Właściwości cyklu życia stanowisk produkcyjnych badano przy założeniu NHCTMP oraz trójstanowej struktury stanowisk. Wszystkie stanowiska w omawianym systemie działają niezależnie od siebie w sposób nieidentyczny i tworzą układ szeregowy. W pracy przeprowadzono obszerne badania aplikacyjne w oparciu o dane dotyczące cyklu życia siedmiu stanowisk wykorzystywanych w badanym systemie produkcyjnym. Omówiono także wyniki analizy niezawodności dynamicznej dla struktury systemu. Ponadto opracowano parametry pracy zarówno dla indywidualnych stanowisk jak i systemu jako całości. Wartości liczbowe tych parametrów zestawiono w tabelach oraz przedstawiono w formie graficznej.

2

Global sensitivity analysis of multi-state markov reliability models of power equipment approximated by polynomial chaos expansion

Rocco C. M., Zio E.

Journal of KONBiN

|

2012

|

No. 3 (23)

59--70

EN

Reliability and availability of electric power system equipment (e.g., generator units, transformers) are often evaluated by defining and solving Markov models. Transition rates among the identified equipment states are estimated from experimental and field data, or expert judgment, with inevitable uncertainty. For model understanding and to guide validation and confidence building, it is of interest to investigate the effects of the uncertainty in the input transition rates on the output reliability and availability. To this aim, Global Sensitivity Analysis (GSA) can be used for defining importance (sensitivity) indexes that allow a ranking of the transition rates with respect to their influence on the uncertainty in the output. In general, GSA requires a large number of model evaluations. In this paper, a metamodel is defined to estimate the performance index of interest (e.g. reliability or availability). The metamodel is built based on polynomial chaos expansion (PCE), a multidimensional polynomial model approximation whose coefficients are determined by evaluating the model in a reduced set of predetermined values of the input. The proposed approach is illustrated on a power generating unit.

PL

Niezawodność i gotowość urządzeń elektroenergetycznych jest często oceniana poprzez definiowanie i rozwiązywanie modeli łańcuchów Markowa. Współczynniki prawdopodobieństwa przejścia pomiędzy zdefiniowanymi stanami urządzeń są oceniane na podstawie badań doświadczalnych i danych otrzymanych dla realnych systemów lub są przedmiotem oceny ekspertów. W celu zrozumienia istoty modelu, kierowania procesem jego walidacji oraz budowania zaufania należy się zainteresować zbadaniem wpływu niepewności w określeniu wejściowych współczynników przejścia w modelu Markowa na uzyskiwane wyjściowe wartości niezawodności i gotowości. W tym celu został zdefiniowany metamodel pozwalający na określenie współczynników wpływu na parametry eksploatacyjne (np. niezawodność czy gotowość). Ten metamodel został zbudowany w oparciu o rozwinięcie w chaos wielomianowy, wielowymiarowy modelu aproksymacji wielomianowej, gdzie współczynniki modelu są określane poprzez ewaluację modelu dla zredukowanego zbioru predefiniowanych wartości wejściowych. Zaproponowany sposób jest zilustrowany na przykładzie bloku elektroenergetycznego.

3

Optymalizacja kosztów struktury systemu energetycznego przy założonej niezawodności określona metodą poszukiwania równowagi

Rami A., Zeblah A., Massim Y.

Przegląd Elektrotechniczny

|

2009

|

R. 85, nr 4

169-172

PL

W pracy zaprezentowano meta-heurystyczny algorytm poszukiwania równowagi zastosowany do rozwiązania problemu optymalizacji wielostanowego szeregowo-równoległego systemu zasilania energią. Założono że krzywa wahań obciążenia jest wokół wartości zerowej. Określono minimalne koszty inwestycyjne konfiguracji systemu do otrzymania satysfakcjonującej niezawodności. Rezultaty poszukiwania równowagi porównano z wynikami metody wykorzystującej algorytmy genetyczne.

EN

In this study, the meta-heuristic harmony search algorithm was introduced and applied to solve a redundant optimization problem presented by multi-state series-parallel systems. We supposed variation of the load cumulative demand curve null. The proposed meta-heuristic determines the minimal investment-costs system configuration to satisfy reliability constraints. A universal generating function technique is applied to evaluate system availability. The results obtained by HS are compared to those obtained by genetic algorithm.

4

Models of reliability and availability improvement of series and parallel systems related to their operation processes

Kwiatuszewska-Sarnecka B.

Journal of Polish Safety and Reliability Association

|

2009

|

Vol. 2

277--286

EN

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.

5

Reliability and risk analysis of multi-state systems with degrading components

Kołowrocki K.

Journal of Polish Safety and Reliability Association

|

2008

|

Vol. 2

205--216

EN

Applications of multi-state approach to the reliability evaluation of systems composed of independent components are considered. The main emphasis is on multi-state systems with degrading components because of the importance of such an approach in safety analysis, assessment and prediction, and analysing the effectiveness of operation processes of real technical systems. The results concerned with multi-state series systems are applied to the reliability evaluation and risk function determination of a homogeneous bus transportation system. Results on homogeneous multi-state “m out of n” systems are applied to durability evaluation of a steel rope. A nonhomogeneous series-parallel pipeline system composed of several lines of multi-state pipe segments is estimated as well. Moreover, the reliability evaluation of the model homogeneous multi-state parallel-series electrical energy distribution system is performed.

6

The use of importance measures for the optimization of multi-state systems

Zio E., Podofillini L.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2006

|

nr 2

33-36

EN

In this paper we propose an approach to the multiobjective optimization of a multi-state system (MSS) design, based on incorporating information from importance measures (IMs). More specifically, IMs come into play at the objective functions level in order to drive the search towards a MSS which, besides being optimal from the points of view of economics and safety, is also 'balanced' in the sense that all components have similar IMs values, without bottlenecks or unnecessarily high-performing components.

7

Wielostanowe podejście do analizy bezpieczeństwa systemów

Kołowrocki K.

Diagnostyka

|

2006

|

nr 2(38)

135-142

PL

Zaproponowane jest wielostanowe podejście do zdefiniowania podstawowych pojęć analizy i diagnozowania bezpieczeństwa systemów. Zdefiniowane są funkcja bezpieczeństwa systemu i funkcja ryzyka systemu. Zdefiniowane są podstawowe struktury wielostanowych systemów elementów z pogarszającymi się stanami bezpieczeństwa. Dla tych systemów wyznaczone są funkcje bezpieczeństwa. Proponowane podejście jest zastosowane do oceny funkcji bezpieczeństwa, funkcji ryzyka oraz innych charakterystyk bezpieczeństwa systemu transportu rurociągowego, kabla energetycznego oraz liny stalowej.

EN

A multi-state approach to defining basic notions of the system safety analysis and diagnosis is proposed. A system safety function and a system risk function are defined. Basic safety structures of multi-state systems of components with degrading safety states are defined. For these systems the multi-state safety functions are determined. The proposed approach is applied to the evaluation of safety functions, risk functions and other safety characteristics of a piping transportation system, an energetic cable and a steel rope.

8

Analiza bezpieczeństwa systemów wielostanowych w zmiennych warunkach eksploatacji

Soszyńska J.

Diagnostyka

|

2006

|

nr 3(39)

25-34

PL

W artykule zaproponowano wielostanowe podejście do oceny bezpieczeństwa systemów oraz zastosowane są procesy semi-markova do modelowania ich procesu eksploatacji. Zdefiniowano funkcję bezpieczeństwa systemu i funkcja ryzyka systemu. Zaproponowano również podejście do rozwiązania bardzo ważnego, praktycznego problemu powiązania bezpieczeństwa systemów z ich procesami eksploatacji. Zastosowanie proponowanej metody zostało przedstawione na przykładzie oceny bezpieczeństwa portowego systemu transportu paliwa.

EN

A multi-state approach to estimation of the systems' safety is proposed and a semi-markov processes for their operation modelling are applied. A system safety function and a system risk function are defined. The paper offers an approach to the solution of a practically very important problem of linking the systems' safety and their operation processes. Application of the proposed method is illustrated in the safety evaluation of the port oil transportation system.

9

Poprawianie niezawodności portowego systemu transportu towarów sypkich.

Kwiatuszewska-Sarnecka B.

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn

|

2002

|

Vol. 37, nr 4

61-78

PL

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.

10

Asymptotic approach to reliability evaluation of piping and rope transportation systems.

Kołowrocki K.

Zagadnienia Eksploatacji Maszyn

|

2000

|

Vol. 35, nr 2

111-133

EN

Limit reliability functions of large multistate systems applications to reliability and risk evaluation of piping and rope transportation systems are presented in the paper.

PL

W artykule przedstawione są zastosowania granicznych funkcji niezawodności dużych systemów wielostanowych do oszacowania niezawodności i ryzyka systemów transportu rurociągowego i linowego.