W artykule przedstawiono propozycję modelu procesu eksploatacji dowolnego okrętowego urządzenia energetycznego w formie trójstanowego procesu semi-markowskiego {Y(t): t ≥ 0} o zbiorze stanów Z = {z1, z2, z3} i następującej interpretacji elementów tego zbioru: z1 – stan użytkowania urządzenia o stanie pełnej zdatności, (z2) – stan obsługiwania planowego (profilaktycznego) urządzenia będącego w stanie zdatności częściowej, (z3) – stan obsługiwania nieplanowego (wymuszonego uszkodzeniami) urządzenia, które jest wtedy w stanie niezdatności.. Przedstawiono uzasadnienie praktycznej przydatności takiego modelu z uwzględnieniem warunków eksploatacji okrętowych urządzeń energetycznych. Zasygnalizowano, że na bazie opracowanego modelu procesu eksploatacji o trzech stanach może być rozbudowany do tylu stanów eksploatacji ile musi uwzględnić użytkownik wspomnianych urządzeń, aby zapewnić racjonalną ich eksploatację.
W artykule przedstawiono propozycję modelu widma obciążeń mocą okrętowego silnika głównego w formie czterostanowego procesu semi-Markoawa{D(t): t≥0}ciągłego w stanach i czasie o zbiorze stanów C= {c1, c2, c3, c4} i następującej interpretacji elementów tego zbioru: c1–obciążenie silnika mocą częściową, c2–obciążenie silnika mocą trwałą, c3–obciążenie silnika mocą znamionową, c4–obciążenie silnika mocą maksymalną. Określono rozkład graniczny wspomnianego procesu i wykazano możliwość oszacowania prawdopodobieństw tego rozkładu. Przedstawiono uzasadnienie potrzeby opracowania takiego modelu charakteryzując warunki eksploatacji okrętowych silników głównych. Wykazano, że zastosowanie w praktyce nawet tak prostego modelu może być przydatne do planowania zapasu paliwa niezbędnego do działania silnika podczas rejsu statku. Wykazano też, że model ten może być zmodyfikowany, w zależności od potrzeb eksploatacyjnych tak, aby uwzględnionych było w nim tyle stanów odzwierciedlających poszczególne rodzaje obciążeń mocą silnika głównego, ile musi znać użytkownik, aby zapewnić racjonalną jego eksploatację.
W artykule przestawiono propozycję rozpatrywania zarówno obciążenia jak i zużywania ślizgowych skojarzeń ciernych (łożysk głównych i korbowych) układów korbowo-tłokowych silników spalinowych, zwłaszcza głównych, a także skojarzeń „tłok-tuleja” tych silników, jako procesów stochastycznych. Propozycję tę uzasadniono tym, że deterministyczne podejście do badania zarówno obciążenia jak i zużycia wspomnianych skojarzeń uniemożliwia oszacowanie prawdopodobieństw pojawianie się wartości zużycia dopuszczalnego i niedopuszczalnego. Z tego powodu nie można zastosować takich systemów diagnozujących (SDG), które umożliwiłyby podejmowanie decyzji ostrożnych. To zaś prowadzi do uszkodzeń tych skojarzeń, np. takich, jakie przedstawiono w artykule. Zaproponowano hipotezy wyjaśniające specyfikę obciążenia i zużycia ślizgowych skojarzeń układów korbowo-tłokowych silników. W podsumowaniu przedstawiono te kwestie, które (zdaniem autora) mają najistotniejsze znaczenie w badaniach rzeczywistych procesów obciążeń, zużycia i uszkodzeń skojarzeń ciernych układów korbowo-tłokowych silników głównych.
A semi-Markov stochastic process is used for solving in a reliability problem in the paper. The problem concerns of two different component cold standby system and a switch. To obtain the reliability characteristic and parameters of the system we construct so called an embedded semi-Markov process in the process describing operation process of the system. In the model the conditional time to failure of the system is represented by a random variable denoting the first passage time from the given state to the specified subset of states. We apply theorems of the Semi-Markov processes theory concerning the conditional reliability functions to calculate the reliability function and mean time to failure of the system. Often an exact reliability function of the system by using Laplace transform is difficult to calculate, frequently impossible. The semi-Markov processes perturbation theory, allows to obtain an approximate reliability function of the system in that case.
PL
Do rozwiązania problemu z zakresu teorii niezawodności został zastosowany proces semi-Markowa. Problem dotyczy tak zwanego systemu z rezerwą zimną, który jest złożony z dwóch różnych podsystemów i przełącznika. Aby uzyskać charakterystyki i parametry niezawodności tego systemu, jako model funkcjonowania systemu konstruujemy proces semi-Markowa — tak zwany proces włożony w inny proces stochastyczny. W naszym modelu czas zdatności systemu jest reprezentowany przez zmienną losową oznaczającą czas pierwszego przejścia z danego stanu do określonego podzbioru stanów. W celu obliczenia funkcji niezawodności i średniego czasu do awarii systemu stosujemy twierdzenia teorii procesów semi-markowskich dotyczące warunkowej funkcji niezawodności. Najczęściej dokładna funkcja niezawodności systemu przy zastosowaniu transformaty Laplace’a jest trudna do wyliczenia. W takim przypadku teoria zaburzonych procesów semi-markowskich pozwala otrzymać przybliżoną funkcję niezawodności systemu.
The paper presents the possibility of applying the theory of semi-Markov processes to determine the limiting distribution for the process of changes of technical states being reliability states of the systems of sea-going ships significantly affecting safety of such ships, which include main engine, propeller and steering gear. The distribution concerns the probabilities of occurrence of the said states defined for a long time of ship operation (t → ∞). The considered states are as follows: s0 – full ability state of the systems, i.e.: main engine, propeller and steering gear, s1 – inability state of the main engine, s2 – inability state of the propeller, s3 – inability state of the steering gear. Significance of the systems for safety of the ships at sea was demonstrated herein. General conditions for performing transportation tasks by the ships, with particular regard to stormy conditions, were also here described.
In this paper we propose a model for evaluation of maintenance costs of a water distribution system (WDS). The set of possible states of each connection (i.e. a pipeline in the WDS) is related to various possible degrees of quality of the pipe and types of its malfunctions. The process of transitions between these states forms a semi-Markov process. Using Monte Carlo simulations, the length of services and the times of necessary replacements and repairs of the connections are obtained. These values are then used as an input for estimation of the maintenance costs of the whole WDS. During this step we take into account the concept of present value of money. Contrary to other approaches, instead of a constant yield, a stochastic process (the one-factor Vasicek model) of an interest rate is assumed. Then various simulated measures of reliability and the maintenance costs can be analysed, like an influence of various parameters of the pipes (e.g. intensities of damages) on the final costs of the performed services. They can be crucial in the analysis of risk for various possible decisions. Apart from the crisp approach, the Monte Carlo simulations are also applied, if some of the parameters of the WDS are fuzzified. Therefore uncertainty and experts’ knowledge can be easily incorporated into the proposed procedure of the estimation of the maintenance costs. Observed differences between the crisp and the fuzzy output are highlighted. Simulation algorithms, necessary for both of these approaches, are also provided.
PL
W niniejszym artykule przedstawiono model obliczający koszty utrzymania i konserwacji dla systemu dystrybucji wody (WDS). Zbiór możliwych stanów każdego połączenia (tzn. odcinku rurociągu w WDS) jest zdefiniowany przez różne poziomy jakości rury oraz występujące typy uszkodzeń. Proces przejść pomiędzy tymi stanami jest opisany procesem semi-Markowa. Wykorzystując symulacje Monte Carlo, uzyskano długości okresów obsługi oraz momenty niezbędnych wymian i napraw. Wartości te są następnie wykorzystywane do estymowania kosztów utrzymania całego WDS. W kroku tym brana jest pod uwagę wartość pieniądza w czasie. W przeciwieństwie do innych podejść, zamiast stałej stopy procentowej, założono stochastyczny proces stopy (dany jednowymiarowym modelem Vasicka). Następnie na podstawie przeprowadzonych symulacji wykonano analizę opartą o różne miary niezawodności i obliczone koszty obsługi, np. zbadano wpływ parametrów połączenia (takich jak intensywność uszkodzeń) na ostateczne koszty konserwacji. Analizy tego typu mogą pełnić istotną rolę w ocenie ryzyka dla różnych możliwych do podjęcia decyzji. Poza podejściem typu crisp, zastosowano również symulacje Monte Carlo gdy niektóre z parametrów WDS zostały określone w sposób rozmyty. Dzięki temu można wykorzystać niepewność oraz wiedzę ekspercką w proponowanej metodzie estymacji kosztów obsługi. Zwrócono uwagę na różnice występujące pomiędzy podejściem crisp i rozmytym. Zostały również opisane niezbędne dla obydwu podejść odpowiednie algorytmy symulacyjne.
W pracy przedstawiono metodę wyznaczania strategii sterowania procesem eksploatacji obiektów technicznych, w której wybór decyzji sterujących realizowany jest z zastosowaniem decyzyjnych procesów semi-Markowa oraz algorytmu genetycznego. W prezentowanej metodzie wyznaczenie strategii sterowania procesem eksploatacji obiektów technicznych dotyczy wyboru ciągu decyzji sterujących, podejmowanych w poszczególnych stanach modelowanego procesu. Metoda ta polega na wyborze spośród możliwych wariantów decyzyjnych, najlepszej strategii sterowania procesem eksploatacji, dla której funkcja stanowiąca kryterium oceny osiąga wartość ekstremalną. W pracy przedstawiono przykład wyznaczenia strategii sterowania (ciągu decyzji), w przypadku, gdy funkcję kryterialną stanowi średni jednostkowy dochód. Całość rozważań przedstawiono na przykładzie procesu eksploatacji realizowanego w rzeczywistym systemie autobusowego transportu miejskiego.
EN
The paper presents a method of determining the strategy for control of technical objects operation and maintenance process, where semi-Markov decision processes and genetic algorithm are used for control. In the presented method, determining of strategy for control of technical objects operation and maintenance process involves the choice of a sequence of control decisions made in individual states of the modeled process. The method involves a choice, out of the possible decision options, of the best strategy for operation and maintenance process control for which the function constituting the evaluation criterion has extreme value. The paper presents an example of determining strategy for control (decision sequence) when the criterion function includes average unit profit. The study has been based on the operation and maintenance process of a real bus municipal transportation system.
8
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Rozważania w niniejszym opracowaniu dotyczą problematyki oceny, analizy i zapewnienia odpowiedniej jakości działania systemów transportowych. Zidentyfikowano obiekt badań, którym jest rzeczywisty system transportowy, zaprezentowano schemat modelu ocenowego oraz opisano proces losowy, na podstawie którego dokonuje się jego oceny. W wyniku zrealizowanych badań eksploatacyjnych, wyróżniono stany jakościowe działania systemu, odwzorowujących przedziały wartości otrzymanych ocen w danych chwilach czasu. W dalszej części artykułu przedstawiono model oceny efektywności działania systemu eksploatacji rozpatrywanych obiektów technicznych, zbudowany z zastosowaniem teorii procesów semi-Markowa.
EN
This study deals with the problems connected with quality assurance for transport systems operation. The research was performed using data from a real transport system. The concept of a system operation quality was defined on the basis of which a schematic assessment model was developed and a random process was described to be used for its evaluation. Qualitative states of a system operation reflecting value ranges of the obtained evaluations in given times were identified in result of the experimental tests performed as part of the research. A model of a system operation efficiency evaluation was developed for the analyzed technical objects with the use of semi-Markov theory.
9
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The article presents a method for assessment of availability and risk functioning of technical objects (transport means) in an executive subsystem. Indexes of the availability and risk connected with functioning of a single technical object have been determined on the basis of a mathematical model of the operation and maintenance process, in the studied transportation system. A Mathematical model of the operation and maintenance process has been developed with acceptance of an assumption that the process model is to be represented by a homogeneous Markov model X(t).
PL
W artykule przedstawiono metodę oceny gotowości i ryzyka funkcjonowania obiektów technicznych (środków transportu) w podsystemie wykonawczym systemu transportowego. Wskaźniki gotowości i ryzyka funkcjonowania pojedynczego obiektu technicznego zostały wyznaczone na podstawie matematycznego modelu procesu eksploatacji, realizowanego w badanym systemie transportowym. Model matematyczny procesu eksploatacji został zbudowany przy przyjęciu założenia, że modelem tego procesu jest jednorodny proces Markowa X(t).
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.