Small sample sizes cause epistemic uncertainties in reliability estimation and even result in potential risks in maintenance strategies. To explore the difference between stochastic- and uncertain-process-based degradation modeling in reliability estimation for small samples, this study proposes a comparative analysis methodology based on the range of quantile reliable lifetime (RQRL). First, considering both unit-to-unit variability and epistemic uncertainty, we proposed the Wiener and Liu process degradation models. Second, based on the RQRL, a comparative analysis method of different degradation models for reliability estimation under various sample sizes and measurement times was proposed. Third, based on a case study, the sensitivities of the Wiener and Liu process degradation models for various sample sizes and measurement times were compared and analyzed based on the RQRL. The results demonstrated that using the uncertain process degradation model improved the uniformity and stability of reliability estimation under small-sample conditions.
Przedstawiono zmodyfikowaną propozycję wartościowania (ilościowego określenia) działania komór spalania turbinowych silników spalinowych z uwzględnieniem zachodzących w nich oddziaływań energetycznych. Propozycja ta uzupełnia i uściśla rozważania zawarte w publikacji [4]. Przedstawione rozważania bazują na fakcie, że w komorach spalania tego rodzaju silników spalinowych zachodzi przekształcanie energii chemicznej zawartej w dostarczonym do niej paliwie (ściślej – energii chemicznej zawartej w mieszaninie paliwowo-powietrznej powstałej w tej komorze) na energię wewnętrzną spalin i związaną z nią ich energię ciśnienia powstających podczas spalania paliwa. Ta forma przemiany energii została nazwana ciepłem (Q). Ciepło Q odniesione do jednostki czasu t spalania paliwa zostało nazwane strumieniem ciepła (Q). Przyjęto także, że w przestrzeniach między łopatkowych wirnika turbiny zachodzi proces zamiany części energii wewnętrznej spalin, ale tylko tej, którą jest energia kinetyczna ich cząstek będących w ruchu cieplnymi (czyli energia termiczna) i wynikającą z niej energię ciśnienia na energię kinetyczną ruchu obrotowego tegoż wirnika. Zwrócono uwagę, że proces ten może być nieprawidłowy, w przypadku niewłaściwego działania komory spalania. Działanie komory spalania turbinowego silnika spalinowego zostało w tym artykule zinterpretowane, jako przetwarzanie energii chemicznej spalanego paliwa na energię wewnętrzną powstających spalin w ustalonym czasie. Wartościowanie tak rozumianego działania komór spalania tego rodzaju silników spalinowych, zaproponowane w tym artykule, polega na określeniu ilościowym tego działania za pomocą wielkości fizycznej, którą cechuje wartość liczbowa z jednostka miary nazwana dżulosekundą [dżul x sekunda]. Do oceny procesu pogarszania się działania komór spalania dowolnego turbinowego silnika spalinowego zaproponowano podejście statystyczne, w którym zastosowano estymację przedziałową wartości oczekiwanej E(Qt) ciepła w chwili t oraz modele deterministyczny i probabilistyczny oceny działania komory spalania, przy czym do opracowania modelu probabilistycznego zastosowano jednorodny proces Poissona. Wspomniane ciepło jest interpretowane jako forma (sposób) przemiany w komorze spalania silnika energii chemicznej mieszaniny paliwowo-powietrznej na energię wewnętrzną i związanej z nią energię ciśnienia spalin uzyskaną podczas spalania w niej paliwa.
3
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
Multistate reliability models are generally complicated and the state space has a large number of states. Evaluating the performance distribution of complex series parallel to the repairable multi-state system with dependent linear components. They are much more complex and present major difficulties in defining the system and the performance of the MSS multistate reliability assessment system. A new approach is introduced to extend the classical theory of reliability based on the binary hypothesis to the repairable multi-state system (MSS). Generally, some of the stochastic processes of traditional methods did not provide an assessment of the reliability of the MSS system due to the enormous states of the system. This article is based on the hybridization of the Markov stochastic process and the universal generation function technology (UGF) which deals with the most sophisticated and realistic models ranging from perfect operation to complete failure in which components and systems can take many states. We consider the case where the performance and probability distributions of certain components depend on the linear of another component or group of components.
PL
Zaprezentowano nowa metodę rozszerzająca klasyczną teorię niezawodności bazującą na hipotezie naprawialnych systemów wielostanowych MSS. Artykuł bazuje na hybrydyzacji stochastycznego procesu Markova i technologii uniwersalnej funkcji UGF. Rozważono przypadek kiedy gęstość prawdopodobieństwa pewnych składowych zależy liniowo od innych składowych.
The article presents the possibility to control the real operation process of an arbitrary device installed in the marine power plant based on the four-state semi-Markov process, being the model of the process, which describes the transition process of operational states of the device (ek , k = 1, 2, 3, 4), and the transition process of its technical states (sl , l = 1, 2, 3). The operational states ek (k = 1, 2, 3, 4) have the following interpretation: e1 – active operation state resulting from the task performed by the device, e2 – state of ready-to-operate stop of the device, e3 – state of planned preventive service of the device, e4 – state of unplanned service of the device, forced by its damage. Whereas the interpretation of the technical states sl (l = 1, 2, 3) is as follows: s1 – state of full serviceability of the device, s2 – state of partial serviceability of the device, and s3 – state of unserviceability of the device. All these states are precisely defined for the ship main engine (SG). A hypothesis is proposed which justifies the use of this model to examine real state transitions in marine power plant device operation processes. The article shows the possibility to make operating decisions ensuring a rational course of the device operation process when the proposed model of this process and the dynamic programming method based on the Bellman’s principle of optimality are applied. The optimisation criterion adopted when making operating decisions is the expected profit to be gained as a result of functioning of the device in the time interval [τ0 , τm], being the sum of the expected profit gained in interval [τ0 , τ1 ] and to be gained in interval [τ1 , τm].
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.
The study presents an analysis of the operation process of elements of a system for electrical energy transformation in natural conditions of their usage. The research object is a system of HV and MV distribution transformer operation. The method of construction and an example of the Markov operation process have been presented for the analyzed technical objects. The model of the operation process was built on the basis of analysis of spatial states and events involved in operation of the analyzed technical objects. An average lifetime of the analyzed technical system was determined for assumptions accepted for a stochastic process which is a mathematical model of the distribution transformer operation process.
PL
W artykule przedstawiono analizę procesu eksploatacji elementów systemu transformacji energii elektrycznej w naturalnych warunkach ich użytkowania. Przedmiotem badań jest układ pracy transformatorów rozdzielczych wysokiego i średniego napięcia. Przedstawiono metodę budowy oraz przykład procesu eksploatacji Markowa dla analizowanych obiektów technicznych. Model procesu eksploatacji został zbudowany na podstawie analizy stanów przestrzennych i zdarzeń związanych z eksploatacją analizowanych obiektów technicznych. Wyznaczono średni czas życia analizowanego system technicznego, biorąc pod uwagę założenia przyjęte dla procesu stochastycznego, który jest modelem matematycznym procesu eksploatacji transformatorów rozdzielczych.
Rotary lip seal is widely used in aircraft and its performance affects the safety of the aircraft. Hence, it is necessary to estimate useful lifetime and reliability of the seal. Degradation of rotary lip seal is always with random effects, which cannot be considered by theoretical failure mechanism analysis. Hence, in order to consider the random effects of rotary lip seal degradation, stochastic processes are applied. Furthermore, considering the monotonic degradation of the seal, Gamma process and inverse Gaussian process are selected as the candidate processes. To combine the candidate processes, Bayesian model averaging is introduced. Based on the failure mechanism analysis and numerical simulation, the theoretical wear path is predicted and corresponding linearization method is proposed. The measured degradation data is converted and the seal wear process is transformed to a linear degradation process. The model parameters and model probabilities are evaluated by fully Bayesian inference method. The effectiveness of the proposed method is verified by comparing the predicting degradation and experimental observations. The proposed method can be used to evaluate reliability and useful lifetime of rotary lip seal. According to sensitivity analysis, an effective way to improve lifetime and reliability of the seal is to increase the wear depth threshold.
PL
Obrotowe uszczelnienia wargowe znajdują szerokie zastosowanie w samolotach, a ich sprawność wpływa na bezpieczeństwo statków powietrznych. Oznacza to, iż szacowanie żywotności i niezawodności tego rodzaju uszczelnień ma kluczowe znaczenie. Degradacja obrotowego uszczelnienia wargowego jest zawsze związana z efektami losowymi, których nie uwzględnia teoretyczna analiza mechanizmu uszkodzenia. Dlatego też do oceny efektów losowych degradacji obrotowego uszczelnienia wargowego wykorzystuje się procesy stochastyczne, takie jak proces Gamma czy odwrotny proces Gaussa. W przedstawionej pracy, wybrane procesy degradacji łączono za pomocą metody bayesowskiego uśredniania modeli. Na podstawie analizy mechanizmów uszkodzeń i symulacji numerycznej, konwertowano uzyskane w pomiarach dane degradacyjne, co pozwoliło na przekształcenie procesu degradacji obrotowego uszczelnienia wargowego w proces liniowy. Parametry modelu i prawdopodobieństwa oceniano za pomocą metody pełnego wnioskowania bayesowskiego na podstawie obserwacji degradacji. Skuteczność przedstawionej metody weryfikowano porównując przewidywane i obserwowane wartości degradacji. Proponowaną metodę można wykorzystywać do oceny niezawodności i żywotności obrotowego uszczelnienia wargowego. Przeprowadzona analiza czułości pokazuje, że skutecznym sposobem na poprawę żywotności i niezawodności omawianego typu uszczelnienia jest zwiększenie progu uszkodzenia w postaci maksymalnej głębokości zużycia.
Is considered a transport company, which operates a uniform in the sense of destination, means of transport for example tankers, with random exploitation characteristics. The company's transport potential is measured by the number of transportable means of transport for a sufficiently long period of time. The company operates on the market of transport services, where the demand for transport services is also random. The problem of optimizing the transport potential of a transport company is being considered, taking into account the random demand for transport services.
For the repairable multi-state component, reliability indexes are analyzed based on a homogenous Continuous Time Markov Chain (CTMC). If the component can work well when its repair time is sufficiently short, a threshold value for maintenance is introduced. When the fault interval is less than threshold time, the fault effect is considered neglected. In this paper, comparisons of availability show differences of the new model and the original model with or without fault interval omission. In addition, balancing the maintenance cost and lifetime of multi-state components is an important issue when threshold values are considered. Both constants and non-negative random variables are modeled respectively. Finally, numerical examples are presented to illustrate the results obtained in this paper.
PL
W przypadku naprawialnych elementów wielostanowych, wskaźniki niezawodności analizuje się w oparciu o łańcuch Markowa z czasem ciągłym. Jeśli element może działać prawidłowo, mimo uszkodzenia, dzięki wystarczająco krótkiemu czasowi naprawy, wprowadza się próg czasowy dla konserwacji. Gdy przedział czasu, w którym następuje uszkodzenie jest krótszy niż próg czasowy dla działań konserwacyjnych, wpływ uszkodzenia uważa się za nieistotny. Przeprowadzone w niniejszym artykule porównania gotowości wykazały różnice między nowym modelem a modelem oryginalnym z pominięciem lub bez pominięcia przedziału wystąpienia uszkodzenia. Ponadto, przy rozważaniu wartości progowych, ważną kwestią jest równoważenie kosztów utrzymania i żywotności elementów wielostanowych. W pracy próg wystąpienia uszkodzenia zamodelowano, odpowiednio, zarówno jako wartość stałą jak i nieujemną zmienną losową. Na koniec przedstawiono przykłady ilustrujące wyniki przedstawionych badań.
11
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The complexity of seismogenesis tantalizes the scientific community for understanding the earthquake process and its underlying mechanisms and consequently, precise earthquake forecasting, although a realistic target, is yet far from being a practice. Therefore, seismic hazard assessment studies are focused on estimating the probabilities of earthquake occurrence. For a more precise representation of seismicity-regarding time, space and magnitude stochastic modeling is engaged. The candidate models deal with either a single fault or fault segment, or a broader area, leading to fault-based or seismicitybased models, respectively. One important factor in stochastic model development is the time scale, depending upon the target earthquakes. In the case of strong earthquakes, the interevent times between successive events are relatively large, whereas, if we are interested in triggering and the probability of an event to occur in a small time increment then a family of short-term models is available. The basic time-dependent models that can be applied toward earthquake forecasting are briefly described in this review paper.
This paper presents a proposal of simultaneous consideration of load and wear associated with it , of tribological systems of ship main engines (intended for ship propulsion) . Based on results of investigations it was assumed that both the load Q (i.e. a cause of wear ) and the wear Z (i.e. an effect of load occurrence) considered in a given time t (0 ≤ t ≤ tn) are random variables Qt and Zt ,respectively. There was characterized operational principle of ship main engines in definite external conditions (WZ) as well as consequences of excessive load of engines. Three hypotheses highlighting relations existing between load and wear of the above mentioned systems, have been proposed. The first of them deals with explanation of stochastic relation between load and wear, the second highlights why it is possible to assume that the load Qt and the wear Zt are positively correlated , and the third – why it is possible to assume that coefficient of correlation between Qt and Zt may be taken close to one.
13
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
An effective predictive maintenance reposed on modeling, simulation, and on supervisory and prognostic techniques used to model the various phenomena. On this basis, and based on significant knowledge and parameters, we propose an approach based on stochastic processes that represent a mathematical structure for simulation, mainly the processes of continuous degradation and more particularly the Gamma process. Our work is devoted to the monitoring of the degradation process of the bearings at the level of a motor pump and makes it possible to evaluate the limiting operating time, as well as the evolution in time of the change of state. This methodology allows us to develop a mathematical model that describes the process of bearing degradation, thus providing a good prediction of failures and efficient maintenance planning for systems whose behavior is only partially predictable.
14
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The article presents a construction method and an example of a model of a technical object operation process as well as the main stochastic assumption which is a mathematical model of an object state changes. The model of the operation process was built using an analysis of the state space and operationrelated events of the analyzed technical objects. An example of numerical simulation of the technical object state change process as a tool to be used to support the analysis of the considered process. Numerical simulation of the stochastic process being a model of a technical object state change process makes it possible to determine the process characteristics impossible to determine in an analytical way.
PL
W artykule przedstawiono sposób budowy i przykład modelu procesu eksploatacji obiektów technicznych oraz podstawowe założenia procesu stochastycznego będącego matematycznym modelem zmian stanów obiektu. Model procesu eksploatacji został zbudowany na podstawie analizy przestrzeni stanów oraz zdarzeń eksploatacyjnych dotyczących analizowanych obiektów technicznych. Przedstawiono przykład numerycznej symulacji realizacji procesu zmian stanów obiektu technicznego jako narzędzia wspomagającego analizy rozważanego procesu. Numeryczna symulacja realizacji procesu stochastycznego będącego modelem procesu zmian stanów obiektu technicznego umożliwia wyznaczania charakterystyk procesu niemożliwych do wyznaczenia drogą analityczną.
Will be considered transport company exploiting the uniform in the sense of destination, means of transport such as tankers, with a total transport potential equal to a loading units (e.g. tones). The company operates in the transport market, where demand for transport services is random. The problem of fitting the transport potential of a transport company to the demand for such services is formulated. As measure of this fit assumes that the probability of a firm's transport potential is not being exceeded by demand over the given time horizon. Practically useful formulas for estimating such probability for cases where demand for transport services is described by stationary and non-stationary normal stochastic processes. The results are illustrated by numerical examples.
16
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The distance covariance of two random vectors is a measure of their dependence. The empirical distance covariance and correlation can be used as statistical tools for testing whether two random vectors are independent. We propose an analog of the distance covariance for two stochastic processes defined on some interval. Their empirical analogs can be used to test the independence of two processes.
This article deals with the modeling of the processes of operating both marine main and auxiliary engines. The paper presents a model of changes in operating conditions of ship’s internal combustion engine. The semi-Markov decision process was used to mathematically describe the process model of the engine. The developed model describes the effect of engine damage on the characteristics of its operation. A change in the input parameters of the model can simulate the influence of internal and external factors on the course of the analyzed process. A simplified calculation example is also presented for illustration purposes. The presented method together with developed algorithms and IT tools can be used to solve a wide range of problems related to the operation of marine main engines and other marine equipment as well as maritime and port facilities. This concerns primarily the economic, risk management and operational security issues of complex technical systems, as well as the readiness and reliability analysis of technical facilities.
18
Dostęp do pełnego tekstu na zewnętrznej witrynie WWW
The article presents a construction method and an example of a model of a technical object operation process as well as the main stochastic assumption which is a mathematical model of an object state changes. The model of the operation process was built using an analysis of the state space and operation related events of the analyzed technical objects. An example of numerical simulation of the technical object state change process as a tool to be used to support the analysis of the considered process. Numerical simulation of the stochastic process being a model of a technical object state change process makes it possible to determine the process characteristics impossible to determine in an analytical way.
PL
W artykule przedstawiono sposób budowy i przykład modelu procesu eksploatacji obiektów technicznych oraz podstawowe założenia procesu stochastycznego będącego matematycznym modelem zmian stanów obiektu. Model procesu eksploatacji został zbudowany na podstawie analizy przestrzeni stanów oraz zdarzeń eksploatacyjnych dotyczących analizowanych obiektów technicznych. Przedstawiono przykład numerycznej symulacji realizacji procesu zmian stanów obiektu technicznego jako narzędzia wspomagającego analizy rozważanego procesu. Numeryczna symulacja realizacji procesu stochastycznego będącego modelem procesu zmian stanów obiektu technicznego umożliwia wyznaczania charakterystyk procesu niemożliwych do wyznaczenia drogą analityczną.
The article presents a method for determining the optimum number of vehicles transport company, depending on the size of the specific demand for transport services and depending on the performance properties of means of transport. Formulated the task of multi-criteria optimization and presents the results of its solution.
A description of direct simulation of crosswind loads caused by critical vortex excitation and the response of the structure to these loads are presented in this paper. Tower-like structures of circular cross-sections are considered. A proposed mathematical model of vortex excitation has been numerically implemented and a selfserving computer program was created for the purpose. This software, cooperating with the FEM system, allows for a simulation of a crosswind load and lateral response in real time, meaning that at each time step of the calculations the load is generated using information regarding displacements seen beforehand. A detailed description of the mathematical model is neglected in this paper, which is focused on numerical simulations. WAWS and AR methods are used in simulations.
PL
W pracy przedstawiono opis bezpośredniej symulacji obciążenia poprzecznego wiatrem powodowanego wzbudzeniem wirowym oraz odpowiedzi konstrukcji na to obciążenie. Analizowano konstrukcje wieżowe o kołowym przekroju poprzecznym (kominy stalowe, żelbetowe, wieże stalowe). Wyjaśniono podstawowe założenia modelu matematycznego obciążenia i jego implementacji numerycznej. W tym celu stworzono własny program komputerowy oparty na współpracy z komercyjnym systemem metody elementów skończonych, pozwalający na symulację obciążenia poprzecznego wzbudzeniem wirowym i odpowiedzi konstrukcji w czasie rzeczywistym. Na każdym kroku czasowym obliczeń, obciążenie poprzeczne jest generowane na podstawie informacji o przemieszczeniach konstrukcji uzyskanych z kroków poprzednich. W pracy pominięto dokładny opis modelu matematycznego i jego numerycznej implementacji, skupiając się na metodach symulacji. Wzbudzenie wirowe jest procesem losowym o charakterze wąsko lub szeroko pasmowym. Tak więc, do jego symulacji można wykorzystywać metody symulacji procesów losowych. W pracy rozpatrzono dwie: WAWS (weighted amplitude wave superposition) i AR (auto-regressive).
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.