Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Structural reliability analysis using fuzzy sets theory

100%

Huang H. Z.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2012

|

tom Vol. 14, No. 4

284-294

EN

Prediction of structural performance is a complex problem because of the existence of randomness and fuzziness in engineering practice. In this area, reliability analyses have been performed using probabilistic methods. This work investigates reliability analysis of structure involving fuzziness and randomness. In particular, the safety state of the structure is defined by a fuzzy state variable, fuzzy random allowable interval, or fuzzy random generalized strength. Because the membership function of the fuzzy safety state is the key to structural reliability analysis using the fuzzy sets theory, this work proposes useful methods to determine the membership functions and develops a structural reliability analysis method based on the fuzzy safety state. Several examples are provided to illustrate the proposed methods.

PL

Przewidywanie zachowania konstrukcji stanowi złożone zagadnienie ze względu na istnienie w praktyce inżynierskiej losowości i rozmytości. Na tym obszarze, analizy niezawodnościowe prowadzono dotąd przy pomocy metod probabilistycznych. W niniejszej pracy przedstawiono metodę niezawodnościowej analizy konstrukcji uwzględniającą rozmytość i losowość. Dokładniej, stan bezpieczeństwa konstrukcji określano za pomocą rozmytej zmiennej stanu, rozmytego losowego przedziału dozwolonego lub rozmytej losowej uogólnionej wytrzymałości. Ponieważ funkcja przynależności rozmytego stanu bezpieczeństwa stanowi klucz do niezawodnościowej analizy konstrukcji wykorzystującej teorię zbiorów rozmytych, w niniejszej pracy zaproponowano przydatne metody wyznaczania funkcji przynależności oraz opracowano metodę niezawodnościowej analizy konstrukcji opartą na rozmytym stanie bezpieczeństwa. Zaproponowane metody zilustrowano kilkoma przykładami.

2

Projektowanie niezawodnościowe z wykorzystaniem kilku strategii utrzymania

51%

Wang Z. , Huang H. Z. , Du X.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2009

|

tom nr 4

37-44

PL

Tradycyjna optymalizacja projektowania niezawodnościowego (RBDO) minimalizuje funkcję celu opisującą koszty w zależności od ograniczeń niezawodności. Ograniczenia niezawodności oparte są na modelach fizycznych, takich jak symulacja z wykorzystaniem metody elementów skończonych, których używa się do określania stanu komponentu lub systemu. Stąd niezawodność oznacza tu tzw. niezawodność fizyczną. Ograniczenia niezawodności są zazwyczaj statyczne i nie wyjaśniają problemów związanych z cyklem życia produktu. W niniejszej pracy zaproponowano kilka modeli optymalizacji projektowania niezawodnościowego wykorzystujących kilka strategii utrzymania. Koszt cyklu życia produktu w omawianych modelach został zminimalizowany przy jednoczesnym spełnieniu wymogów niezawodności i dostępności podczas cyklu życia produktu. Do obliczenia czasowo zależnej niezawodności wykorzystano metodę analizy niezawodności pierwszego rzędu (FORM). Możliwość praktycznego wykorzystania proponowanych modeli zilustrowano przykładem.

EN

Traditional reliability-based design optimization (RBDO) minimizes a cost-type objective function subject to reliability constraints. The reliability constraints are based on physical models, such as finite element simulation, which are used to specify the state of a component or a system. Hence the reliability is the so-called physical reliability. The reliability constraints are usually static without accounting for product lifecycle issues. In this work, several reliability-based design optimization models incorporating several maintenance policies are proposed. The product lifecycle cost is minimized while the constraints of product lifecycle reliability or availability are satisfied. The First Order Reliability Method (FORM) is employed to calculate the time dependent reliability. An engineering example is used to illustrate the proposed models.

3

Analiza funkcji opisującej koszty w dynamicznym projektowaniu w warunkach niepewności

51%

Du L. , Wang Z. , Huang H. Z.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2010

|

tom nr 2

17-20

PL

Dynamiczne projektowanie w warunkach niepewności uwzględniające problem cyklu życia staje się coraz bardziej atrakcyjnym podejściem w projektowaniu inżynieryjnym. Jednym z ważniejszych zadań jest obliczenie na etapie projektowania kosztu cyklu życia, który można wykorzystać jako funkcję celu lub jako ograniczenie. Koszt cyklu życia to suma wszystkich kosztów poniesionych podczas cyklu życia produktu, wliczając w to koszty projektu, rozwoju, produkcji, eksploatacji, obsługi, wspomagania obsługi oraz likwidacji. W artykule analizujemy kilka modeli kosztu cyklu życia i ilustrujemy ich zastosowania. Następnie, biorąc pod uwagę modele kosztu cyklu życia, budujemy modele projektowania zorientowanego na niezawodność (design-for-reliability models), projektowania w granicach zadanej niezawodności (design-to-reliability models) oraz projektowania odpornego (robust design model). Modele te, poprzez uwzględnienie problemów związanych z cyklem życia, mogą pomagać inżynierom w przygotowaniu niezawodnych i odpornych projektów produktów bądź systemów.

EN

Dynamic design under uncertainty considering lifecycle issue has become more and more attractive in the engineering design. One of more important task is to calculate the life cycle cost in the design, which used as objective function or constraints. Life cycle cost is the total cost incurred in the life cycle of a product, including design, development, production, operation, maintenance, support and disposal cost. In this paper, we analyze several life cycle cost models and illustrate their applications. Then we build dynamic design-for-reliability, design-to-reliability and robust design models by considering the life cycle cost models. These models can help engineers to make a reliable and robust design for a product or system by considering the life cycle issues.

4

Hybrydowy algorytm wzajemnej entropii do oceny niezawodności systemów typu konfiguracja-redundancja

51%

Wang G. B. , Huang H. Z. , Sun L. S.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2009

|

tom nr 3

4-13

PL

Stosowane w praktyce inżynieryjnej różnorakie redundancje zwiększają dostępność danego systemu zarazem powiększając jego złożoność, co czyni niepewnymi ocenę niezawodności i wykrywanie uszkodzeń komponentów systemu. Wobec powyższego, poddano badaniom system typu konfguracja-redundancja oraz sformułowano jego funkcję niezawodności. Kiedy niedostępna jest wiedza na temat poprzednich uszkodzeń komponentów systemu, problem uszkodzeń systemu ma charakter problemu stochastycznego. Tymczasem, aby wyeliminować niepewność systemu, konieczne jest wykrycie uszkodzeń w serii komponentów. Zaproponowano model przewidywanej najkrótszej ścieżki oraz model wykrywania uszkodzeń mające służyć optymalizacji niezawodności. Metodę wzajemnej entropii wykorzystano jako algorytm heurystyczny do oceny niezawodności systemu i wykrywania uszkodzeń komponentów. Zastosowane stochastyczne podejście do generowania próbek umożliwia otrzymanie ważnych próbek. W celu poprawienia wydajności obliczeniowej, stworzono hybrydowy algorytm wzajemnej entropii, który łączy w sobie stochastyczne podejście do generowania próbek i metodę wzajemnej entropii. Wyniki numeryczne wskazują na potencjalną poprawę alokacji niezawodności złożonych systemów, która prowadziłaby do jak najlepszego działania wszystkich komponentów systemu.

EN

Engineering practices with various redundancies increase the availability of a system as well as complexity which bring the uncertainty of reliability estimation and failure detection of system components. Under such conditions, a confi gurationredundancy system is studied and the reliability function of the system is formulated. When no prior failure of system components is available, failure problem of system is a stochastic shortest path problem. Meanwhile to eliminate the uncertainty of system, it is necessary to detect failures series of components. The expected shortest path model and failure detecting model are proposed for system reliability optimization. The Cross-Entropy (CE) method is applied as a heuristic algorithm to estimate the system reliability and detect the failure of components. A stochastic sample generating approach is designed to obtain some valid samples. In order to improve the effi ciency of computing, a hybrid CE algorithm which combines the stochastic sample generating approach and the CE method is developed. Numerical results indicate potential improvements in reliability allocation of complex systems that would lead to the best performances of all system components.

5

Zastosowanie metody dekompozycji hierarchicznej do alokacji niezawodności w dużych systemach

51%

Zhang X. L. , Huang H. Z. , Liu Y.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2009

|

tom nr 3

32-37

PL

Niezawodność stała się w ostatnich latach ważkim problemem, zwłaszcza w odniesieniu do dużych systemów składających się z wielu podsystemów, modułów i komponentów. Dążenie do osiągania niezawodności już na etapie projektu sprawiło, że coraz więcej uwagi zwraca się na alokację niezawodności. Jednakże poszukiwanie optymalnego programu alokacji niezawodności dla systemu o dużej liczbie podsystemów i części składowych nie jest sprawą prostą i problem ten należy do klasy problemów trudnych. Przeprowadzono wiele prac badających przydatność wydajnych obliczeniowo metod, np., algorytmu dokładnego, algorytmu heurystycznego czy algorytmu meta-heurystycznego, itp., do optymalizacji alokacji niezawodności systemu złożonego. I chociaż zaproponowane w dotychczasowych badaniach metody sprawdzają się w przypadku systemów składających się z umiarkowanej liczby elementów składowych, to wciąż jednak ciąży na nich "przekleństwo wymiarowości," które nie pozwala na ich łączenie w przypadku systemów składających się z dziesiątek/setek podsystemów i części składowych jakie znajdują zastosowanie w inżynierii przemysłowej. Aby zminimalizować ten niedostatek, zaproponowano strategię dekompozycji, w której problem alokacji niezawodności dla systemu o dużej liczbie komponentów jest rozkładany na zespół mniejszych, skoordynowanych podproblemów, które dają się rozwiązać w sposób obliczeniowo wydajny za pomocą tradycyjnego algorytmu optymalizacyjnego. W niniejszej pracy zastosowano metodę kaskadowania celów, jako wydajną metodę dekompozycji hierarchicznej, której użyto do rozkładu problemu alokacji niezawodności dużego systemu na zespół hierarchicznie uporządkowanych problemów optymalizacyjnych zgodnie z konfiguracją systemu. Wydajność i efektywność proponowanej metody ilustruje przykład numeryczny oraz studia porównawcze.

EN

Reliability has become a great concern in recent years, especially for large system consisting of a large number of subsystems, modules and components. To achieve the reliability goal in design stage, reliability allocation, a method to apportion the system target reliability amongst subsystems and components in a well-balanced way, has since received increasing attention. However, seeking the optimal reliability allocation scheme for a system with bunch of subsystems and components is not straightforward, and it is known as an NPhard problem. An abundance of work has been carried out to investigate the computational effi cient methods, e.g. exact algorithm, heuristic algorithm and meta-heuristic algorithm etc., to handle the optimization of reliability allocation for the complex system. Even though the proposed methods in past research work well for system consisting of a moderate set of components, they will still suffer "curse of dimensionality" and be impossible to converge if the system consisting of tens/hundreds of subsystems and components which maybe exist in industrial engineering. To mitigate the defi ciency, a decomposition strategy is proposed, in which the reliability allocation problem for the system with a large number of components is decomposed into a set of smaller, coordinated sub-problems which can be solved via traditional optimization algorithm in an computational effi cient manner. Target cascading method, as an effi cient hierarchical decomposition method, is employed in this paper to decompose the large system reliability allocation problem into a set of hierarchical optimization problems in according with the system confi guration. To illustrate the effi ciency and effectiveness of the proposed method, a numerical example is presented, as well as some comparative studies.

6

Udoskonalona metoda dopasowywania krzywych do danych niezawodnościowych uwzględniająca różnice między próbkami

45%

Sun R. , Peng W. W. , Huang H. Z. , Ling D. L. , Yang J.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2012

|

tom Vol. 14, No. 1

62-71

PL

W praktyce inżynieryjnej stykamy się z problemem wykorzystania zgromadzonych danych do oceny maszyn lub sprzętu. Dopasowywanie krzywych to metoda powszechnie używana do rozwiązywania tego typu problemów. W procedurze tej szeroko stosuje się metodę najmniejszych kwadratów. Jeżeli dane wejściowe dopasowywane krzywą można pogrupować tak by tworzyły oddzielne próbki, a różnice między próbkami w sposób oczywisty odzwierciedlają pewną właściwość dotyczącą gromadzenia danych, której nie można pominąć, to konwencjonalna metoda dopasowywania krzywych nie pozwala na analizę takich danych wejściowych. Aby przezwyciężyć to ograniczenie, przedstawiamy udoskonaloną metodę dopasowywania krzywych. Poprzez analizę danych wejściowych, możemy określić związek pomiędzy położeniem próbki a czynnikiem ważonym w dopasowaniu krzywej oraz wykorzystać czynniki ważone przy dopasowywaniu krzywej. Aby osiągnąć jak najdokładniejsze przybliżenie do krzywej rzeczywistej wprowadziliśmy procedurę iteratywną modyfikującą czynniki ważone. Zastosowanie zaproponowanej metody zilustrowano na przykładzie danych z badań niezawodnościowych.

EN

In engineering practice, we face a problem of using some collected data to evaluate a kind of machine or equipment. Curve fitting is a common method to solve this problem. Least square method is wildly applied in this procedure. If the source data of curve fitting can be grouped in samples and the distinction of samples obviously express some character in source data collecting which cannot be ignored. Conventional curve fitting method cannot handle these source data. To deal with this disadvantage, we introduce an improved curve fitting method. Through source data analysis, we can find out the relationship between sample location and weight factor in curve fitting, and use these weight factors for curve fitting. To approach the true curve, we introduce an iterative procedure to modify the weight factors. An engineering example is given to illustrate this proposed method.

7

Convex sublattice based reliability theory

45%

Pang Y. , Huang H. Z. , He L. , Wang Z. , Xiao N. C.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2011

|

tom nr 3

56-61

EN

Classical probability theory has been widely used in reliability analysis; however, it is hard to handle when the system is lack of` adequate and sufficient data. Nowadays, alternative approaches such as possibility theory and fuzzy set theory have also been proposed to analyze vagueness and epistemic uncertainty regarding reliability aspects of complex and large systems. The model presented in this paper is based upon possibility theory and multistate assumption. Convex sublattice is addressed on congruence relation regarding the complete lattice of structure functions. The relations between the equivalence classes on the congruence relation and the set of all structure functions are established. Furthermore, important reliability bounds can be derived under the notion of convex sublattice. Finally, a numerical example is given to illustrate the results.

PL

Klasyczna teoria prawdopodobieństwa ma szerokie zastosowanie w analizie niezawodności, jednak trudno jest się nią posługiwać, kiedy brak jest wystarczających i odpowiednich danych na temat systemu. Obecnie, proponuje się alternatywne podejścia, takie jak teoria możliwości czy teoria zbiorów rozmytych, za pomocą których można analizować niepewność epistemiczną oraz nieostrość w odniesieniu do aspektów niezawodności złożonych i dużych systemów. Model przedstawiony w niniejszym artykule oparto na teorii możliwości oraz na założeniu wielostanowości. Podkratę wklęsłą opisano na relacji kongruencji, odnoszącej się do całej kraty funkcji struktury. Ustalono relacje pomiędzy klasami równoważności na relacji kongruencji a zbiorem wszystkich funkcji struktury. Ponadto posługując się pojęciem podkraty wypukłej można wyprowadzać istotne kresy niezawodności. Wyniki zilustrowano przykładem numerycznym.

8

Fault tree analysis of train rear-end collision accident considering common cause failure

45%

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

Eksploatacja i Niezawodność

|

2013

|

tom Vol. 15, no. 4

403--408

EN

Along with the development of modern design technology and the increasing complication of modern engineering systems, component dependency has become a universal phenomenon during the failure analysis of systems. Ignoring the dependency among the failure behaviors of system components may lead to a huge error or even yield faulty results. In this paper, three types of models and two kinds of modeling methods are introduced for solving the common cause failure issues. The fault tree model of the train rear-end collision accident has been proposed based on the explicit modeling method. The probability of occurrence of the train rear-end collision accident is calculated using the square root model. The result shows that common cause failure has significant influences on the system reliability.

PL

Wraz z rozwojem nowoczesnych technologii projektowania i rosnącej komplikacji nowoczesnych systemów inżynierskich, zależność między komponentami stała się zjawiskiem powszechnym w analizie uszkodzeń systemów. Ignorowanie zależności między zachowaniami uszkodzeniowymi komponentów systemu może doprowadzić do ogromnego błędu, a nawet dać całkowicie błędne wyniki. W niniejszej pracy, przedstawiono trzy typy modeli i dwa rodzaje metod modelowania służących do rozwiązywania typowych problemów związanych z uszkodzeniami spowodowanymi wspólną przyczyną. Zaproponowano model drzewa uszkodzeń dla kolizji tylnej części składu pociągu w oparciu o metodę modelowania bezpośredniego. Prawdopodobieństwo wystąpienia kolizji tylnej części składu pociągu obliczono przy użyciu modelu pierwiastka kwadratowego. Wynik pokazuje, że uszkodzenie spowodowane wspólną przyczyną ma znaczący wpływ na niezawodność systemu.

9

Reliability analysis of multi-state system with common cause failure based on bayesian networks

45%

Mi J. , Li Y. , Huang H. Z. , Liu Y. , Zhang X. L.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2013

|

tom Vol. 15, no. 2

169-175

EN

Taking account of the influence of common cause failure (CCF) to system reliability and the widespread presence of multi-state system (MSS) in engineering practices, a method for reliability modeling and assessment of a multi-state system with common cause failure is proposed by taking the advantage of graphic representation and uncertainty reasoning of Bayesian Network (BN). The model is applied to a two-axis positioning mechanism transmission system to demonstrate its effectiveness and capability for directly calculating the system reliability on the basis of multi-state probabilities of components. Firstly, the reliability block diagram is built according to the hierarchy of structure and function of multi-state system. Then, the traditional Bayesian Networks model of the transmission system is constructed based on the reliability block diagram, failure logic between components and the failure probability distribution of them. In this paper, the β-factor model is used to analyze the CCF of the transmission system, and a new Bayesian network combining with CCF is established following by the implementation of reliability analysis. Finally, the comparison between the proposed method and the one without considering CCF is made to verify the efficiency and accuracy of the proposed method.

PL

Uwzględniając wpływ uszkodzeń spowodowanych wspólną przyczyną (CCF) na niezawodność systemów oraz powszechne występowanie w praktyce inżynierskiej systemów wielostanowych (MSS), zaproponowano metodę modelowania i oceny niezawodności systemu wielostanowego z uszkodzeniem spowodowanym wspólną przyczyną, która wykorzystuje reprezentację graficzną sieci Bayesa (BN) i oparte na nich wnioskowanie przybliżone. Model zastosowano do analizy układu przenoszenia napędu dwu-osiowego mechanizmu pozycjonowania. Zbadano w ten sposób skuteczność modelu oraz możliwość wykorzystania go do bezpośredniego obliczania niezawodności systemu na podstawie wielostanowych prawdopodobieństw elementów składowych. W pierwszej kolejności stworzono schemat blokowy niezawodności uwzględniający hierarchię struktury i funkcji badanego systemu wielostanowego. Następnie, w oparciu o schemat blokowy niezawodności, logikę uszkodzeń komponentów oraz rozkład prawdopodobieństwa uszkodzeń tych komponentów, skonstruowano tradycyjny model bayesowski układu przenoszenia napędu. W niniejszej pracy wykorzystano model współczynnika β do analizy CCF układu przenoszenia napędu oraz opracowano nową sieć Bayesa uwzględniającą CCF, po czym przeprowadzono na ich podstawie analizę niezawodności. Skuteczność i dokładność proponowanej metody sprawdzono poprzez porównanie jej z metodą nie wykorzystującą CCF.

10

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

45%

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

Eksploatacja i Niezawodność

|

2013

|

tom 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.

11

Joint optimization of redundancy and maintenance staff allocation for multi-state series-parallel systems

45%

Liu Y. , Huang H. Z. , Wang Z. , Li Y. F. , Zhang X. L.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2012

|

tom Vol. 14, No. 4

312-318

EN

Multi-state system (MSS), as a kind of complex system consisting of elements with different performance levels, widely exists in engineering practices. In this paper, redundancy and maintenance staff allocation problems for repairable MSS with series-parallel configuration are considered simultaneously. The traditional redundancy allocation problem (RAP) for MSS always assumes that maintenance resources are unlimited. However in many practical situations, maintenance resources are limited due to the budget and/or time. To maximize the system availability under a certain demand, there are two feasible ways: (1) designing an optimal system configuration with available elements, and (2) allocating more maintenance staffs to reduce waiting time for repair. With the assistance of Markov queue model, the availabilities of identical version elements with the pre-assigned number of maintenance staffs can be evaluated. The universal generation function (UGF) is employed to assess the availability of entire MSS under a certain demand. Two optimization formulas considering the limited maintenance resources are proposed. One regards the limitation of maintenance resources as a constraint, and the other considers minimizing the total system cost including both the system elements and maintenance staff fees. The system redundancy and staffs allocation strategies are jointly optimized under required availability. A numerical case is presented to illustrate the efficiency of the proposed models. The Firefly Algorithm (FA), which is a recently developed metaheuristic optimization algorithm, is employed to seek the global optimal strategy.

PL

Systemy wielostanowe (multi-state systems, MSS), stanowiące typ złożonych systemów zbudowanych z elementów o różnym poziomie wydajności, znajdują szerokie zastosowanie w praktyce inżynierskiej. W prezentowanej pracy podjęto rozważania łączące zagadnienia alokacji nadmiarowości oraz alokacji pracowników służb utrzymania ruchu w naprawialnych systemach MSS o konfiguracji szeregowo-równoległej. Tradycyjnie ujmowane zagadnienie alokacji nadmiarowości (redundancy allocation problem, RAP) w systemach MSS zawsze zakłada, że środki obsługi są nieograniczone. Jednakże w wielu sytuacjach praktycznych, środki obsługi mogą być ograniczone budżetem i/lub czasem. Istnieją dwa możliwe sposoby maksymalizacji gotowości systemu przy określonym zapotrzebowaniu użytkowników: (1) zaprojektowanie optymalnej konfiguracji systemu z wykorzystaniem dostępnych elementów oraz (2) alokowanie większej liczby pracowników obsługi w celu zmniejszenia czasu oczekiwania na naprawę. Dostępność jednakowych wersji elementów przy wcześniej określonej liczbie pracowników obsługi oceniano za pomocą modelu kolejek Markowa. Uniwersalną funkcję generacyjną (UGF) wykorzystano do oceny gotowości całego systemu MSS przy określonym zapotrzebowaniu. Zaproponowano dwa równania optymalizacyjne uwzględniające ograniczone środki obsługi. W jednym z nich ograniczoność środków obsługi potraktowano jako ograniczenie (constraint), natomiast drugie równanie dotyczyło minimalizacji całkowitych kosztów systemu włącznie z kosztami elementów systemu oraz płacą pracowników służb utrzymania ruchu. Strategie alokacji nadmiarowości systemu oraz alokacji pracowników poddano jednoczesnej optymalizacji z uwzględnieniem wymaganej gotowości. Wydajność proponowanych modeli zilustrowano przykładem numerycznym. Poszukiwania optymalnej strategii globalnej prowadzono przy pomocy niedawno opracowanego metaheurystycznego algorytmu optymalizacyjnego znanego jako algorytm świetlika (Firefly Algorithm, FA).

12

Posybilistyczna analiza niezawodnościowa systemu naprawialnego z pominiętym lub opóźnionym efektem uszkodzenia

45%

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

Eksploatacja i Niezawodność

|

2012

|

tom Vol. 14, No. 3

195-202

PL

Przy rozwiązywaniu problemów praktycznych w inżynierii przemysłowej można czasami pominąć bądź opóźnić efekt uszkodzenia jeśli ma on niewielki wpływ na system. Ściślej, wiodące cechy systemu można opisać w następujący sposób: 1) jeżeli czas naprawy jest wystarczająco krótki (krótszy niż pewna wartość progowa), tak iż nie ma on wpływu na działanie systemu, to można pominąć negatywny efekt uszkodzenia systemu. Przy takim czasie naprawy można uznać że system nie przerwał działania. Nazywa się go wtedy systemem z pominięciem czasu naprawy (pominięty efekt uszkodzenia). 2) Jeżeli czas naprawy jest dłuższy niż dana wartość progowa i efekt uszkodzenia staje się w końcu odczuwalny, to uznajemy, że system pozostawał aktywny od początkowego etapu naprawy aż do momentu, w którym został przekroczony próg czasu naprawy. Nazywa się go wtedy systemem z opóźnionym efektem uszkodzenia. W oparciu o powyższe dwie charakterystyki, wprowadzono w prezentowanej pracy model systemu naprawialnego. Omówiono dwa scenariusze, w których, odpowiednio, przyjęto, że wartość progowa jest wartością stałą lub nieujemną zmienną losową. Sformułowano wskaźniki niezawodnościowe, takie jak posybilistyczna gotowość chwilowa, dla systemu z pominiętym lub opóźnionym efektem uszkodzenia.

EN

Within the practical problems in industrial engineering, the failure effect sometimes can be omitted or delayed if it has less effect on the system. In detail, the prominent features of the system can be described as follows: 1) if a repair time is sufficiently short (less than some threshold value) that does not affect the system operation, i.e. the pessimistic effect of system failure could be ignored. The system can be considered as operating during this repair time. It is called the system with repair time omission (failure effect omitted). 2) if a repair time is longer than the given threshold value and the failure effect is finally suffered. Then the system can be considered to remain operating from the initial stage of the repair till the end of the repair threshold. It is called the system with delayed failure effect. Based on the above two characteristics, model for the related repairable system is introduced in this paper. Two scenarios are discussed where the threshold value is regarded as a constant and non-negative random variable, respectively. Reliability indices such as instantaneous possibilistic availability are formulated for the system with failure effect omitted or delayed.

13

Analiza niezawodnościowa mechanicznego elementu wibracyjnego z wykorzystaniem teorii zbiorów rozmytych

45%

Wu W. , Huang H. Z. , Wang Z. L. , Li Y. F. , Pang Y.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2012

|

tom Vol. 14, No. 2

130-134

PL

Tradycyjna analiza niezawodnościowa wibracyjnego elementu mechanicznego bierze pod uwagę jedynie losowość drgań, rzadko zaś wyjaśnia mogącą występować rozmytość. Taka analiza nie odpowiada zatem praktyce inżynierskiej. Opierając się na teorii drgań mechanicznych, w niniejszym artykule zaproponowano nowatorskie podejście w ramach teorii rozmytej niezawodności, które łączy rozmytą ocenę kompleksową oraz teorię zbiorów rozmytych. Rozmytej oceny kompleksowej użyto do optymalizacji rozmytych czynników analizy niezawodnościowej elementu wibracyjnego. W celu porównania efektywności proponowanego podejścia z efektywnością podejścia tradycyjnego przedstawiono dwa przykłady z dziedziny inżynierii. Wyniki pokazują, że proponowane podejście jest lepsze od tradycyjnego ze względu na możliwość objęcia w problemach inżynierskich czynników rozmytych.

EN

The conventional reliability analysis of mechanical vibration component only considers the randomness of vibration but rarely for the fuzziness that may exist. It is therefore difficult to be consistent with the engineering practices. Based on the mechanical vibration theory, a novel fuzzy reliability approach by integrating the fuzzy comprehensive evaluation and fuzzy set theory is proposed in this paper. The fuzzy comprehensive evaluation is used to optimize the fuzzy factors of the reliability analysis of vibration component. With the aim of comparing the performance of the proposed approach with the conventional approach, two engineering examples are presented. The results demonstrate that the proposed approach is better than the conventional approach for its capability of covering fuzzy factors in the engineering problems.

14

Metoda analizy niepewności oparta na połączeniu zasady maksymalnej entropii i metody oceny punktowej

45%

Zhang X. L. , Huang H. Z. , Wang Z. L. , Xiao N. C. , Li Y. F.

Eksploatacja i Niezawodność

|

2012

|

tom Vol. 14, No. 2

114-119

PL

Niepewność jest nieodłącznym elementem procesów projektowania produktu. Dlatego też podejmowanie niezawodnych decyzji wymaga analizy niepewności, która uwzględniałaby wszystkie rodzaje niepewności. W praktyce inżynierskiej, z powodu niepełnej wiedzy, wyznaczenie rozkładu niektórych zmiennych projektowych nie jest możliwe. Co więcej, funkcja stanu granicznego jest wysoce nieliniowa, co sprawia, że do poprawnego obliczenia prawdopodobieństwa uszkodzenia potrzebna jest znajomość momentów wyższych rzędów tej funkcji. W niniejszej pracy zaproponowano metodę analizy niepewności łączącą zasadę maksymalnej entropii z metodą bootstrapową. W pierwszej części pracy wykorzystano metodę bootstrapową do obliczenia przedziałów ufności czterech pierwszych momentów dla zmiennych losowych typu mieszanego oraz zmiennych z próby. Następnie, wyznaczono momenty wyższych rzędów funkcji stanu granicznego przy użyciu metody redukcji wymiarów. Po trzecie, w celu obliczenia funkcji gęstości prawdopodobieństwa (PDF) oraz dystrybuanty (CDF) funkcji stanu granicznego, sformułowano model optymalizacji oparty na zasadzie maksymalnej entropii. Proponowana metoda nie wymaga założenia znajomości rozkładów zmiennych losowych ani obliczania wrażliwości dla funkcji stanu granicznego w odniesieniu do najbardziej prawdopodobnego punktu awarii. W końcowej części artykułu porównano na podstawie przykładów numerycznych wyniki otrzymane za pomocą proponowanej metody oraz symulacji Monte Carlo (MCS).

EN

Uncertainty is inevitable in product design processes. Therefore, to make reliable decisions, uncertainty analysis incorporating all kinds of uncertainty is needed. In engineering practice, due to the incomplete knowledge, the distribution of some design variables can not be determined. Furthermore, the performance function is highly nonlinear, therefore, the high order moments of the performance function are needed to calculate the probability of failure accurately. In this paper, an uncertainty analysis method combining the maximum entropy principle and the bootstrapping method is proposed. Firstly, the bootstrapping method is used to calculate the confidence intervals of the first four moments for mixed random variables and sample variables. Secondly, the high order moments of limit state functions are estimated using the reduced dimension method. Thirdly, to calculate the probability density function (PDF) and cumulative distribution function (CDF) of the limit state functions, an optimization model based on the maximum entropy principle is formulated. In the proposed method, the assumptions that the distribution of the random variables are known and the calculation of the sensitivity for limit state function with respect to the Most Probable Point (MPP) are avoided. Finally, comparisons of results from the proposed methods and the MCS method are presented and discussed with numerical examples.

15

Nowa metoda analizy drzewa uszkodzeń: rozmyta analiza dynamicznego drzewa uszkodzeń

45%

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

Eksploatacja i Niezawodność

|

2012

|

tom 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.