Врахування помилок перемикального пристрою для системи із ковзним резервуванням на основі динамічного дерева відмов
DOI:
https://doi.org/10.15587/2312-8372.2018.140535Ключові слова:
модель надійності, динамічне дерево відмов, ковзне резервування, перемикальний пристрій.Анотація
Об'єктом дослідження є невідновлювана система з однократним ковзним резервуванням. Така система складається із двох основних підсистем, однієї резервної та двох перемикальних пристроїв. Поки обидві основні підсистеми працездатні, резервна підсистема перебуває у ненавантаженому стані. Резервна система призначена для заміни будь-якої основної підсистеми після її відмови. Перемикальні пристрої комутують основні підсистеми із резервною. В ході аудиту виявлено, що перемикальні пристрої допускають помилки. Зокрема помилку першого роду, тобто перемикаються завчасно, та помилку другого роду, тобто пропускають момент перемикання. Це знижує надійність системи та веде до недовикористання закладеного в неї ресурсу.
Запропоновано підхід, який кількісно враховує вплив помилок першого та другого роду на ймовірність безвідмовної роботи досліджуваної системи під час її проектування. Підхід складається з двох етапів. На першому етапі надійність системи математично описується динамічним деревом відмов. На другому етапі на основі дерева відмов формується марковська модель. Застосовуючи її, можна обчислити ймовірнісні характеристики системи.
Отриманим результатом є математична залежність між ймовірністю безвідмовної роботи системи та параметрами елементів системи. Зокрема, параметрами напрацювання до відмови основних та резервних підсистем, а також параметрами перемикальних пристроїв, які відповідають помилкам першого та другого роду. Формою представлення отриманих результатів для кінцевого користувача є програмний продукт, який автоматизовано генерує сімейство графіків для оцінювання надійності. Ігнорування помилок перемикальних пристроїв під час проектування систем знижує їх фактичну надійність, призводить до недовикористання ресурсів резервних елементів, а також збільшує ймовірність аварійних ситуацій.
Використання більш точної математичної моделі дає можливість контролювати помилки перемикальних пристроїв під час проектування системи. Результати моделювання будуть корисні для вибору параметрів перемикальних пристроїв.
Посилання
- Stefanovych, T., Shcherbovskykh, S. (2017). Taking into account type I and II errors of switching device for system with 2-out-of-3 redundancy. Information extraction and processing, 45 (121), 56–62.
- Zhang, P., Chan, K. W. (2012). Reliability Evaluation of Phasor Measurement Unit Using Monte Carlo Dynamic Fault Tree Method. IEEE Transactions on Smart Grid, 3 (3), 1235–1243. doi: http://doi.org/10.1109/tsg.2011.2180937
- Shcherbovskykh, S.,, Lozynsky, O., Marushchak, Y. (2011). Failure Intensity determination for system with standby doubling. Przeglad Elektrotechniczny, 87 (5), 160–162.
- Lin, Y.-H., Li, Y.-F., Zio, E. (2016). A Reliability Assessment Framework for Systems With Degradation Dependency by Combining Binary Decision Diagrams and Monte Carlo Simulation. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics: Systems, 46 (11), 1556–1564. doi: http://doi.org/10.1109/tsmc.2015.2500020
- Shcherbovskykh, S., Spodyniuk, N., Stefanovych, T., Zhelykh, V., Shepitchak, V. (2016). Development of a reliability model to analyse the causes of a poultry module failure. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4 (3 (82)), 4–9. doi: http://doi.org/10.15587/1729-4061.2016.73354
- Shcherbovskykh, S., Stefanovych, T. (2015). Reliability model developing for protective fittings taking into account load-sharing effect. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (3 (73)), 37–44. doi: http://doi.org/10.15587/1729-4061.2015.35951
- Volk, M., Junges, S., Katoen, J.-P. (2018). Fast Dynamic Fault Tree Analysis by Model Checking Techniques. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 14 (1), 370–379. doi: http://doi.org/10.1109/tii.2017.2710316
- Yuchang, M. (2014.) A Multiple-Valued Decision-Diagram-Based Approach to Solve Dynamic Fault Trees. IEEE Transactions on Reliability, 63 (1), 81–93. doi: http://doi.org/10.1109/tr.2014.2299674
- Zhou, Z., Zhang, Q. (2017) Model Event/Fault Trees With Dynamic Uncertain Causality Graph for Better Probabilistic Safety Assessment. IEEE Transactions on Reliability, 66 (1), 178–188. doi: http://doi.org/10.1109/tr.2017.2647845
- Xing, L., Morrissette, B. A., Dugan, J. B. (2014). Combinatorial Reliability Analysis of Imperfect Coverage Systems Subject to Functional Dependence. IEEE Transactions on Reliability, 63 (1), 367–382. doi: http://doi.org/10.1109/tr.2014.2299431
- Zhu, P., Han, J., Liu, L., Lombardi, F. (2015). Stochastic Approach for the Analysis of Dynamic Fault Trees With Spare Gates Under Probabilistic Common Cause Failures. IEEE Transactions on Reliability, 64 (3), 878–892. doi: http://doi.org/10.1109/tr.2015.2419214
- Zhu, P., Han, J., Liu, L., Zuo, M. J. (2014). A Stochastic Approach for the Analysis of Fault Trees With Priority AND Gates. IEEE Transactions on Reliability, 63 (2), 480–494. doi: http://doi.org/10.1109/tr.2014.2313796
- Zhu, P., Guo, Y., Lombardi, F., Han, J. (2017). Approximate reliability of multi-state two-terminal networks by stochastic analysis. IET Networks, 6 (5), 116–124. doi: http://doi.org/10.1049/iet-net.2017.0033
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2018 Tetyana Stefanovych, Serhiy Shcherbovskykh
Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.
