بهینه‌سازی مسئله چند ‌هدفه تخصیص افزونگی و قابلیت اطمینان در سیستم‌های چند‌ وضعیته سری- موازی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 ایران-سنندج- دانشگاه کردستان- دانشکده مهندسی- گروه صنایع

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد گروه مهندسی صنایع دانشگاه کردستان0

چکیده

این مقاله به بررسی مسئله قابلیت اطمینان و تخصیص افزونگی چند هدفه برای سیستم‌های چند وضعیته سری- موازی می‌پردازد. از این رو مدل ریاضی مناسبی به منظور بیشینه‌سازی دسترسی‌پذیری سیستم و کمینه‌سازی هزینه‌‌های طراحی مربوطه با در نظر گرفتن محدودیت‌های بودجه و وزن فیزیکی سیستم پیشنهاد شده است. به منظور تخمین دسترسی‌پذیری سیستم چند وضعیته، از روش تابع مولد عمومی که به عنوان روشی کارامد جهت محاسبه قابلیت‌اطمینان و دسترسی‌پذیری سیستم‌های چند وضعیته مطرح است، استفاده شده است. پس از حل مدل ریاضی به روش اپسیلون محدودیت، به منظور بهینه‌سازی همزمان دو تابع هدف و تولید جواب‌های پارتویی  مدل ریاضی مسئله در ابعاد بزرگتر، نسخه دوم الگوریتم فراابتکاری ژنتیک با مرتب‌سازی نامغلوب توسعه داده شده است. در خاتمه برای ارزیابی کارایی الگوریتم حل پیشنهادی، تعدادی مسئله نمونه در ابعاد مختلف تولید و حل شده است. نتایج حاصل از الگوریتم فراابتکاری با نتایج به دست آمده از حل مدل ریاضی به روش اپسیلون محدودیت توسط آزمون تی مقایسه شده که حاکی از کارایی الگوریتم حل پیشنهادی می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Multi-objective problem optimization of redundancy allocation and reliability in series-parallel multi-state systems

نویسندگان [English]

  • hiva farughi 1
  • zahra solgi 2
1 Iran - Sanandaj - University of Kurdistan - Faculty of Engineering - Department of Industry
2 Graduated from Kurdistan University, Department of Industrial Engineering
چکیده [English]

This paper examines the issue of reliability and multi-objective redundancy allocation for series-parallel multi-state systems. Therefore, a suitable mathematical model is proposed in order to maximize the accessibility of the system and minimize the relevant design costs by considering the budget constraints and the physical weight of the system. In order to estimate the accessibility of a multi-state system, the general generator function method has been used, which is an efficient method for calculating the reliability and accessibility of multi-state systems. After solving the mathematical model by the Epsilon constraint method, in order to simultaneously optimize the two objective functions and generate partial solutions of the mathematical model of the problem on a larger scale, the second version of the genetic metaheuristic algorithm with unfavorable sorting has been developed. Finally, to evaluate the performance of the proposed solution algorithm, a number of sample problems in different dimensions have been generated and solved. The results of the meta-heuristic algorithm are compared with the results obtained from solving the mathematical model by the Epsilon constraint method by t-test, which indicates the efficiency of the proposed solution algorithm.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Surplus allocation and reliability
  • Multi-state systems
  • accessibility
  • General generator function
  • Genetic algorithm with unfavorable sorting
[1] Murchland, J. (1975). Fundamental concepts and relations for reliability analysis of multi state systems  reliability and fault tree analysis, in reliability and fault  tree analysis, eds. R. Bartow, J. Fussell, and N. Singpurwalla, Philadelphia: SIAM, pp. 581–618.
 [2] Ushakov I.(1986). Universal generating function, Soviet J. Comput. Systems Sci, 24(5):118–29.
[3] Ding Y, Lisniaski A.( 2008). Fuzzy universal generating function for multi-state system reliability assessment. Fuzzy Sets Syst,159:307–24
 [4] Kuo, W., Wan, R. (2007). Recent advances in optimal reliability allocation. IEEE Trans Syst Man Cybern Part A: Syst Hum,37:143–56.
[5] Ouzineb M., Nourelfath, M., &  Gendreau, M. (2008). Tabu search for the redundancy allocation problem of homogenous series–parallel multi-state systems. Reliab Eng Syst Saf, 93:1257–72.
[6] Li, Ch.Y., Chen, X., Yi, X.Sh., &  Tao, J.Y. (2010). Heterogeneous redundancy optimization for multi-state series–parallel systems subject to common cause failures. Reliability Engineering and System Safety, 95:202–207.
[7] Sharma,V.K., Agarwal, M., & Sen, K. (2011). Reliability evaluation and optimal design in heterogeneous multi-state series-parallel systems. Information Sciences, 181:362–378.
[8] Hsieh, T.J.,Yeh, W.Ch. (2012). Penalty guided bees search for redundancy allocation problems with a mix of components in series–parallel systems. Computers & Operations Research, 39:2688–2704.
 [9] Zoulfaghari, H., Hamadani, A.Z., & AboueiArdakan,  M. (2013). Bi-objective redundancy allocation problem for a system with mixed repairable and non-repairable components. ISA Transactions, pp.1-8.
 [10] Garg, H.,  Sharma, S.P.(2013). Multi-objective reliability-redundancy allocation problem using particle swarm optimization. Computers & Industrial Engineering, Vol. 64, pp. 247–255.
 [11] Ardakan, M. A., Hamadani, A. Z., & Alinaghian, M. (2015). Optimizing bi-objective redundancy allocation problem with a mixed redundancy strategy. ISA transactions, 55, 116-128.
 [12] Abouei Ardakan, M., Sima, M., & Zeinal Hamadani,
A., & Coit, D. W. (2016). A novel strategy for redundant components in reliability--redundancy allocation problems. IIE Transactions, 48(11), 1043-1057.
[13] Ardakan, M. A., & Hamadani, A. Z. (2014). Reliability optimization of series–parallel systems with mixed redundancy strategy in subsystems. Reliability Engineering & System Safety, 130,132-139.
[14] Kim, H., & Kim, P. (2017). Reliability–redundancy allocation problem considering optimal redundancy strategy using parallel genetic algorithm. Reliability Engineering & System Safety, 159, 153-160.
[15] Abouei Ardakan, M., Rezvan, M. T. (2017). Multi objective optimization of reliability-redundancy allocation
problem with cold-standby strategy using NSGA-II. Reliability Engineering & System Safety.
[16] Hadipour, H., Amiri, M., & Sharifi, M. (2018). Redundancy allocation in series-parallel systems under