ارائه مدلی برای تخمین قابلیت اطمینان در یک سیستم پیچیده مرحله‌محور زیر‌دریایی با استفاده از بلوک دیاگرام کارکردی پیشرفته

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، دانشکده مهندسی صنایع، شاهین شهر،اصفهان، ایران

2 استادیار، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، دانشکده مهندسی صنایع، شاهین شهر، اصفهان، ایران

3 کارشناسی ارشد مهندسی صنایع، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، دانشکده مهندسی صنایع،اصفهان، ایران

چکیده

استفاده از بلوک دیاگرام کارکردی معمولا یکی از روش‌های مرسوم در تخمین قابلیت اطمینان محصولات می باشد. در بسیاری از سیستم‌های پیچیده که ماموریت محور هستند  این روش جوابگو نیست و جوابی کاملا غلط تولید می کند . زیرا در هر مرحله از هر ماموریت بخش‌ها و زیر سیستم های مختلفی  و با مدت زمان‌های مختلف کار کرده و سپس متوقف می گردند و این مراحل به صورت های مختلف باز هم تکرار می گردد. این مشکل  و پیچیدگی در کارکرد سیستم ، دقیقا در مساله این تحقیق که یک زیر دریایی ماموریت محور برای نجات می باشد مصداق می کند.
به این منظور در این مقاله روشی برای محاسبه قابلیت اطمینان این زیر دریایی که دارای چهار زیرسیستم ۹ مرحله‌ای است، طراحی و ارائه گردیده است. ابتدا کارکردهای هر مرحله به تفکیک زیرسیستم‌ها (برق، فرعی، رادیوالکترونیک و رانش) طی جلساتی با خبرگان استخراج شده، سپس بلوک دیاگرام کارکردی برای هر مرحله رسم گردیده است. در ادامه حالات باالقوه شکست برای هر کارکرد در قالب ابزار تحلیل حالات و اثرات خرابی مشخص شده است. همچنین به منظور تحلیل ریسک، از ماتریس شدت- احتمال وقوع و میانگین عدد اولویت ریسک استفاده و پیشنهادات خوبی برای بهبود طراحی ارائه گردیده است.. در ادامه با محاسبه‌ی نرخ خرابی هر مرحله توسط فرمول کیم، به محاسبه‌ی قابلیت اطمینان هر مرحله از هر زیرسیستم اقدام گردید. سپس قابلیت اطمینان کل هر زیرسیستم محاسبه گردید. در نهایت به منظور محاسبه قابلیت اطمینان کل زیردریایی، ابتدا قابلیت اطمینان کل هر مرحله را با ضرب مقادیر قابلیت اطمینان هر چهار زیرسیستم در هر مرحله بدست آورده، در نهایت به دلیل متوالی بودن مراحل، مقادیر حاصل در هم ضرب می‌گردند. طبق محاسبات به عمل امده مقدار قابلیت اطمینان کل زیردریایی در مرحله طراحی ۶/۰ است که این مقدار از نظر خبرگان صنعت مقدار قابل قبولی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Provide a Model for Estimating the Reliability of a Complex Submarine Based Stage System Using an Advanced Functional Block Diagram

نویسندگان [English]

  • Mehdi Karbasian 1
  • Umm Al-Banin Yousefi 2
  • Fatemeh Rashidian 3
1 Associate Professor, Malek Ashtar University of Technology, Faculty of Industrial Engineering, Shahinshahr
2 Assistant Professor, Malek Ashtar University of Technology, Faculty of Industrial Engineering, Shahinshahr
3 Master of Industrial Engineering, Malek Ashtar University of Technology, Faculty of Industrial Engineering
چکیده [English]

The use of a Functional Block Diagram is usually one of the most commonly used methods to estimate the reliability of products. This method is not responsive in many missionoriented complex systems. Because at each stage of each mission, different sections and subsystems work and then stop at different times. This is precisely the problem of this research, which is a mission-centered submarine for rescue.  For this purpose, in this paper, a method for calculating the reliability of this submarine, which has four 9-step subsystems, has been designed and presented. At first, the functions of each stage are extracted from the subsystems (electricity, secondary, radio-electronics and navigation) during the meetings with experts, then a Functional Block Diagram is drawn for each step. In the following, the potential failure states for each function are determined in the form of a Failure Mode and Effect Analysis tool. Also, for risk analysis, the severity-probability matrix and the average RPN number have been used and good suggestions for improving the design presented. Further, calculating the failure rate for each step by Kim formula, we calculated the reliability of each stage of each subsystem. Then, the reliability of each subsystem is computed. Finally, in order to calculate the reliability of the entire submarine, first, the reliability of each step is obtained by multiplying the reliability values of each of the four subsystems in each step, eventually multiplied by the successive steps. According to the calculations, the total submarine reliability in the design stage is approximately 0.6, which is considered by the experts to be reasonable. 
       

کلیدواژه‌ها [English]

  • mission critical systems
  • Reliability
  • Functional Block Diagram
  • Failure modes and Effects Analysis
  • Failure Rate  
[1]. R. L. Bierbaum and A. A. Robertson, (2013). Defect types and surveillance strategies for one-shot items, in Reliability and Maintainability Symposium (RAMS), Proceedings-Annual, pp. 1-6
[2]. T. Kitagawa, T. Yuge, and S. Yanagi, (2015). Optimum maintenance policy for a one-shot system with series structure considering minimal repair, Applied Mathematics 6 326.
[3]. T. Karaulova, M. Kostina, and E. Shevtshenko, (2012). Reliability assessment of manufacturing processes, International Journal of Industrial Engineering and Management 3 143-151.
[4]. A. K. Verma, S. Ajit, and D. R. Karanki, (2010). Reliability and safety engineering vol. 43, Springe.
[۵]. مهدی کرباسیان و لیلا طباطبایی, (۱۳۸۸) , آشنایی با قابلیت اطمینان, انتشارات ارکان دانش، اصفهان
[6]. W. M. Goble, (1998). The use and development of quantitative reliability and safety analysis in new product design, Technische Universiteit Eindhoven.
[7]. صادق فاضل و وحید بهادری, (۱۳۸۴) , مدلسازی و ارزیابی قابلیت اطمینان سامانه پیشرانش یک نوع پرتابه خاص به روش FTA، دومین همایش سراسری سامانه های کروز"، تهران.
[8]. حسن عبداللهی, (۱۳۸۹) , بررسی و استخراج مدلی مناسب جهت تخمین قابلیت اطمینان سیستم فرامین یک شناور, دانشجوی کارشناس ارشد مهندسی کیفیت، دانشگاه صنعتی مالک اشتر اصفهان.
[9]. یزدان موحدی و مهدی دولت خواه, (۱۳۹۱) , محاسبه قابلیت اطمینان شاتر دوربین با استفاده از شبکه های بیزین, کنفرانس بین المللی صنایع ، تهران.
[10]. سام پویان, (۱۳۹۱) , تعیین قابلیت اطمینان و محاسبه عدد اطمینان زیرسیستم های پر ریسک، سازمان صنایع دریایی،پژوهشکده زیرسطحی اصفهان.
[11]. علی گودرزی املشی, (۱۳۹۲) , قابلیت اطمینان و دسترس‌پذیری انواع سیستم‌های رانش الکتریکی, دومین کنفرانس ملی ایده های نو در مهندسی برق، تهران.
[12]. مهدی فکور و نگار موتمن, (۱۳۹۳) , الگوریتم طراحی سیستمی سامانه‌های ویژه مأموریت با رویکرد قابلیت اطمینان, مجله مهندسی مکانیک مدرس ۱۳.
[13]. عاطفه مهرورز, (۱۳۹۷) , پایش وضعیت و نگهداری از قابلیت اطمینان سامانه های تک کاره، تهران، دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی صنایع،  دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه الزهرا.
[14]. T.-H. Fan, N. Balakrishnan, and C.-C. Chang, (2009). The Bayesian approach for highly reliable electro-explosive devices using one-shot device testing, Journal of Statistical Computation and Simulation 79 1143-1154.
[15]. H. Guo, S. Honecker, A. Mettas, and D. Ogden, (2010). Reliability estimation for one-shot systems with zero component test failures, in Reliability and Maintainability Symposium (RAMS), 2010 Proceedings-Annual, pp. 1-7.
[16]. P. T. Kumaran, (2014). The Progressive Trends in Design, Reliability and Maintainability Aspects of Naval Defense Equipments, ISSN: 2278-0181 , Vol. 3 Issue 10.
[17]. Y. Cheng and E. A. Elsayed, (2017). Reliability modeling of mixtures of one-shot units under thermal cyclic stresses, Reliability Engineering & System Safety 167 58-66.
[18]. K. O. Kim, Y. Yang, and M. J. Zuo, (2013). A new reliability allocation weight for reducing the occurrence of severe failure effects, Reliability Engineering & System Safety 117  81-88.
[19]. M. Newby, (2008). Monitoring and maintenance of spares and one shot devices, Reliability Engineering & System Safety 93. 588-594.
[20]. Mehdi Karbassian and Leila Tabatabaei, (2009). Introduction to Reliability, Ercan Knowledge Publishing, Isfahan, Persian
[21]. Sadegh Fazel and Vahid Bahadori, (2005). Modeling and assessing the reliability of the propulsion system of a specific type of projectile by FTA method, 2nd National Congress of Cruise Systems, Tehran, persian
[22]. Hassan Abdollahi, (2010). Investigating and Extracting a Model for Estimating the Reliability of a Floating Submarine System, Graduate Student of Quality Engineering, Malek Ashtar University of Isfahan, persian
[23]. Yazdan Movahedi & Mehdi Dolatkhahi, (2012). Calculating the camera's shutter reliability using Bayesian networks, International Industrial Conference, Tehran, persian
[24]. Samui Pooyan, (2012). Determination of Reliability and Calculation of the Reliability Number of High Risk Subsystems, Marine Industries Organization, Isfahan Subsurface Research Institute, persian
[25]. Ali Gudarzi Amelihadi, (2013). Reliability and availability of various electric driveline systems, 2nd National Conference on New Ideas in Electrical Engineering, Tehran, persian
[26]. Mehdi Fakour and Negar Motaman, (1393). System Design of Special Mission Systems with Reliability Approach, Journal of Mechanical Engineering, Modares 13, persian
[27]. Atefeh Mehrvorz, (1397). Status Monitoring and Maintenance of Reliability of Individual Systems, Tehran, Master of Industrial Engineering, Faculty of Engineering, Alzahra University,persian