بهینه‌سازی دوهدفه تخصیص افزونگی فعال در سیستم توزیع انرژی الکتریکی در یک شناور با درنظرگیری اشتراک بار و تعمیرکار واحد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مجتمع مدیریت و مهندسی صنایع ،دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان، ایران

2 دانشکده مهندسی صنایع، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، اصفهان، ایران

چکیده
اهداف: هدف از پژوهش حاضر، یافتن چیدمان مناسب از نوع و تعداد تجهیزات جهت حداکثر نمودن قابلیت دسترسی و کاهش هزینه‌ها با استفاده از استراتژی تخصیص افزونگی فعال با در نظرگرفتن امکان اشتراک گذاری بار و استفاده از نیروی تعمیرکار با سیاست نگهداشت و مرخصی در سیستم توزیع انرژی الکتریکی یک شناور می‌باشد. در استراتژی فعال، تمام قطعات و اجزای اضافه شده به سیستم به صورت فعال از زمان شروع به کار سیستم مورد استفاده قرار می-گیرند و سیسـتم زمانی خراب می ‌شود که تمام اجزاء دچار خرابی شده باشند.

روش شناسی پژوهش: در پژوهش حاضر یک مدل دو هدفه برای سیستم توزیع انرژی الکتریکی با افزونگی فعال در یک شناور در نظر گرفته شده است که هدف اول آن هزینه‌ی کل و هدف دوم آن قابلیت دسترسی می‌باشد. شبیه سازی رفتار سیستم با استفاده از زنجیره‌ی مارکوف و توزیع فاز- نوع صورت گرفته و برای حل آن از الگوریتم ژنتیک چندهدفه (NSGA-II) استفاده گردیده است. خرابی یک تجهیز بر نرخ خرابی سایر تجهیزات زیرسیستم تاثیر می‌گذارد و باعث افزایش نرخ خرابی می‌گردد. به عبارت دیگر، مسئله با حالت اشتراک‌گذاری بار بررسی شده است. یک تعمیرکار نیز برای تعمیر تجهیزات در نظر گرفته شده است. سیاست نگهداشت و مرخصی بدین گونه است که اگر در زمان مرخصی تعمیرکار تجهیزی دچار خرابی شود، مرخصی تعمیرکار پایان یافته و تعمیر تجهیز خراب اغاز می‌گردد. در زمان تعمیر تجهیز خراب نیز اگر تجهیز دیگری دچار خرابی شود، می‌بایست در صف تعمیر قرار گرفته و تعمیرکار بلافاصله پس از اتمام تعمیر تجهیز خراب پیشین، تعمیر تجهیز خراب بعدی را اغاز نماید. زمانی که تعمیرکار در مرخصی می‌باشد، اگر هیچ تجهیزی دچار خرابی نشود، تعمیرکار می‌تواند مجددا به مرخصی برود.

یافته‌ها: نتایج حاصل از پژوهش، بهترین ترکیب نوع و تعداد تابلوهای توزیع انرژی الکتریکی در هر زیرسیستم از سیستم توزیع انرژی الکتریکی شناور را جهت افزایش قابلیت دسترسی و کاهش هزینه‌ها با استفاده از افزونگی فعال نشان داده است. همچنین میزان احتمال کار تعمیرکار را جهت اتخاذ تصمیمات مدیریتی در جهت سیاست‌های نگهداشت و مرخصی نشان داده است.

اصالت/ارزش افزوده: با توجه به نواوری تحقیق، نتایج حاصل از پژوهش می‌تواند جهت تحلیل‌های مهندسی به لحاظ بررسی قابلیت دسترسی و جهت تحلیل‌های مدیریتی در براورد هزینه‌ها و تخصیص نیروهای تعمیراتی مفید واقع شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله English

Bi-objective Optimization of Active Redundancy Allocation in the Electrical Power Distribution System of a Marine Vessel Considering Load Sharing and a Single Repairman

نویسنده English

maryam ganji 1
1 , Department of Management and Industrial Engineering, Malek Ashtar University of Technology, Isfahan, Iran.
چکیده English

Purpose: The objective of the present study is to determine an optimal configuration in terms of the type and number of components in order to maximize system availability and reduce costs, using an active redundancy allocation strategy, while considering load-sharing capability and the use of maintenance personnel under maintenance and leave policies, in the electrical power distribution system of a marine vessel. In the active redundancy strategy, all additional components and subsystems are operated simultaneously from the start of system operation, and the system fails only when all components have failed.

Methodology: In this study, a bi-objective model is developed for an electrical power distribution system with active redundancy in a marine vessel, where the first objective is minimization of total cost and the second objective is maximization of system availability. System behavior is simulated using a Markov chain and a phase-type distribution, and the model is solved using the Non-dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II). Failure of one component affects the failure rates of other components within the same subsystem, leading to an increase in their failure rates. In other words, the problem is analyzed under a load-sharing condition. A single repairman is considered for equipment repair. The maintenance and leave policy is defined such that if a component fails during the repairman’s leave period, the leave is terminated and repair of the failed component begins immediately. If another component fails while a component is under repair, it is placed in a repair queue, and the repairman starts repairing the next failed component immediately after completing the repair of the previous one. When the repairman is on leave and no component failure occurs, the repairman may resume the leave period.

Findings: The results of the study identify the optimal combination of the type and number of electrical power distribution panels in each subsystem of the vessel’s electrical power distribution system, aimed at increasing system availability and reducing costs through the use of active redundancy. In addition, the results provide the probability of the repairman being busy, which can support managerial decision-making regarding maintenance and leave policies.

Originality/Value: Considering the innovative aspects of the study, the results can be effectively used for engineering analyses, particularly in evaluating system availability, as well as for managerial analyses, including cost estimation and the allocation of maintenance personnel.

کلیدواژه‌ها English

active redundancy allocation strategy
load-sharing
Markov Chain
Availability

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 11 بهمن 1404