بهينه سازي قابليت اعتماد سيستم سري- موازي در مساله تخصيص اجزاي مازاد

Parallel-Series System Reliability Optimization in Redundancy Allocation Problem with Multiple Element Choices

يكي از روش هاي رايج در بهينه سازي قابليت اعتماد سيستم، استفاده از اجزاي مازاد مي باشد. اثبات شده است كه مساله تخصيص اجزاي مازاد يك مساله NP-hard است و شامل انتخاب اجزاي مازاد براي بهينه سازي قابليت اعتماد سيستم، براساس محدوديت-هاي از پيش تعيين شده مي باشد. در اين مقاله به ماكزيمم سازي قابليت اعتماد سيستم سري-موازي، از طريق افزودن اجزاي مازاد، براساس محدوديت وزن و هزينه پرداخته مي شود. در تخصيص اجزاي مازاد، فرض وجود چند نوع مختلف براي اجزا درنظر گرفته شده است، بدان معنا كه علاوه بر تعيين تعداد اجزا ، لازم است از بين انواع حالت هاي امكان پذير براي تخصيص، نوع جز مناسبي نيز انتخاب گردد. اين مساله به صورت يك گراف سه سطحي مدل شده است كه براي حل آن از الگوريتم اجتماع مورچگان استفاده مي-شود. قدرت جست وجوي الگوريتم پشنهادي با ارايه يك روش جست وجوي محلي در همسايگي نقاط موجه افزايش يافته است و از يك تابع جريمه پويا براي هدايت پاسخ ها به سمت منطقه موجه استفاده مي شود. كاربرد اين الگوريتم، در بهينه سازي قابليت اعتماد سيستم مكانيكي يك جعبه دنده نشان داده شده است. نتايج عددي حاصل از حل مسايل نمونه، كارآيي قابل ملاحظه الگوريتم پيشنهادي را نسبت به رويكرد پيشين نشان مي دهد و در آن، علاوه بر ماكزيمم سازي قابليت اعتماد، مقادير وزن و هزينه مورد نياز نيز حداقل مي گردد.

One of the most common methodologies in reliability optimization is using redundant elements. It has proven that redundancy allocation problem (RAP) is an NP-hard problem and involves choosing redundant elements based on pre-determined constraints for the purpose of reliability optimization. This paper involves maximization of parallel-series reliability systems by adding redundant elements subject to the weight and cost constraints. In allocation of the redundant elements, we assume that there are multiple elements, which means in addition to determining the number of elements, it is necessary to consider choosing the appropriate one among the possible feasible solutions for the allocation problem. This problem has been modeled as a three-sided graph model and ant colony algorithm has been applied to solve the problem. The incredible searching power of this algorithm has been improved by proposing a local search methodology near feasible thresholds, which uses a dynamic penalty function for guiding the solutions to the feasible area. The application of this algorithm in a mechanical system has been established in reliability optimization of a gear train system. Numerical output indicates the notable improved performance of the suggested algorithm in comparison to previous approach and in addition to reliability maximization, weight and cost of the system are minimized.