دانلود رایگان مقاله پرومته و روش های فازی چندمعیاری پرومته برای رتبه بندی خرابی تجهیزات

چکیده 

     هدف از این کار، توسعه و پیاده سازی یک برنامه کامپیوتری از یک روش برای شناسایی و رتبه بندی حالات وقوع خرابی تجهیزات در عملیات پستهای فرعی برق است. این کار برای رتبه بندی مشکلات (حالت وقوع خرابی) با فرض زمینه چندمعیاری در مخالفت با روش های تجربی اتخاذ شده امروزی پیشنهاد شده است. این روش برای حمایت از PROMETHEE تصمیم چندمعیاری، در مقایسه با روش منطق فازی  PROMETHEEقرار می گیرد که مرتبط با نظریه مجموعه های فازی است. در منطق فازیPROMETHEE ، داده های ورودی به عنوان اعداد فازی، با هدف در نظر گرفتن عدم قطعیت موجود در داده ها پرداخت می شوند. با استفاده از رتبه بندی منطق فازی PROMETHEE ،می توان به یک واقعی تر در مورد رتبه بندی حالت وقوع خرابی، با توجه به عدم وجود اطلاعات رسید. شدت اثرات مرتبط با وقوع هر یک از حالات وقوع خرابی به عنوان یک معیار برای ارزیابی روش توسعه یافته استفاده می شود. مشخص شده است که وقوع خرابی های عملکردی روی کسب و کار به روش های مختلف تاثیر می گذارد و می تواند با قابلیت اطمینان سیستم، هزینه های عملیاتی، و یا حتی ایمنی یا محیط زیست توافق داشته باشد. بنابراین، درجات مختلف شدت از نظر اقتصادی، عملیاتی، اثرات زیست محیطی، ایمنی نسبت داده می شود. سیستم استنتاج فازی برای به دست آوردن شدت کلی هر یک از حالات سقوط است که در آن ورودی ها، شدت های خاص بالا هستند.  با شدت کلی حالت وقوع خرابی، ارزیابی خطرات مرتبط با هر یک از آنها ممکن است. با داشتن یک لیست با اولویت بندی حالات وقوع خرابی، یک روش برای اولویت بندی اقدامات مناسب برای کاهش و یا حذف عواقب ناشی از هر حالت وقوع خرابی می تواند اعمال شود. عمده سهم این کار، در دسترس ساختن یک مدل تصفیه  شده، با توجه به تجزیه و تحلیل معیارهای متعدد و منافع مختلف تصمیم گیرندگان، برای یک برنامه تعمیر و نگهداری است که باید انجام شود. این طرح باید در افزایش قابلیت اطمینان عملیاتی تجهیزات و کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری کلی هدف یابی شود.

I. مقدمه

     تعمیر و نگهداری قابلیت اطمینان-محور- RCM یک فرآیند استفاده شده برای تعمیر و نگهداری مدرن است که در آن مدیریت ریسک در نظر گرفته می شود.. RCM از نگهداری سنتی در تمرکز معطوف به عملکرد تجهیزات و سیستم ها متفاوت است. در حالی که در نگهداری سنتی هدف اصلی، حفظ تجهیزات، RCM، همانند [1]، هدف اصلی، حفظ عملکرد اصلی است.

     شناسایی حالات وقوع خرابی، علل و آثار آنها، یک بخش اساسی در استفاده از روند RCM است. حالات وقوع خرابی با خطرات بزرگتر باید با اولویت رسیدگی شود، و برای آنها، یک طرح ریزی تعمیر و نگهداری موثر باید صورت گیرد. این طرح باید کارهایی را ایجاد کند که اقتصادی و از لحاظ عملیاتی قابل اجرا باشد. اخذ اولویت بد یا اولویت اشتباه برای حالات وقوع خرابی می تواند به یک طرح تعمیر و نگهداری ناکارآمد منجر شود، و به نقاط حیاتی سیستم به دست نخواهد آمد.

     اولویت حالات وقوع خرابی باید به عنوان وسیله ای برای برنامه ریزی تعمیر و نگهداری تجهیزات پستهای فرعی، به منظور اتخاذ اقدامات موثر به کار گیری شود تا خطرات مرتبط با تجهیزات را به حداقل برساند.

     خروجی تصمیم نگهداری مبتنی برای ارزیابی ریسک باید توسط احتمال وقوع یک وقوع خرابی، شدت عواقب آن و احتمال تشخیص وقوع خرابی تحت تاثیر قرار گیرد؛ به عبارت دیگر، این یک مسئله تصمیم گیری چندمعیاری است که در آن چندین معیار ممکن است در تصمیم نهایی اثر بگذارد.

II. روش PROMETHEE

      روش PROMETHEE (روش سازماندهی رتبه بندی اولویت برای ارزیابی های غنی سازی) [3] است، یک روش تجزیه و تحلیل چندمعیاری است که از مفاهیم ارائه شده توسط B. Roy، یکی از نویسندگان روش ELECTRE، پیشگام در استفاده از این نوع از روش، استفاده می کند.

      این سنجش ها باید اعداد حقیقی باشند. هر معیار می تواند واحدهای خاص خود را داشته باشد و حالت کلی، وجود ضوابطی را که باید به حداقل برسد و معیارهایی را که باید حداکثر شو، به معنای درک شده به عنوان معیار بهینه سازی در نظر می گیرد. برای هر معیار، ترجیحا یک تابع یا معیار تعمیم کلیت یافته مشخص شود، که مقادیری بین 0 و 1 را به منظور ارائه ترجیح تصمیم گیرنده در برابر تفاوت ها نسبت به هر معیار ارزیابی، و همچنین از بین بردن اثرات مقیاس های مربوط به واحدها که در آن معیارها بیان شده اند، اتخاذ می کند.

      تابع ترجیح و یا معیار تعمیم یافته، نشان دهنده رفتار و نگرش تصمیم گیرنده در مورد تفاوت ها بین گزینه ها برای یک معیار J معین است. تصمیم گیرنده دارای درجات آزادی با توجه به نوع معیاری است که  او برای محدودیت های بی تفاوتی و ترجیحات سخت استفاده خواهد نمود همانطور که می توان در [3] دیده می شود. ترجیحا یک شاخص وزندار π باید به صورت معادله (1)، برای تمام جفت گزینه های دیگر تعریف شود و درصد ترجیحا گزینه a را در مورد جایگزین b، با در نظر گرفتن وزن های نسبت داده شده به هر یک از معیارها نشان خواهد داد.

     ضرایب wj، وزن نامیده می شوند و اندازه گیری های اهمیت هر معیار استفاده شده هستند. این وزن ها باید توسط تصمیم گیرنده تعیین شود؛ اگر تمام معیارهای دارای یک اهمیت باشند، بنابراین این وزن ها ممکن است برابر باشند. این روش سه جریان رتبه بالاتر را تعریف می کند: جریان ترک (φ +)، جریان ورود (φ -) و جریان خالص (φ).

III. فازی PROMETHEE

      مرجع [4] یک اقتباس از روش PROMETHEE را برای استفاده از اعداد فازی پیشنهاد نموده است. وزن معیارهای تحت عنوان متغیرهای زبانی، به صورت نمایش داده شده توسط اعداد ذوزنقه ای فازی در نظر گرفته می شود.

      در زمینه رتبه بندی تجهیزات از حالات وقوع خرابی، که در این کار شامل آن می شود، عملکرد جایگزین ها (حالات وقوع خرابی) در هر یک از معیارها را می توان تنها به صورت ناهموار به دست آورد. به این ترتیب، استفاده از اعداد فازی در ارزیابی هر حالت وقوع خرابی بسیار مناسب و مهم است، چون که استفاده از آن، یک نگاه دقیق تر را به واقعیت از این مشکل، با به دست آوردن رتبه بندی واقعی تر میسر می سازد.

Abstract

     The objective of this work is to develop and implement a computer program of a methodology for the identification and ranking of failure modes of equipment in operation on electric power substations. It is proposed to rank the problems (failure modes) assuming a multicriteria context in opposition to the empirical methods today adopted. The methodology to support multicriteria decision PROMETHEE is compared with the fuzzy-PROMETHEE method, which is associated with the theory of fuzzy sets. In the fuzzyPROMETHEE the input data are treated as fuzzy numbers, with the purpose of considering the uncertainty contained in the data. Using the fuzzy-PROMETHEE ranking one gets a more realistic failure mode ranking, considering the lack of data. The severity of the effects associated with the occurrence of each failure mode was used as a criterion for evaluating the methodology developed. It is known that functional failures affect businesses in different ways and may compromise the reliability of the system, operating costs, or even the safety or the environment. Therefore, different degrees of severity in terms of economical, operational, environmental, and safety impacts were attributed. A fuzzy inference system to obtain the overall severity of each crash mode, where the entries are the specific severities above, was built. With the overall severity of each failure mode it is possible to evaluate the risks associated with each one of them. Having a list with the prioritization of failure modes, a methodology for prioritization of actions most appropriate for the reduction or elimination of the consequences of each mode of failure can be applied. The major contribution of this work is to make available a refined model, considering multiple criteria analysis and the interests of different decision makers, for a maintenance plan to be carried out. This plan should aim to increasing operational reliability of equipment and reducing the maintenance overall costs.

I. INTRODUCTION

     Reliability Centered Maintenance - RCM is a process used in modern maintenance, in which the risk management is considered. RCM differs from the traditional maintenance in the focus given to the functions of the equipment and systems. While in the traditional maintenance the main goal is to preserve the equipment, in RCM, as in [1], the main objective is to preserve the main functions.

     The identification of the failure modes, their causes and effects, is a fundamental part in the application of the RCM process. The failure modes with larger risks should be treated with priority, and to them an effective maintenance plan should be made. This plan must establish tasks that are economic and operationally applicable. Obtaining a bad priority or an erroneous priority for the failure modes can lead to an inefficient maintenance plan, and the critical points of the system will not be reached [2].

     The priority of the failure modes should serve as a tool for planning the maintenance of substations’ equipments, in order to take effective actions that minimize the associated risks to such equipment.

     The outlet of a maintenance decision based on risk assessment should be influenced by the probability occurrence of a failure, the severity of its consequences and the detection probability of failure; in other words, it is a multicriteria decision problem, where several criteria may influence in the final decision.

II. THE PROMETHEE METHOD

     The PROMETHEE method (Preference Ranking Organization METHod for Enrichment Evaluations) [3], is a multicriteria analysis method that uses concepts introduced by B. Roy, one of the authors of the Electre method, pioneer in the utilization of this kind of procedure. According to [3], this method is useful to solve multicriteria problems of the kind:Where: A – Is a finite set of n alternatives; fj(.), for j varying from 1 to k criteria - are the evaluations of the criteria about A.

     These evaluations should be real numbers. Each criterion can have its own units and the general case considers the existence of criteria to be minimized and criteria to be maximized, in the sense understood as criteria optimization. For each criterion a preferably function or generalized criterion should be specified, which takes values between 0 and 1, in order to represent the decision maker preference in face of the relative differences to each evaluation criterion, as well as to eliminate the scales effects associated to the units in which the criteria are expressed.

The preferably function or generalized criterion represents the behavior or attitude of the decision maker regarding the differences between options for a given j criterion. The decision maker has degrees of freedom with regard to the kind of criterion he will use and to the indifference limits and strict preferences, as can be seen in [3].

     A preferably weighted index π should be defined, as in equation (1), for all the pairs of alternatives, and will indicate the preferably percentile of option a regarding the alternative b, carrying in consideration the attributed weights to each criterion.

     The coefficients wj are called weights, and are measures of the importance of each used criterion. The weights should be determined by the decision maker; if all criteria have the same importance, then the weights may be equal. The method defines three outranking flows: leaving flow( ) + φ , entering flow ( ) − φ and net flow (φ )

III. FUZZY PROMETHEE

      Reference [4] proposed an adaptation of the PROMETHEE method using operations with fuzzy numbers. The weights of the criteria are treated as linguistic variables, represented as trapezoidal fuzzy numbers. 

      In the context of equipment ranking of failure modes, in which this work is included, the performance of alternatives (failure modes) in each of the criteria can be obtained only at rough. Thus, the use of fuzzy numbers in the evaluation of each failure mode is very adequate and important, since its usage allows a closer look at the reality of the problem, obtaining a more realistic ranking.

چکیده 

I. مقدمه

II. روش PROMETHEE

IV.  مدل تصمیم گیری مالتی

A. تعیین معیارها

V. سیستم استنتاج فازی

VI.  کاربردهای روش های تصمیم گیری پشتیبانی

مطالعه موردی: ترانسفورماتور 58،599

تجزیه و تحلیل حساسیت

C. تجزیه و تحلیل نتایج

نتیجه گیری

Abstract

I.Introduction

II.The Promethee Method

III.Fuzzy PROMETHEE

IV.Multicriteria Decision Model

A. Criteria Determination 

V.Fuzzy Inference System

VI.Decision Support Methods Application

A. Case Study: Transformer 58599 

B. Sensitivity Analysis 

C. Results Analysis 

VII.Study of Cases

VIII.Conclusions