Análisis de la confiabilidad de un nuevo sistema k-out-of-n:G con múltiples tipos de componentes y pesos aleatorios continuos

Yuhan Wang ,  

Xiuyun Peng ,  

摘要

Los sistemas ponderados k-out-of-n tradicionales suelen asumir que los pesos de los componentes son fijos, lo que limita su aplicabilidad en escenarios de ingeniería complejos (donde los pesos de los componentes presentan aleatoriedad continua). Esta limitación es especialmente crítica en sistemas de instrumentos de seguridad redundantes con fallas comunes, como los sistemas de energía renovable, cuyos componentes experimentan degradación heterogénea, modos de falla dependientes y decadencia de rendimiento en múltiples etapas. Para abordar este problema, este estudio propone un nuevo sistema k-out-of-n:G que incluye múltiples tipos de componentes y pesos aleatorios continuos, y evalúa su confiabilidad y tiempo medio hasta la falla en dos estados operativos (estado normal y estado degradado). Primero, se define el mecanismo de funcionamiento del sistema que fusiona la cantidad de componentes sobrevivientes y la suma de pesos. Segundo, con base en la modelización de estructuras dependientes mediante diferentes funciones Copula, se derivan la distribución de integridad y la confiabilidad del sistema. Luego, a través de simulaciones de Monte Carlo, se explora el impacto de diferentes estructuras dependientes (dependencia completa, interdependencia entre clases e independencia total) y patrones de correlación de vida en la confiabilidad del sistema. Los resultados de simulación indican que una especificación incorrecta de las relaciones entre componentes conduce a sesgos en la estimación, y que la dependencia entre componentes puede, hasta cierto punto, mejorar la confiabilidad global del sistema. Finalmente, la viabilidad y aplicabilidad del modelo propuesto se verifican mediante un caso numérico del sistema neumático de un avión.

关键词

pesos aleatorios continuos; sistema k-out-of-n multicomponente; estado degradado; dependencia basada en Copula; tiempo medio hasta la falla (MTTF)

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