MOST CITED
Update: 2021-07-01
Task „Implementation of procedures ensuring the originality of scientific papers published in the quarterly „Eksploatacja i Niezawodność – Maintenance and Reliability” financed under contract 532/P-DUN/2018 from the funds of the Minister of Science and Higher Education for science dissemination activities.
degradacja
Analiza kosztów dwu-elementowego systemu z rezerwą zimną z uwzględnieniem degradacji, kontroli stanu systemu oraz priorytetowości zadań
Niniejsza praca dotyczy modelu niezawodności uwzględniającego zagadnienia degradacji, kontroli stanu oraz priorytetowości zadań. Elementy mogą ulegać całkowitemu uszkodzeniu bezpośrednio z trybu normalnego. Istnieje jeden konserwator, który odwiedza system, gdy tylko zachodzi taka potrzeba. W przypadku uszkodzenia, element oryginalny podlega naprawie, podczas gdy element zapasowy (duplikat) podlega jedynie wymianie na nowy, podobny. Po naprawie, element oryginalny nie działa już jako element nowy lecz jako element zdegradowany. System uważa się za zdatny jeżeli pracuje którykolwiek z trzech typów elementów: nowy/rezerwowy/zdegradowany. W przypadku uszkodzenia elementu zdegradowanego, konserwator przeprowadza kontrolę stanu elementu, aby stwierdzić możliwość realizacji naprawy. Jeżeli naprawa elementu zdegradowanego jest niemożliwa, zostaje on wymieniony, w czasie pomijalnym, na element nowy, podobny do elementu oryginalnego. Nowy element uzyskuje priorytet pracy w stosunku do elementu rezerwowego. Rozkład czasu uszkodzenia jest rozkładem wykładniczym ujemnym, a rozkłady czasów kontroli stanu, naprawy i wymiany przyjmuje się jako rozkłady dowolne. System obserwuje się w odpowiednich okresach odnowy wykorzystując technikę odnowy RPT (regenerative point technique) w celu ocenienia średniego czasu do uszkodzenia systemu (MTSF), gotowości stacjonarnej, okresu zajętości oraz oczekiwanej liczby wizyt konserwatora. Przebiegi MTSF, gotowości i zysków w funkcji różnych parametrów przedstawiono w formie graficznej na podstawie studium przypadku.
Cost analysis of a two-unit cold standby system subject to degradation, inspection and priority
The present paper deals with a reliability model incorporating the idea of degradation, inspection and priority. The units may fail completely directly from normal mode. There is a single server who visits the system immediately when required. The original unit undergoes for repair upon failure while only replacement of the duplicate unit is made by similar new one. The original unit does not work as new after repair and so called degraded unit. The system is considered in up-state if any one of new/duplicate/degraded unit is operative. The server inspects the degraded unit at its failure to see the feasibility of repair. If repair of the degraded unit is not feasible, it is replaced by new one similar to the original unit in negligible time. The priority for operation to the new unit is given over the duplicate unit. The distribution of failure time follow negative exponential where as the distributions of inspection, repair and replacement times are assumed as arbitrary. The system is observed at suitable regenerative epochs by using regenerative point technique to evaluate mean time to system failure (MTSF), steady-state availability, busy period and expected number of visits by the server. A particular case is considered to see graphically the trend of mean time to system failure (MTSF), availability and profit with respect to different parameters.
Optymalizacja eksploatacji dla systemów z zależnymi zagrożeniami konkurującymi przy wykorzystaniu funkcji kopuły
W niniejszej pracy opracowano wspólny model niezawodności z użyciem kopuły dla systemów poddawanych zależnym zagrożeniom konkurującym powodowanym przez dwa procesy degradacji i zaburzenia losowe. Owe dwa procesy degradacji reprezentują typ procesu gamma, podczas gdy zaburzenia losowe są typem niejednorodnego procesu Poissona (non-homogeneous Poisson process - NHPP). Ich związek wzajemnej zależności modelowany jest przy użyciu funkcji kopuły, która jest wyznaczana na podstawie dwuetapowej metody opartej o dane symulowane. Wykazano, iż proponowany model może zapewnić bardziej precyzyjne wyniki niż model, w którym nie ujęto związku zależności. W oparciu o proponowany model niezawodności, badane i porównywane są dwa modele eksploatacji. Stwierdzono, iż koszt przeglądu ma duży wpływ na wybór polityki eksploatacyjnej.
Maintenance optimization for systemswith dependent competing risks using a copula function
This paper develops a joint copula reliability model for systems subjected to dependent competing risks caused by two degradation processes and random shocks. The two degradation processes follow gamma processes and the random shocks follow a non-homogeneous Poisson process (NHPP). Their interdependence relationship is modeled by a copula function, which is determined by a two-stage method based on simulated data. It is shown that the proposed model can provide more precise results than the model without considering the dependent relationship. Through the proposed reliability model, two maintenance models are studied and compared. It is found that the inspection cost has significant effects on the choosing of maintenance Policy.
Metodyka hybrydowa ekstrakcji cech degradacji do zastosowań w prognozowaniu czasu życia łożysk
Przedstawiono hybrydową metodę ekstrakcji cech degradacji, która umożliwia przewidywanie pozostałego okresu użytkowania produktu. W tej metodyce, sygnał został najpierw odfiltrowany z wykorzystaniem analizy falkowej. Następnie, za pomocą modelu autoregresyjnego usunięto z pozbawionego szumów sygnału częstotliwości dyskretne. W dalszej kolejności, sygnał resztkowy, który zawierał głównie impulsowy sygnał uszkodzenia został wzmocniony z zastosowaniem filtru dekonwolucji minimum entropii. Obliczono kurtozę, którą przyjęto jako cechę w procesie prognozowania. Na koniec, zastosowano empiryczną dekompozycję sygnału (EMD) w celu zmniejszenia wahań wartości cechy oraz w celu ekstrakcji trendu. Studium przypadku demonstruje efektywność proponowanej metody.
Hybrid methodology of degradation feature extraction for bearing prognostics
Hybrid methodology of degradation feature extraction was presented which may enable prediction of remaining useful life of a product. In this methodology, firstly, the signal was de-noised by wavelet analysis. Then the autoregressive model was used to remove the discrete frequencies from de-noised signal. Further, the residual signal which mainly contained impulsive fault signal was enhanced by minimum entropy deconvolution filter. The kurtosis was extracted which was taken as the feature for prognostics. At last, the empirical mode decomposition was used to reduce fluctuation of feature value and to extract the trend content. A case study was presented to verify the effectiveness of the proposed method.
Ocena odporności na uszkodzenia katastroficzne wielkogabarytowych ogniw gąsienicowych podwozi maszyn podstawowych górnictwa odkrywkowego
Wielkogabarytowe podwozia gąsienicowe maszyn podstawowych górnictwa odkrywkowego pracują w wyjątkowo trudnych warunkach eksploatacyjnych: są poddawane ekstremalnie dużym obciążeniom roboczym oraz agresywnemu oddziaływaniu środowiska. W takich warunkach procesy degradacji mogą rozwijać się szczególnie intensywnie, a ich efektem są zużycie lub uszkodzenia elementów i podzespołów tych podwozi. Szczególnie groźne są uszkodzenia katastroficzne elementów łańcucha gąsienicy: ogniw lub sworzni łączących (odkształcenia plastyczne lub kruche pęknięcia), które wykluczają na ogół dalszą eksploatację podwozia. Mając to na uwadze, przeprowadzono studium struktury uszkodzeń elementów wielkogabarytowych podwozi gąsienicowych. Na podstawie modeli numerycznych dokonano oceny wytężenia typowych wielkogabarytowych ogniw gąsienicowych, wyznaczono obszary krytyczne i zaproponowano modyfikacje ich cech geometrycznych. Wynikiem tych modyfikacji jest znaczące zwiększenie odporności ogniw na uszkodzenia katastroficzne, co jest szczególnie istotne w aspekcie bezpieczeństwa eksploatacji maszyn podstawowych.
Evaluation of resistance to catastrophic failures of large-size caterpillar chain links of open-pit mining machinery
Large-size caterpillar undercarriages of basic mining machines are operated in extremely harsh conditions: they are subjected to high workloads and aggressive environmental influence. Under these conditions, the degradation can develop intensively and results in wear and tear of parts and subassemblies of these undercarriages. Especially dangerous are the catastrophic failures of components of the caterpillar chain: links or connecting pins (plastic deformations or brittle fractures), which generally exclude further work of the undercarriage. Because of that, a study on the structure of the damaged parts was carried out. Basing on numerical models of typical large–size chain links an assessment of effort of these parts was done, critical areas in their build were localized and proposals of modifications of their geometrical parameters were formulated as well. The main result of implementation of these modifications is a significant increase in links’ resistance to catastrophic failure, which is particularly important in terms of operational safety and reliability of basic machines.
Nowa metoda diagnozowania i prognozowania uszkodzeń przekładni z wykorzystaniem ekstrakcji cech
Cechy odporne (robustfeatures) mają krytyczne znaczenie w trakcie śledzenia procesu degradacji przekładni. Stanowią one kluczowy czynnik w procesie diagnozowania i prognozowania uszkodzeń. Fakt ten stwarza w badaniach naukowych potrzebę ekstrakcji pożądanych cech. W niniejszej pracy wykorzystano nową metodę, tzw. metodę eliminacji zakłóceń wąskopasmowych (NarrowbandInterferenceCancellation), za pomocą której można wytłumić składową wąskopasmową, a wzmocnić składową impulsową, co ułatwia wykrywanie uszkodzeń przekładni. Metoda ta pozwala poprawić stosunek sygnału do szumu w szeregu impulsów związanym z częstotliwością charakteryzującą uszkodzenie przekładni. Skuteczność przedstawionej metody można wykazać za pomocą badań typu „pracuj do awarii” (run-to-failure) . Na podstawie synchronicznego sygnału wału wysokoobrotowego, z sygnałów przetwarzanych za pomocą metody eliminacji zakłóceń wąskopasmowych ekstrahuje się wskaźnik wstęgi bocznej (Sideband Index). Cecha ta ma lepszy trend degradacji niż tradycyjny wskaźnik wstęgi bocznej ekstrahowany bezpośrednio z sygnału uśrednionego synchronicznie w czasie. Porównanie cech wyodrębnionych w różnych procesach ekstrakcji dowodzi skuteczności opracowanej metody.
A new feature extraction method for gear fault diagnosis and prognosis
Robust features are very critical to track the degradation process of a gear. They are key factors for implementing fault diagnosis and prognosis. This has driven the need in research for extracting good features. This paper used a new method, Narrowband Interference Cancellation, to suppress the narrow band component and enhance the impulsive component enabling the gear fault detection easier. This method can improve the signal to noise ratio of impulse train associated with the gear fault frequency. A run-to-failure test is used to demonstrate the method’s effectiveness. Based on the time synchronous signal of high speed shaft, Sideband Index is extracted from the signals processed by Narrowband Interference Cancellation. This feature has good degradation trend than traditional Sideband Index extracted from the time synchronous average signal directly. Comparison of features based on different extraction process proves the effectiveness of developed method.