بخشی از مقاله
چکیده
با افزایش پیچیدگ سیستم ها و سرعت گرفتن فرآیند تکنولوژي با ش ست اجزا، سیستم دچار عیب فن گردیده و خطرات جدي م تواند بروز پیدا کند. بنابراین افزایش قابلیت اعتماد سیستم ها به ی از دغدغه های مهم طراحان تبدیل شده است. مساله تخصیص اجزای مازاد از متداول ترین روش ها برای بهینه سازی قابلیت اعتماد سیستم ها است. در بسیاری از تحقیقات گذشته سیستم ها صرفا دارای اجزای تعمیرناپذیر یا اجزای تعمیرپذیر بودند؛ نوآوری این پژوهش در نظر گرفتن سیستم است که در آن اجزای تعمیر ناپذیر زیرسیستم ها در کنار اجزای تعمیر پذیر قرار گرفته و لذا برای بهینه سازی چنین سیستم از مفهوم قابلیت دسترس استفاده م شود و هدف اصل عبارت است از ارائه مدل و حل مدل ارائه شده جهت بهینهسازی قابلیت دسترس سیستم در کنار کمینه کردن هزینه ها با توجه به محدودیت های وزن و حجم که در نتیجه تعداد و نوع اجزائ هر زیر سیستم برای تعیین ساختار سیستم با قابلیت دسترس بالا تعیین می ردد.
١‐ مقدمه
متداول ترین تعریف قابلیت اعتماد - ١٩٩١ - توسط IEC ١ به این صورت که قابلیت اعتماد ٢ به عنوان مشخصه اي از ی موجود٣، عبارتست از احتمال اینکه موجود کار مورد نظر را تحت شرایط معین در فاصله زمان مشخص بدون خرابی انجام دهد؛ ارائه شده است. ی موجود م تواند تعمیرناپذیر یا تعمیرپذیر باشد. مفهوم قابلیت اعتماد براي موجودات تعمیرناپذیر بیان م شود و براي موجودات تعمیرپذیر از مفهوم دی ري به نام قابلیت دسترس ۴ استفاده م شود. قابلیت دسترس عبارتست از احتمال اینکه موجود در لحظه ی مشخص تحت شرایط معین براي انجام کار مشخص در دسترس باشد.
با افزایش پیچیدگ سیستم ها و سرعت گرفتن فرآیند تکنولوژي ش ست ی از اجزا موجب عیب فن و خطرات جدي م شود و این امر در صنایع حساس مانند صنایع دفاع و صنایع هوایی خطرات جبران ناپذیري به بار م آورد. همچنین طراحان با افزایش قابلیت اعتماد - دسترس - سیستم رضایتمندي مشتري را که موجب حضور مستمر در صحنه رقابت و دستیابی به نام ماندگار م شود فراهم م کنند. بنابراین طراح و تولید سیستم هایی با حداکثر قابلیت اعتماد - دسترس - به ی از مهمترین دغدغه هاي طراحان تبدیل شده است. یافتن بالاترین سط قابلیت اعتماد - دسترس - سیستم براساس محدودیت هاي موجود مانند - هزینه، وزن، حجم و... - بهینه سازي قابلیت اعتماد - دسترس - نامیده م شود. طراحان براي افزایش قابلیت اعتماد - دسترس - سیستم چهار گزینه زیر را مطرح م کنند]١.[
١‐افزایش قابلیت اعتماد - دسترس - اجزا: در اینجا قابلیت اعتماد اجزا بعنوان ی متغیر تصمیمگیري در نظر گرفته م شود و با استفاده از تکنی هایی نظیر استفاده از مواد اولیه بهتر، طراح هاي مناسب تر، بازدید فن و ... قابلیت اعتماد اجزاي سیستم را افزایش م دهند.
٢‐استفاده از اجزاي مازاد به صورت موازي: این روش نسبت به افزایش قابلیت اعتماد - دسترس - اجزا اقتصادي تر م باشد زیرا هزینه هر جزء مم ن است با افزایش قابلیت اعتماد - دسترس - به صورت نمایی افزایش یابد]٢.[ این مساله را مساله تخصیص اجزاي مازاد ۵ م نامند - . - RAP
٣‐ترکیبی از افرایش قابلیت اعتماد - دسترس - اجزا و استفاده از اجزاي مازاد به صورت موازي: این مسائل به مسائل قابلیت اعتماد‐تخصیص اجزاي مازاد - - RRAPیا براي قابلیت دسترس به مسائل قابلیت دسترس ‐تخصیص اجزاي مازاد - - ARAP مشهور هستند]٣.[
۴‐انتقال اجزاي تعویض پذیر به علت محدودیت هاي اقتصادي و تکنولوژی در حال حاضر از تخصیص اجزاي مازاد بعنوان بهترین وکاربردي ترین روش براي افزایش قابلیت اعتماد سیستم ها یاد م شود]۴، ۵.[در مدلسازي مسائل تخصیص اجزاي مازاد فرضیات در نظر گرفته م شود: فرضیات عموم مساله ] RAP۶: [ سیستم یا اجزاي آن دو حالت دارند یا کاملا سالم یا کاملا خراب.
اجزا به تعداد نامحدود در دسترس هستند. خصوصیات اجزا از قبیل قابلیت اعتمادو هزینه و وزن مشخص و قطع هستند.
خرابی اجزا معیوب تاثیري در قسمت هاي دی ر ندارد و قطعات تعمیر ناپذیر هستند.
اجزاي مازاد همواره در حال کار محسوب م شوند - یعن نرخ خرابی همه اجزا ی سان در نظر گرفته م شود و به محض به کار افتادن هم مم ن است خراب شود - . در بسیاري از تحقیقات صورت گرفته محققان روي ی هدف مانند افزایش قابلیت اعتماد - دسترس - سیستم یا مینیمم کردن هزینه تمرکز کرده اند. اما در عمل ی تصمیم گیرنده یا ی طراح سیستم مجبور است که گاه چند هدف متفاوت و در عین حال متضاد را در کنار هم در نظر ب یرد. بنابراین مسائل چندهدفه ی جنبه حیات از مسائل مربوط به بهینه سازي قابلیت اعتماد - دسترس - سیستم ها تبدیل شدند. ثابت شده است که مسائل تخصیص اجزاي مازاد - - RAP چه در حالت تک هدفه و چه در حالت دو هدفه و بیشتر از دسته مسائل NP-HARD هستند
]٧.[ در مسائل NP-HARD با افزایش اندازه مساله و محدودیت ها حجم محاسبات به صورت نمایی افزایش پیدا م کند و این امر محاسبات کامپیوتري را پیچیده م کند. از نمونه این مسائل م توان به مساله فروشنده دوره گرد و مساله یافتن بزرگترین خوشه نیز اشاره کرد. راه هاي مختلف از جمله روش هاي ابتکاري۶ و فراابتکاري ٧ براي حل این مسائل وجود دارند. عمدتا در مسائل تخصیص اجزاي مازاد - - RAP دو روی رد در نظر گرفته م شود ]٨:[ ‐مشخصات فیزی از جمله قابلیت اعتماد، وزن، حجم و... ثابت هستند. در این دسته از مسائل تعیین تعداد و
