모델링 신뢰성, 가용성 및 유지보수성을 위한 RAMP 시뮬레이션 소프트웨어

모델링 신뢰성, 가용성 및 유지보수성을 위한 RAMP 시뮬레이션 소프트웨어

개발자	앳킨스
운영 체제	창문들
유형	시뮬레이션 소프트웨어
면허증.	독자 사양
웹 사이트	[1]

RAM(RAMP Simulation Software for Modeling Reliability, Availability and Maintainability)은 WS Atkins가 개발한 컴퓨터 소프트웨어 애플리케이션으로, 그렇지 않으면 너무 어렵거나 비용이 많이 들거나 너무 많이 드는 복잡한 시스템의 신뢰성, 가용성, 유지보수성 및 생산성 특성을 평가하기 위해 특별히 개발되었습니다.분석적으로 공부하기를 갈망한다.RAMP라는 이름은 Reliability, Availability 및 Maintenability of Process 시스템의 약자입니다.

RAMP는 시스템 요소에 대한 고장 확률 분포와 공통 모드 장애를 고려하여 신뢰성을 모델링합니다.RAMP는 예비 부품 또는 인력 부족으로 인한 로지스틱 수리 지연 및 시스템 요소에 대해 정의된 관련 리소스 조건을 사용하여 가용성을 모델링합니다.RAMP 모형은 시스템 요소에 대한 수리 확률 분포뿐만 아니라 고장 탐지 및 수리 시작 사이의 예방 정비 데이터 및 고정 로지스틱 지연을 사용하여 유지관리 가능성을 유지합니다.

RAMP는 다음 두 부분으로 구성됩니다.

1. RAMP 모델빌더프론트 엔드 인터랙티브 그래피컬 유저 인터페이스(GUI).
2. RAMP 모델 프로세서몬테카를로 방법을 사용하는 백엔드 이산 이벤트 시뮬레이션.

RAMP 모델 빌더

사용자는 RAMP Model Builder를 사용하여 시스템 내 개별 요소의 상태에 따라 모델링되는 프로세스의 종속성을 설명하는 블록 다이어그램을 작성할 수 있습니다.

요소들

요소는 RAMP로 모델링된 시스템의 기본 구성 요소이며, 일반적으로 다음과 같이 각각 평균 고장 간격(MTBF) 및 평균 수리 시간(MTTR) 값의 확률 분포 형태로 사용자 지정 고장 및 수리 특성을 가질 수 있습니다.

1. Weibull:척도 및 형상 모수(또는 수리의 경우 50번째 및 95번째 백분위수)로 정의됩니다.
2. 음의 지수:평균값으로 정의됩니다.
3. 로그 정규:중위수 평균 및 분산(또는 수리의 경우 50번째 및 95번째 백분위수)으로 정의됩니다.
4. 고정(균일):고장 또는 복구까지의 최대 시간으로 정의됩니다.
5. 경험적(사용자 정의):승수에 의해 정의됩니다.

요소는 필요한 분석의 수준과 세부 사항에 따라 부 구성 요소의 특정 고장 모드(예: 격리 밸브 개방 실패)에서 주요 하위 시스템(예: 압축기 또는 파워 터빈 고장)에 이르기까지 시스템의 모든 부분을 나타낼 수 있다.

결정론적 요소

사용자는 RAMP를 사용하여 장애가 없거나 복구할 수 없는 결정론적 요소를 정의할 수 있습니다.이 요소들은 프로세스의 매개변수(예: 특정 시점의 공급 원료의 순수성 또는 생산 수요) 또는 모델링 로직에서 필요한 경우(예: 변환 계수를 제공하기 위해)를 나타내기 위해 사용될 수 있다.

Q 값

모델의 각 요소는 관심 파라미터(예를 들어 질량 흐름, 생성 용량 등)를 나타내는 사용자 정의 프로세스 'q 값'을 가진다.각 요소는 작동 중이거나 작동하지 않는 것으로 간주되며 각각 q = Q 또는 q = 0과 관련된 성능 값을 가집니다.모형에서 각 'q 값'의 해석은 모형 설계의 시스템 분석 단계에서 일반적으로 선택되는 관심 매개변수에 따라 달라집니다.

무리

상호 작용 기능이 있는 요소를 그룹으로 구성할 수 있습니다.그룹을 더욱 상세하게 조합하여 시스템의 프로세스 의존관계도(PDD)를 작성할 수 있습니다.이는 신뢰성 엔지니어링에서 일반적으로 사용되는 일반 신뢰성 블록도(RBD)와 유사하지만 그룹과 요소 간의 복잡한 논리관계를 통해 프로세스를 보다 정확하게 나타낼 수 있습니다.PDD는 플로우가 아닌 의존성을 나타내기 때문에 플로우 다이어그램과 혼동해서는 안 됩니다.예를 들어, PDD에서 프로세스의 진정한 의존성을 나타내기 위해 필요한 요소가 여러 위치에 나타날 수 있습니다.그룹을 전체적으로 표시하거나 압축하여 다른 영역을 더 높은 해상도로 표시할 수도 있습니다.

그룹 유형

각 그룹은 11개의 그룹 유형 중 하나가 될 수 있으며, 각 그룹에는 요소 및/또는 다른 그룹의 'q 값'을 결합하여 'q 값' 출력을 생성하기 위한 자체 규칙이 있습니다.따라서 그룹은 각 요소의 동작이 시스템의 신뢰성, 가용성, 유지보수성 및 생산성에 미치는 영향을 정의합니다.11개의 그룹 유형은 2개의 클래스로 나뉩니다.

5가지 '흐름' 그룹 유형:

1. 최소값(M): qM = min[q1, q2, ...qn]
2. 액티브 용장(A): qA = min [ 정격, (q1 + q2 + ...)]+ qn)](qA < 컷오프, qA = 0)이 아닌 한
3. 스탠바이 용장성(S): qS = 액티브 용장성의 경우. 단, 첫 번째 컴포넌트는 항상 듀티 장비로 간주됩니다.
4. 시간(T): 'q value' q1을 가진 구성요소가 미션 t < t0을 통과하는 시간이 "down" 상태이면 qT = 0, 그렇지 않으면 qT = q1 + ...+ q value' q1의 컴포넌트가 "up" 상태일 경우 시간 t ≤ t0 + (m-1) x Time Delay(m = 1 ~n).
5. 버퍼(B): 버퍼가 비어 있지 않은 경우 qB = q2 그렇지 않은 경우 qB = min[q1,q2]입니다. 여기서 'q 값' q2의 구성 요소가 시간 0 = 초기 레벨인 "업" 상태이면 버퍼가 출력으로 비워지고, 그렇지 않은 경우 시간 t-1 - (q - 1) - (q - 1의 레벨인 경우 버퍼로 채워집니다.time 0 = 초기 레벨, 그렇지 않으면 시간 t = 시간 (t-1) + q1 > C의 레벨, 그렇지 않으면 시간 t = 시간 (t-1) + (q2 - q1)의 레벨.버퍼 입력 및 출력은 버퍼 제약에 의해 제한될 수도 있습니다.

6가지 'Logic' 그룹 유형:

1. 제품(P): qP = q1 x q2 x ...xqn
2. 지수(Q): pQ = q1 / q2
3. 조건부로 다음보다 큼(G): q1 > q2일 경우 qG = q1일 경우 qG = 0
4. 조건부 미만(L): q1 < q2이면 qG = q1이면 qG = 0
5. 차이(D): max [q1 - q2, 0]
6. Equality (E):q1이 PA ~ PB 범위 밖에 있는 경우 q1, PA ~ PB 범위 안에 있는 경우 q2

세 가지 그룹 유형(액티브 용장, 스탠바이 용장 및 시간)이 병렬 구성(수직 화면 아래)으로 표시됩니다.다른 모든 항목은 영상 시리즈 구성으로 표시됩니다(화면 가로 방향).

6개의 그룹 유형(Buffer, Quotient, Conditional Greater Than, Conditional Less Than, Difference and Equal)에는 'q values'q1과 q2를 가진 컴포넌트가 정확히2개 포함되어 있습니다.다른 모든 컴포넌트는 'q 값' q1, q2 ~qn을 가진 2개 이상의 컴포넌트를 포함합니다.

요소 상태

요소는 가능한 5가지 상태 중 하나일 수 있으며 'q 값'은 해당 상태에 따라 결정됩니다.

1. 예방 정비 중(q = 0).
2. 수리 대기열을 포함한 고장 후 수리 중(q = 0).
3. 고장났지만 감지되지 않은 휴면 고장(q = 0). (예: 듀티 장비 고장 시 대기 장비를 사용할 수 없음).따라서 듀티 기기의 고장이 발생할 때까지는 문제가 발생하지 않을 수 있습니다.)
4. 작동하지만 수동적이며 사용 가능하지만 사용되지 않음(q = 0). (예: 듀티 장비 고장 시 사용 가능한 대기 장비).
5. 사용 중(q = Q > 0). (즉, 의도한 대로 작동)

요소에 대한 상태 천이의 발생은 주로 해당 요소에 대한 사용자 정의 파라미터(즉, 고장 및 수리 분포 및 예방적 유지보수 사이클)에 의해 결정된다.

요소 자원 및 수리 조건

요소 고장과 요소 수리 시작 사이에는 종종 시간 지연이 있습니다.이는 예비 부품이 부족하거나 인력이 부족하거나 다른 요소에 의존하여 요소를 수리할 수 없기 때문일 수 있습니다(예: 격리 밸브에 결함이 있고 닫을 수 없기 때문에 펌프를 수리할 수 없습니다.이러한 경우 모두 복구하기 위해 요소를 대기열에 넣어야 합니다.사용자는 RAMP를 사용하여 요소당 여러 리소스 조건을 정의할 수 있습니다. 이 조건을 모두 충족해야 복구가 시작됩니다.각 리소스 조건은 다음 5가지 유형 중 하나입니다.

1. 수리 거래: 지정된 수의 수리 거래가 가능해야 합니다.
2. 스페어: 지정된 수의 스페어 부품을 사용할 수 있어야 합니다.
3. 그룹 Q 값: 지정한 그룹은 'q 값'과 관련된 조건을 충족해야 합니다.
4. 버퍼 수준: 지정된 버퍼는 해당 수준에 대한 조건을 충족해야 합니다.
5. 요소 상태: 지정한 요소는 해당 상태에 대한 조건을 충족해야 합니다.

수리 거래 수리 조건

수리업은 모든 요소의 수리를 위해 지정할 수 있으며, 특정 업종의 숙련된 유지보수 작업자의 형태로 인력을 나타냅니다.수리 거래는 요소 수리 기간 동안 사용할 수 있습니다(즉, 로지스틱 지연과 요소 수리 분포에서 도출된 시간 값).수리가 완료되면 수리 거래에서 다른 요소를 수리할 수 있습니다.특정 수리거래가 필요한 요소에 대해 동시에 수행할 수 있는 수리 횟수는 할당된 수리거래 자원의 수와 수리요건으로 지정된 수리거래 횟수에 따라 달라진다.

스페어 수리 조건

요소 수리에 예비 부품이 필요한 경우, 수리가 시작되는 순간(즉, 요소가 수리 대기열을 벗어나는 즉시) 예비 부품이 재고에서 회수됩니다.재고로 보유할 수 있는 각 유형의 스페어 부품의 최대 수는 사용자 정의입니다.주식은 사용자 정의 시간 간격에 따라 주기적으로 보충되거나, 주식이 사용자 정의 수준 아래로 떨어지면, 이 경우 RAMP는 재주문과 실제 재고 보충 사이에 발생해야 하는 사용자 정의 시간 지연을 허용합니다.

그룹 Q 값 복구 조건

RAMP는 지정된 그룹의 'q 값'이 음이 아닌 사용자 정의 실수 복구 제약조건에 대해 6가지 조건(> >,, <, ,, =, )) 중 하나를 충족할 때까지 요소를 복구할 수 없음을 사용자가 지정할 수 있도록 한다.이러한 조건은 시스템의 특정 규칙을 모델링하는 데 사용될 수 있습니다(예: 펌프는 탱크가 비워질 때까지 수리할 수 없습니다).

버퍼 레벨 복구 조건

버퍼 레벨 제약을 특정하는 것은 지정된 버퍼 그룹의 버퍼 레벨이 사용자 정의 비음수 복구 제약에 대해 6가지 조건 중 하나(> 、 < 、 = 、 ) )를 충족할 때까지 요소의 예방적 유지보수를 제한할 수 있음을 의미한다.이러한 조건은 시스템의 특정 규칙을 모델링하는 데 사용될 수 있다(예: 수리 작업을 시작하기 전에 탱크가 비어 있어야 하는 수중 펌프의 유지보수를 위한 요건이 될 수 있다).

요소 상태 복구 조건

RAMP는 사용자가 정의한 음이 아닌 실수 복구 제약조건에 대해 다른 지명된 요소의 상태가 6가지 조건 중 하나(> 、 < 、 = 、 ) )를 충족할 때까지 요소를 복구할 수 없음을 지정할 수 있도록 한다.

복구 정책

각 요소에는 복구 방법에 영향을 줄 수 있는 사용자 정의 매개 변수가 있습니다.

1. 로지스틱 복구 지연:요소에서 복구를 시작하기 전에 경과해야 하는 기간입니다.요소에 대한 사용자 정의 복구 확률 분포에서 샘플링된 복구 시간에 더해지는 고정 시간입니다.일반적으로 수리팀이 고장 현장에 도달하는 데 걸리는 시간, 고장난 품목을 분리하는 시간 및 필요한 예비 부품을 저장소에서 구하는 데 걸리는 시간을 조합한 것입니다.
2. 수리 '신품으로 양호' 또는 '오래된 것으로 불량': 요소의 'q-값'이 아니라 고장률을 나타냅니다.기본적으로는 수리 후 요소가 '신품 그대로'로 복원되지만, 두 개 이상의 형상을 가진 Weibull 확률 분포를 수리에 사용할 경우 요소를 복원하는 것과 동등한 빠른 수정을 시뮬레이션하는 '오래된 상태'를 전환할 수 있는 옵션이 있습니다.
3. 복구 우선순위:요소 자원 및 수리 조건이 지정된 경우에만 사용됩니다(즉, 요소가 수리를 위해 직접 가는 것이 아니라 수리를 위해 대기해야 하는 경우에만 사용됨).이 필드의 목적은 요소 복구에 리소스를 사용할 수 있게 되었을 때 복구 대기열에서 요소가 추출되는 순서를 결정하는 데 도움이 됩니다.요소는 수리 우선순위에 따라 수리됩니다. 여기서 1이 가장 우선 순위이고 2가 다음으로 우선 순위입니다.우선순위가 동일한 요소는 '선착순' 기준으로 수리됩니다.

또한 Standby Redundant 그룹의 각 요소에는 복구 방법에 영향을 줄 수 있는 파라미터가 더 있습니다.

1. 패시브 고장률 계수:액티브 상태가 아닌 패시브 상태에서 동작할 때 요소 고장률이 곱되는 계수.디폴트로는 이 계수는 1이며 일반적으로 0과 1 사이의 값이 됩니다.이는 액티브 장애율보다 패시브 장애율이 낮습니다.
2. 전환 실패 확률:요소가 패시브 상태에서 액티브 상태로 전환되었을 때 장애가 발생할 확률(%)입니다.이러한 스위칭 장애가 발생했을 경우 요소를 다시 사용하기 전에 일반적인 방법으로 수리해야 합니다.
3. 기동 지연: 패시브 상태에서 액티브 상태로 이행하는 요소의 기동이 지정된 시간만큼 지연됩니다.

예방적 유지보수

RAMP를 사용하면 3가지 파라미터 '업타임'으로 표현되는 사이클별로 각 시스템 요소에 대한 예방 유지보수를 모델링할 수 있습니다.'down-time' 및 'down-time' 시작 시간입니다.또한 RAMP에는 각 시스템 요소에 대해 '지능형 예방 유지보수'를 전환할 수 있는 옵션이 있습니다. 이 옵션은 요소가 다른 이유로 이미 '다운타임' 상태일 때 예방 유지보수를 수행하여 시스템 성능을 향상시킵니다.

공통 모드 장애

다수의 요소가 동시에 고장나는 Common Mode Failure(CMF; 공통 모드 장애) (예를 들어 화재 또는 기타 치명적인 사건의 발생 또는 별도로 정의된 여러 요소에 전력을 공급하는 전원 장치의 장애).RAMP를 사용하면 영향을 받는 요소의 세트 및 CMF 발생 빈도의 분포를 기술함으로써 CMF를 정의할 수 있습니다.CMF가 발생하면 해당 CMF의 영향을 받는 요소는 모두 장애 상태가 되며 필요에 따라 복구를 위해 큐잉되어 복구해야 합니다.CMF에 의해 고장난 요소는 해당 요소에 정의된 수리 분포에 따라 수리됩니다.이미 수리 중이거나 수리 대기열에 있거나 예방 유지보수가 진행 중인 요소는 관련된 CMF 발생에 영향을 받지 않습니다.

중요도

요소의 중요도는 요소가 속한 그룹의 'q 값'(즉, 성능)에 얼마나 영향을 미쳤는지를 나타내는 척도이다.중요도가 높은 요소는 평균적으로 더 많은 '다운타임' 또는 사용불능을 유발하므로 그룹의 성능에 매우 중요합니다.요소의 중요도는 그룹의 수준에 따라 달라질 수 있다(예: 모터 고장은 하나의 펌프에 대한 고장 모드를 포함하는 그룹의 경우 매우 높은 중요도를 가질 수 있지만 여러 개의 중복 펌프를 포함하는 그룹의 경우 매우 낮은 중요도를 가질 수 있다).

시간 단위

RAMP를 사용하면 스케일 및 충실도 고려사항에 따라 사용자가 원하는 시간 단위를 설정할 수 있습니다.유일한 요건은 잘못된 결과를 피하기 위해 모델 전체에서 시간 단위를 일관되게 사용해야 한다는 것입니다.시간 단위는 다음과 같은 입력 데이터로 표시됩니다.

1. 요소 고장 확률 분포입니다.
2. 요소 수리 확률 분포입니다.
3. 요소 로지스틱 지연 시간(수리 전).
4. 요소 예방 유지 관리 '업타임', '다운타임' 및 시작 지점.
5. 공통 모드 고장 확률 분포.
6. 경험적 확률 분포의 백분위수 시간(고장 또는 수리)입니다.
7. 시간 그룹의 지연 시간.
8. 예비 부품 보충 간격 또는 지연 시간 순서를 변경합니다.
9. 롤링 평균 스팬 및 증분.
10. 히스토그램 '다운타임'
11. 시뮬레이션 대상 기간

요소 유형

고장 및 수리 특성이 동일하고 공통의 예비 부품 풀을 공유하는 요소는 동일한 사용자 정의 요소 유형(즉, 펌프, 모터, 탱크 등)을 할당할 수 있습니다.이를 통해 요소 데이터의 입력을 반복할 필요가 없기 때문에 기능이 유사한 많은 요소를 포함하는 복잡한 시스템을 보다 빠르게 구축할 수 있습니다.

Import 기능

이전에 빌드된 시스템은 현재 표시된 시스템의 하위 시스템으로 가져올 수 있습니다.이를 통해 다수의 서브시스템을 포함하는 복잡한 시스템을 여러 사용자가 병렬로 구성한 후 공통 시스템으로 가져올 수 있기 때문에 보다 빠르게 구축할 수 있습니다.

RAMP 모델 프로세서

RAMP 모델 프로세서는 확률 분포(의사 난수 발생기에서 도출된 확률과 함께)에서 고장 및 복구 시간을 샘플링하고 RAMP 모델 빌더에 정의된 다른 데이터와 결합하여 상태 전이 이벤트를 결정함으로써 관심 기간 동안 작동하는 시스템을 모방합니다(RAMP에서는 미션으로 알려져 있음).모델 내의 각 요소에 대해.시뮬레이션은 각 사건이 차례로 처리되는 시간 순서대로 대기열에 있는 이산 사건을 사용하여 해당 이산 시점의 모델 내 모든 요소의 상태와 'q 값'을 결정한다.그룹 결합 규칙은 연속적으로 더 높은 수준의 그룹에서 'q 값'을 결정하기 위해 사용되며, 이는 시뮬레이션 이벤트에 걸쳐 평균을 낼 때 일반적으로 선택된 관심 매개변수의 관점에서 모델 결과에 출력되는 시스템의 성능 척도를 제공하는 가장 바깥쪽 그룹의 'q 값'에 도달한다.

동일한 관심 기간(같은 시작점에서 다른 가능한 이력)에 걸쳐 충분한 미션을 실행함으로써, RAMP를 사용하여 통계적으로 유의한 결과를 생성하여 사용자 정의 관심 매개변수의 가능한 분포를 설정하고, 따라서 시스템을 객관적으로 평가할 수 있으며, 그 결과에 대한 신뢰 대역을 사용할 수 있다.s는 시뮬레이션된 임무의 수에 따라 달라집니다.한편, 고장 빈도나 수리 시간에 비해 긴 미션 길이를 실행하고, 1개의 미션만을 시뮬레이트함으로써, RAMP를 사용하여 시스템의 안정된 퍼포먼스를 확립할 수 있습니다.

RAMP 이력

RAMP는 1980년대 중반 Rex Thompson & Partners Ltd.에 의해 가용성 시뮬레이션 프로그램으로 개발되었으며 주로 플랜트 및 프로세스 ^[1]모델링에 사용됩니다.RAMP의 소유권은 T.A.로 넘어갔습니다.Group[2]은 건국에 1월 1990,[3]고 그 다음에 플루오르는 오는 4월 1996,[4]부모 회사 어드밴티지 비즈니스 그룹 Ltd.,[5]의 어드밴티지 기술 컨설팅 사업 2001년 2월 플루어의 컨설팅과 정보 기술 업체의 경영권 인수에 의해 형성되는 것을 통과하기 전에 T.A. 그룹을 인수해. 공사운송,^[6] 국방, 에너지 및 제조 부문에서 운영되고 있습니다.RAMP는 2007년 ^[7]3월에 Advantage Business Group Ltd를 인수한 후 현재 Atkins가 소유하고 있습니다.DOS용 원래의 RAMP 애플리케이션을 Atkins에 의한 광범위한 재개발에 의해, Microsoft Windows 플랫폼용의 일련의 RAMP 애플리케이션이 생성되어, RAMP Model Builder는 Visual Basic, RAMP Model Processor는 FORTRAN으로 작성되고 있습니다.

RAMP 사용방법

그것의 고유한 유연성 때문에 롱월 채탄에서 지금 많은 sectors[8]롱월 채탄에서 시스템 설계 및 지원 중요한 결정을 내리는 최적화하도록 만약의 공부, 민감도 분석, 장비 이중화, 장비 criticali는,'규격 또는 조달 계약의 변화 같은 시스템에 영향을 미칠 수 있는 많은 요인들을 모델링 하는 기능을 제공합니다 사용된다.ty,고장 모드, 영향 및 중요도 분석(FMECA) 및 비용 편익 분석을 위해 내보낼 수 있는 결과를 생성할 수 있습니다.

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