ارزیابی دسترسی در سیستم های توزیع زیردریایی در سطح معماری

چکیده

کلمات کلیدی

1.مقدمه

2. معماری سیستم

3. نقشه برداری دامنه

4. ارزیابی دسترسی

5. مطالعه موردی

6. شبیه سازی مونت کارلو

7.بحث

8. نتیجه گیری

ضمیمه A (داده های ورودی برای مطالعه موردی)

این مقاله چارچوبی برای ارزیابی در دسترس بودن سیستم های توزیع زیردریایی را در فاز طراحی (انتخاب) ارائه می دهد. این چارچوب که شامل تمام عناصر رابط می شود، می تواند در مرحله اولیه آغاز شود، در حالی که تعریف معماری سیستم داده های نارسایی و عمومی در دسترس است و می تواند تصحیح ، به عنوان اطلاعات بیشتر در دسترس قرار می گیرد، و سپس به عنوان سیستم اولیه در طول مرحله عملیاتی باشد. هدف اصلی این است که ابزار تصمیم گیری برای انتخاب سیستم توزیع زیردریایی با بالاترین مزیت را از لحاظ دسترسی در یک مرحله بسیار اولیه طراحی ارائه دهیم. روش نقشه برداری ساختار ماتریس طراحی (DSM) برای نشان دادن اجزای سیستم و وابستگی آنها استفاده می شود، که پس از آن با داده های قابلیت اطمینان اضافی برای محاسبه قابلیت دسترسی، غنی می شود. یک مطالعه موردی از یک سیستم توزیع آب زیرزمینی برای نشان دادن رویکرد استفاده شده است.

خسارت تاسیسات زیردریایی با ارزش به علت خرابی تجهیزات و زمان مورد نیاز برای بازیابی، تعمیر و جایگزینی آنها می تواند تاثیر قابل توجهی بر درآمد داشته باشد. این مسئله برای تاسیسات زیردریایی عمیق افزوده شده که تمام وظایف باید از راه دور از یک کشتی سطحی کنترل شود. ارزیابی قابلیت اطمینان ، به ویژه در مرحله انتخاب مفهوم، می تواند سیستم های کلیدی، پیکربندی، تجهیزات و اجزای سازنده را شناسایی کند که احتمالا تاثیر عمده ای بر قابلیت دسترسی به سیستم (ISO 2394 و 20815) دارد. چنین مطالعه همچنین می تواند شامل آسیب اتفاقی (مثلا افتادن جسم، محاصره و کشیدن و غیره) که می تواند بخشی از سیستم را از بین ببرد. یک معماری خوب برای جلوگیری از این خطرات کمک می کند. برای نصب و راه اندازی زیردریایی، مشکل دسترسی، معماری سیستم عامل اصلی است که بر قابلیت دسترسی تاثیر می گذارد. اجزای سازنده برای آسان ساختن آسانسور و نصب، با توجه به محدودیت اندازه و وزن بسته های نرم افزاری که می توانند با استفاده از بارگیرهای موجود در جرثقیل نصب شوند، همراه هستند. تعادل تعداد آسانسورهای دریایی و دسترسی به اجزای سازنده برای سهولت بازیابی، نشانه معماری خوب است. قابلیت اطمینان این احتمال است که یک سیستم برای مدت زمان مشخصی تحت شرایط عملیاتی مشخص به درستی عمل کند. تعمیر و نگهداری سیستم اندازه گیری توانایی یک سیستم برای نگهداری از وقوع شکست در آینده و توانایی بازگرداندن سیستم در هنگام خرابی است. سیستم در دسترس نیست اگر آن را برای نگهداری روزمره یا پیشگیرانه حذف می شود؛ نتیجه آن شبیه یک سیستم است که شکست خورده است. نگهداری یک مشتق از قابلیت اطمینان سیستم است. این طراحی وابسته است و با بالاترین سطح دسترسی (MIL-HDBK-217F) به دست می آید. قابلیت اطمینان سیستم، قابلیت دسترسی و نگهداری (RAM) در مرحله توسعه اولیه می تواند مبنایی برای مقایسه معماری های جایگزین باشد. در مرحله انتخاب مفهوم (Yasseri، 2014) زمانی که معماری کاربردی در حال تصمیم گیری است، مفید است که عناصر کاربردی را از لحاظ بلوک های ساختاری دانه درشت مدل سازی کنیم. معماری کاربردی یک انتزاع سطح بالا است که عناصر کاربردی را بدون اشاره به اجرای فیزیکی آن تعریف می کند. روش های متعددی برای تحلیل قابلیت اطمینان سیستم ها پیشنهاد شده است. شایع ترین روش ها عبارتند از: (FMEA) (RIAC, 2010)، نمودار درختی خطا (FTD) (RIAC، 2010)، نمودار اعتماد پذیری بلوک (RBD) (BS EN 61078:2006)، مارکوف چین (Liu et al., 2014; Koutras, 1996)، و شبیه سازی مونت کارلو (Zio et al., 2006, 2010). هر روش دارای مزایا و معایب خاص خود است (Dekker and Groenendijk، 1995). رابرت و لاین (2002) با جمع آوری داده ها از تجربه های میدانی و تست های سریع، علل و فرکانس شکست را مورد بررسی قرار دادند. برندت و اريكسن (2001) نشان دادند كه چگونه مي توان از تجزيه و تحليل رياضي براي اندازه گيري هزينه هاي مربوط به مداخلات زيرزميني و بهبود آب زيرزميني استفاده كرد. برندت (2003) روش های ریسک و قابلیت اطمینان را در ترکیب با روش های تأیید و واجد شرایط مورد استفاده قرار می دهد. سونده (2003) یک راهنما را بر اساس یک ابزار کامپیوتری برای ارزیابی قابلیت اطمینان و هزینه های سیستم های فرعی زیرزمینی پیشنهاد کرد. الاناتی و ترویسان (2012) شکافهای قابلیت اطمینان در یک تکنولوژی پمپ الکتریکی فروسرخ را برای کاربردهای عمیق آب مورد بررسی قرار دادند. اولین گام در ارزیابی قابلیت اطمینان سیستم، ساخت یک نمایش گرافیکی از اجزای سیستم و قابلیت اطمینان اتصال آنها است. در این مقاله از این ماتریس ساختار طراحی (DSM) (Eppinger and Browning, 2012) استفاده شده است. رابط کاربری DSM (Yasseri, 2015) با داده های قابلیت اطمینان در خصوص ویژگی های غیر گرافیکی مثل k، تعداد اجزای مورد نیاز برای سیستم قابل قبول است یعنی سیستم های k در سیستم های k-out-of-m (NASA, 2011 or NSWC-11, 2010)و قابلیت اطمینان محاسبه شده است. این مدل زمانی که معماری فیزیکی شکل گرفته است، به مرحله های بعدی توسعه می پردازد و میزان شکست مشخص خاصی را می توان به دست آورد یا محاسبه کرد. در دسترس بودن سیستم به طور کلی به عنوان تابع اطمینان از اجزای تشکیل دهنده آن و تعاملات آنها تعیین می شود. تاکید اولیه بر قابلیت اطمینان سیستم زیرزمینی بر مبنای جزء است. درست است که یک سیستم قابل اطمینان باید از اجزای قابل اعتماد تشکیل شده باشد، اما ممکن است اجزای قابل اطمینان را در یک سیستم زیرزمینی ترتیب دهد که برای بازیابی یک جزء شکست خورده وقت گیر است، بنابراین منجر به خرابی گسترده و در نتیجه دسترسی ضعیف می شود. تجهیزات زیردریایی در ساختار اندازه و وزن مناسب برای حمل و نقل و اهداف نصب و راه اندازی قرار گرفته است. تجهیزات ممکن است با کم توجهی در مورد چگونگی بازگشت آنها به سطح برای تعمیرات همراه باشد. در نتیجه، یک رویکردی وجود دارد که بتواند تأثیر معماری سیستم را در دسترس بودن در نظر بگیرد. انگیزه برای استفاده از ارزیابی کمی در سطح موجود در معماری شامل موارد زیر است: _ تکنیک های توسعه برای تجزیه و تحلیل قابلیت اطمینان و عملکرد سیستم که از اجزای غیر قابل دسترس در دسترس (COTS) ساخته شده است، به جای طراحی سفارشی. _ درک چگونگی قابلیت اطمینان / عملکرد سیستم به نحوه تنظیم اجزای آن (پیکربندی شده) و تعاملات آنها بستگی دارد. _ بررسی حساسیت نسبت به اعتماد به نفس اجزای سازنده و رابط کاربری، در جستجوی طراحی رابط کاربری و بسته بندی. _ هدایت روند شناسایی اجزای مهم و رابط. _ تکنیک های توسعه برای تجزیه و تحلیل کمی که در طول چرخه عمر سیستم قابل اجرا هستند.