Программное обеспечение RAMP для моделирования надежности, доступности и ремонтопригодности

Программное обеспечение RAMP для моделирования надежности, доступности и ремонтопригодности

Разработчик(и)	Аткинс
Операционная система	Окна
Тип	Программное обеспечение для моделирования
Лицензия	Собственный
Веб-сайт	[1]

Программное обеспечение RAMP Simulation для моделирования надежности, доступности и ремонтопригодности (RAM) — это компьютерное программное приложение, разработанное WS Atkins специально для оценки характеристик надежности , доступности , ремонтопригодности и производительности сложных систем, которые в противном случае оказались бы слишком сложными, стоили бы слишком дорого или аналитическое изучение занимает слишком много времени. Название RAMP — это аббревиатура, обозначающая надежность , доступность и ремонтопригодность технологических систем .

RAMP моделирует надежность, используя распределения вероятностей отказов для элементов системы, а также учитывая общие отказы . RAMP моделирует доступность, используя логистические задержки ремонта, вызванные нехваткой запасных частей или рабочей силы , и связанные с ними условия ресурсов, определенные для элементов системы. RAMP моделирует ремонтопригодность, используя распределения вероятности ремонта для элементов системы, а также данные профилактического обслуживания и фиксированные логистические задержки между обнаружением отказа и началом ремонта.

РАМП состоит из двух частей:

1. Построитель моделей RAMP. Интерфейсный интерактивный графический интерфейс пользователя (GUI).
2. Модель процессора RAMP. Внутреннее моделирование дискретных событий , использующее метод Монте-Карло .

Конструктор моделей RAMP

Построитель моделей RAMP позволяет пользователю создать блок-схему, описывающую зависимость моделируемого процесса от состояния отдельных элементов системы.

Элементы

Элементы являются основными строительными блоками системы, смоделированной в RAMP, и могут иметь определяемые пользователем характеристики отказа и ремонта в форме распределений вероятностей, обычно значений среднего времени между отказами (MTBF) и среднего времени восстановления (MTTR) соответственно, выбранных из следующее:

1. Weibull : определяется параметрами масштаба и формы (или, опционально, 50-м и 95-м процентилями для ремонта).
2. Отрицательная экспонента : Определяется средним средним значением .
3. Логнормальный : определяется медианным средним значением и дисперсией (или, опционально, 50-м и 95-м процентилями для ремонта).
4. Фиксированный ( равномерный ): определяется максимальным временем до отказа или ремонта.
5. Эмпирический (определяемый пользователем): определяется множителем.

Элементы могут представлять любую часть системы, от конкретного режима отказа второстепенного компонента (например, отказ открывания запорного клапана) до крупных подсистем (например, отказ компрессора или силовой турбины) в зависимости от уровня и детализации требуемого анализа.

Детерминированные элементы

RAMP позволяет пользователю определять детерминированные элементы, которые являются безотказными и/или не подлежат ремонту. Эти элементы могут использоваться для представления параметров процесса (например, чистоты сырья или производственных потребностей в определенное время) или, при необходимости, в логике моделирования (например, для обеспечения коэффициентов пересчета).

Значения Q

Каждый элемент модели имеет определяемое пользователем значение процесса «q», представляющее интересующий параметр (например, массовый расход, генерирующую мощность и т. д.). Каждый элемент считается либо работающим, либо неработающим, и ему присвоены значения производительности q = Q или q = 0 соответственно. Интерпретация каждого значения q в модели зависит от интересующего моделируемого параметра, который обычно выбирается на этапе системного анализа при разработке модели.

Группы

Элементы с взаимодействующими функциями могут быть организованы в группы. Группы могут быть дополнительно объединены (на любую глубину) для создания диаграммы зависимости процессов (PDD) системы, которая похожа на обычную блок-схему надежности (RBD), обычно используемую в проектировании надежности , но также допускает сложные логические связи между группами и элементы, позволяющие более точно представить моделируемый процесс. PDD не следует путать с блок-схемой, поскольку она описывает зависимость, а не поток. Например, элемент может появляться более чем в одной позиции в PDD, если это необходимо для представления истинной зависимости процесса от этого элемента. Группы также могут отображаться полностью или могут быть сжаты, чтобы на экране можно было отображать другие области с большим разрешением.

Типы групп

Каждая группа может быть одним из одиннадцати типов групп, каждая из которых имеет свое собственное правило объединения «значений q» элементов и/или других групп внутри нее для получения вывода «значение q». Таким образом, группы определяют, как поведение каждого элемента влияет на надежность, доступность, ремонтопригодность и производительность системы. Одиннадцать групповых типов разделены на два класса:

Пять типов групп «Поток»:

1. Минимум (M): qM = min[q1, q2,...qn]
2. Активное резервирование (A): qA = min[Номинал, (q1 + q2 + ... + qn)], если qA < Cut-off, тогда qA = 0
3. Резервное резервирование (S): qS = как для активного резервирования, но где первый компонент всегда считается дежурным оборудованием.
4. Время (T): qT = 0, если компонент со значением q q1 находится в состоянии «неактивен», когда время прохождения миссии t < t0, в противном случае qT = q1 + ... + qm, если компонент со значением q q1 в активном состоянии, когда время t ≥ t0 + (m-1) x Time Delay, где m = от 1 до n.
5. Буфер (B): если буфер не пуст, qB = q2, иначе qB = min[q1,q2], где буфер опустошается при выводе, если компонент со значением q q2 находится в «активном» состоянии с уровнем в момент времени 0. = Начальный уровень, иначе уровень в момент времени t = уровень в момент времени (t-1) - (q2 - q1), и буфер заполняется как входные данные, если компонент со значением q q2 находится в состоянии «вниз» с уровнем в момент времени 0 = Начальное Уровень, в противном случае уровень в момент времени t = мощность, если уровень в момент времени (t-1) + q1 > C, в противном случае уровень в момент времени t = уровень в момент времени (t-1) + (q2 - q1). Ввод и вывод буфера также могут быть ограничены ограничениями буфера.

Шесть типов групп «Логика»:

1. Произведение (P): qP = q1 x q2 x ... x qn
2. Коэффициент (Q): pQ = q1/q2
3. Условно больше, чем (G): если q1 > q2, то qG = q1, иначе qG = 0.
4. Условно меньше, чем (L): если q1 < q2, то qG = q1, иначе qG = 0.
5. Разница (D): max[q1 - q2, 0]
6. Равенство (E): q1, если q1 находится вне диапазона от PA до PB, q2, если q1 находится внутри диапазона от PA до PB.

Три типа групп (активная резервная, резервная и временная) отображаются в параллельных конфигурациях (вертикально вниз по экрану). Все остальные отображаются последовательно (горизонтально по экрану).

Шесть типов групп («Буфер», «Частное», «Условно больше», «Условно меньше», «Разница» и «Равенство») содержат ровно два компонента со значениями q q1 и q2. Все остальные содержат два или более компонента со значениями q от q1, q2 до qn.

Состояния элемента

Элемент может находиться в одном из пяти возможных состояний, и его значение q определяется его состоянием:

1. Проходит профилактическое обслуживание ( q = 0).
2. Ремонт после отказа, включая очередь на ремонт ( q = 0).
3. Неисправный, но необнаруженный скрытый отказ ( q = 0). (например, резервное оборудование недоступно в случае отказа дежурного оборудования. Таким образом, проблема может не проявляться до тех пор, пока не произойдет отказ дежурного оборудования.)
4. Работает, но пассивен, доступен, но не используется ( q = 0). (например, резервное оборудование, доступное на случай отказа дежурного оборудования.)
5. Включен и активен, используется ( q = Q > 0). (т.е. работает по назначению.)

Возникновение перехода состояния для элемента определяется в значительной степени определяемыми пользователем параметрами для этого элемента (т. е. распределениями его отказов и ремонтов, а также любыми циклами профилактического обслуживания).

Ресурс элемента и условия ремонта

Часто между выходом элемента из строя и началом ремонта элемента существует временная задержка. Это может быть вызвано нехваткой запасных частей, отсутствием рабочей силы или элементом, который невозможно отремонтировать из-за зависимости от других элементов (например, насос не подлежит ремонту, поскольку запорный клапан неисправен и не может быть закрыт). Во всех этих случаях элемент необходимо поставить в очередь на ремонт. RAMP позволяет пользователю определить несколько условий ресурса для каждого элемента, все из которых должны быть удовлетворены, чтобы можно было начать ремонт. Каждое состояние ресурса относится к одному из пяти типов:

1. Ремонтная сделка: должно быть доступно определенное количество ремонтных мастерских.
2. Запасные части: должно быть доступно определенное количество запасных частей.
3. Значение группы Q: указанная группа должна удовлетворять условию, касающемуся ее значения q.
4. Уровень буфера: указанный буфер должен удовлетворять условию относительно его уровня.
5. Состояние элемента: указанный элемент должен удовлетворять условию относительно его состояния.

Ремонтные работы состояние ремонта

Ремонтные профессии могут быть определены для ремонта любого элемента и представляют собой рабочую силу в виде набора квалифицированных рабочих по техническому обслуживанию определенной профессии. Сделку по ремонту можно использовать на протяжении всего ремонта элемента (т. е. логистическая задержка плюс временная стоимость, полученная из распределения ремонта элемента). По завершении ремонта становится доступна Ремонтная мастерская для ремонта другого элемента. Количество ремонтов, которые могут быть выполнены одновременно для элементов, требующих определенного ремонта, зависит от количества выделенных ресурсов ремонта и количества этого ремонта, указанного в качестве требования для ремонта.

Состояние ремонта запчастей

Если для ремонта элемента необходима запчасть, то запчасть снимается со склада в момент начала ремонта (т.е. как только элемент выходит из очереди ремонта). Максимальное количество запасных частей каждого типа, которое может находиться на складе, определяется пользователем. Запасы могут пополняться периодически через заданный пользователем интервал времени, или когда запасы падают ниже заданного пользователем уровня, и в этом случае RAMP допускает определяемую пользователем временную задержку, которая должна произойти между повторным заказом и фактическим пополнением запаса. запас.

Значение группы Q, состояние ремонта

RAMP позволяет пользователю указать, что элемент не может быть отремонтирован до тех пор, пока «значение q» назначенной группы не будет удовлетворять одному из шести условий (>, ≥, <, ≤, =, ≠) относительно заданного пользователем неотрицательного действительного числа. Ограничение восстановления номера. Эти условия можно использовать для моделирования определенных правил в системе (например, насос нельзя отремонтировать, пока бак не опустеет).

Состояние восстановления уровня буфера

Указание ограничения уровня буфера означает, что профилактическое обслуживание элемента может быть ограничено до тех пор, пока уровень буфера назначенной группы буферов не будет удовлетворять одному из шести условий (>, ≥, <, ≤, =, ≠) относительно определяемого пользователем не- Ограничение восстановления отрицательного действительного числа. Эти условия можно использовать для моделирования определенных правил в системе (например, при техническом обслуживании погружного насоса может потребоваться, чтобы резервуар, в котором он находится, был пуст перед началом ремонтных работ).

Состояние элемента, состояние ремонта

RAMP позволяет пользователю указать, что элемент не может быть восстановлен до тех пор, пока состояние другого назначенного элемента не будет удовлетворять одному из шести условий (>, ≥, <, ≤, =, ≠) относительно определяемого пользователем ограничения восстановления неотрицательного действительного числа. .

Политика ремонта

Каждый элемент имеет определяемые пользователем параметры, которые могут влиять на способ его ремонта:

1. Задержка логистического ремонта: период времени, который должен пройти, прежде чем можно будет начать ремонт элемента. Это фиксированное время, которое добавляется ко времени ремонта, выбранному из определяемого пользователем распределения вероятности ремонта для элемента. Обычно оно представляет собой комбинацию времени, затраченного ремонтной бригадой на то, чтобы добраться до места отказа, времени, необходимого для изоляции неисправного элемента, и времени, необходимого для получения необходимой запасной части со склада.
2. Ремонт «как новый» или «как старый»: относится к частоте отказов элемента, а не к его «значению q». По умолчанию после ремонта элемент восстанавливается до состояния «как новый», но есть возможность переключить состояние «как старый», которое имитирует быстрое исправление, эквивалентное восстановлению элемента до начала износа. Фаза выхода кривой ванны Вейбулла, если для ремонта используется распределение вероятностей Вейбулла с формой больше единицы.
3. Приоритет ремонта: используется только в том случае, если указаны ресурс элемента и условия ремонта (т. е. он используется только в том случае, если элемент должен стоять в очереди на ремонт, а не идти непосредственно на ремонт). Цель этого поля — помочь определить последовательность, в которой элементы извлекаются из очереди восстановления по мере того, как ресурсы становятся доступными для восстановления элемента. Элементы ремонтируются в соответствии с их приоритетом ремонта, где 1 – наивысший приоритет, 2 – следующий по величине и т. д. Элементы с одинаковым приоритетом ремонтируются в порядке очереди.

Кроме того, каждый элемент в группе резервного резервирования имеет дополнительные параметры, которые могут повлиять на способ его ремонта:

1. Коэффициент интенсивности пассивных отказов: коэффициент, на который умножается интенсивность отказов элемента при работе в пассивном состоянии, а не в активном. По умолчанию этот коэффициент будет равен единице и обычно находится в диапазоне от нуля до единицы, что указывает на более низкую частоту пассивных отказов, чем интенсивность активных отказов.
2. Вероятность отказа переключения: процентная вероятность того, что элемент выйдет из строя при переключении из пассивного состояния в активное. Если произошел такой сбой переключения, элемент необходимо отремонтировать обычным способом, прежде чем его можно будет использовать снова.
3. Задержка запуска: Запуск элемента, переходящего из пассивного состояния в активное, задерживается на указанное время.

Профилактическое обслуживание

RAMP позволяет пользователю моделировать профилактическое обслуживание для каждого элемента системы с помощью циклов, выраженных с помощью трех параметров «время безотказной работы». время начала «времени простоя» и «времени простоя». RAMP также имеет возможность переключать «интеллектуальное профилактическое обслуживание» для каждого элемента системы, что пытается улучшить производительность системы путем проведения профилактического обслуживания, когда элемент уже находится в режиме «простоя» по другим причинам.

Общий режим отказов

Отказы общего режима (CMF), которые вызывают одновременный отказ нескольких элементов (например, из-за возникновения пожара или какого-либо другого катастрофического события или отказа источника питания, обеспечивающего питание нескольких отдельно определенных элементов). RAMP позволяет пользователю определять CMF, указывая набор затронутых элементов и распределение частоты возникновения CMF. При возникновении CMF любые элементы, на которые влияет этот конкретный CMF, переводятся в состояние сбоя и должны быть отремонтированы, при необходимости помещаясь в очередь на ремонт. Любые элементы, вышедшие из строя в результате CMF, будут отремонтированы в соответствии с распределением ремонта, определенным для этого элемента. Элементы, которые уже ремонтируются, находятся в очереди на ремонт или проходят профилактическое обслуживание, остаются незатронутыми возникновением связанного CMF.

Критичность

Критичность элемента является мерой того, насколько элемент повлиял на «значение q» (т.е. производительность) группы, к которой он принадлежит. Элементы с высокой критичностью в среднем вызывают больше «простоев» или недоступности и, таким образом, имеют решающее значение для производительности группы. Критичность элемента может варьироваться в зависимости от уровня группы (например, отказ двигателя может иметь очень высокую критичность для группы, содержащей виды отказа для одного насоса, и очень низкую критичность для группы, содержащей несколько резервных насосов). .

Единицы времени

RAMP позволяет пользователю установить интересующую единицу времени в соответствии с соображениями масштаба и точности. Единственное требование состоит в том, что единицы времени должны использоваться последовательно во всей модели, чтобы избежать вводящих в заблуждение результатов. Единицы времени выражаются в следующих входных данных:

1. Распределение вероятности отказа элемента.
2. Распределения вероятностей ремонта элементов.
3. Время логистической задержки элемента (до ремонта).
4. Профилактическое обслуживание элементов «время работы», «время простоя» и начальные точки.
5. Распределение вероятностей синфазных отказов.
6. Процентильное время в эмпирических распределениях вероятностей (отказов или ремонтов).
7. Время задержки в группах времени.
8. Интервалы пополнения запасных частей или время задержки повторного заказа.
9. Скользящий средний диапазон и приращение.
10. Гистограмма «время простоя».
11. Имитация интересующего периода времени.

Типы элементов

Элементам, которые, как предполагается, имеют одинаковые характеристики отказов и ремонта и имеют общий набор запасных частей, можно назначить один и тот же определяемый пользователем тип элемента (т. е. насос, двигатель, резервуар и т. д.). Это позволяет быстрее строить сложные системы, содержащие множество схожих по функциям элементов, поскольку для таких элементов не нужно повторять ввод данных элемента.

Функциональность импорта

Ранее созданные системы можно импортировать как подсистемы отображаемой в данный момент системы. Это позволяет быстрее создавать сложные системы, содержащие множество подсистем, поскольку они могут создаваться параллельно несколькими пользователями перед импортом в общую систему.

Модель RAMP Процессор

Процессор модели RAMP имитирует работу системы в течение интересующего периода времени (известного в RAMP как миссия) путем выборки времени сбоя и ремонта из вероятностных распределений (с вероятностями, полученными из генератора псевдослучайных чисел ) и объединения с другими данными, определенными в построитель моделей RAMP для определения событий перехода состояний для каждого элемента модели. В моделировании используются дискретные события, которые ставятся в очередь в хронологическом порядке, причем каждое событие обрабатывается по очереди для определения состояний и, следовательно, «значений q» каждого элемента модели в этот дискретный момент времени. Правила объединения групп используются для определения «значений q» на последовательно более высоких уровнях групп, кульминацией которых являются «значения q» самых отдаленных групп, которые при усреднении по событиям моделирования обычно обеспечивают показатели производительности системы, которые выводятся в виде результаты модели с точки зрения выбранных интересующих параметров.

Запустив достаточное количество миссий за один и тот же интересующий период времени (различные возможные истории из одной и той же начальной точки), RAMP можно использовать для получения статистически значимых результатов, которые устанавливают вероятное распределение интересующих параметров, определяемых пользователем, и, таким образом, объективно оценивают систему. , при этом доверительные интервалы результатов зависят от количества смоделированных миссий. С другой стороны, запустив миссию, длина которой превышает частоту отказов и время ремонта, и моделируя только одну миссию, RAMP можно использовать для установления устойчивой производительности системы.

История РАМПА

RAMP была первоначально разработана компанией Rex Thompson & Partners Ltd. в середине 1980-х годов как программа моделирования доступности, в основном используемая для моделирования предприятий и процессов. Право собственности на RAMP перешло к TA Group с момента своего основания в январе 1990 г. а затем в Fluor Corporation , когда она приобрела TA Group в апреле 1996 года. перед переходом в подразделение Advantage Технический консалтинг материнской компании Advantage Business Group Ltd., образована в феврале 2001 года в результате выкупа менеджментом консалтингового и информационно-технологического бизнеса корпорации Fluor, работающей в транспортном, оборонном, энергетическом и производственном секторах. RAMP в настоящее время принадлежит компании Atkins после приобретения ею компании Advantage Business Group Ltd. в марте 2007 года. Обширная переработка Аткинсом исходного приложения RAMP для DOS привела к созданию серии приложений RAMP для платформы Microsoft Windows , с построителем моделей RAMP, написанным на Visual Basic , и процессором моделей RAMP, написанным на FORTRAN .

Использование RAMP

Благодаря присущей ему гибкости RAMP теперь используется для оптимизации проектирования систем и поддержки принятия важных решений во многих секторах. RAMP обеспечивает возможность моделирования многих факторов, которые могут повлиять на систему, таких как изменения в спецификациях или контрактах на поставку, исследования «что, если», анализ чувствительности , резервирование оборудования , критичность оборудования , отсроченные отказы, а также позволяет генерировать результаты, которые могут экспортироваться для анализа видов отказов, последствий и критичности ( FMECA ) и анализа затрат и выгод .