ОПТИМІЗАЦІЯ НАДІЙНОСТІ ТЕХНІЧНОЇ СИСТЕМИ З УРАХУВАННЯМ МІНІМІЗАЦІЇ РЕСУРСІВ
DOI:
https://doi.org/10.33042/2522-1809-2025-1-189-203-208Ключові слова:
структурна надійність системи, ресурсна ефективність, резервуванняАнотація
У статті розглядається питання оптимізації надійності резервованих технічних систем шляхом комплексного підходу, що об'єднує теоретичне моделювання, чисельні методи аналізу та економічну оптимізацію. Основна увага приділяється забезпеченню балансу між надійністю системи та витратами на її вдосконалення. Такий підхід спрямований на досягнення стійкої та ефективної роботи технічних систем навіть за наявності зовнішніх впливів або відмов окремих компонентів. Теоретична частина дослідження ґрунтується на аналізі функції надійності, яка описує залежність загальної надійності системи від характеристик її елементів. Важливим аспектом цього аналізу є виявлення критичних компонентів, які мають найбільший вплив на функціональність системи. На основі цього визначаються оптимальні стратегії резервування, що дозволяють підвищити стійкість системи до відмов. Введення критичних значень
надійності дозволяє оцінити ефективність додаткових інвестицій у покращення окремих елементів. Зокрема, за певним рівнем надійності приріст ефективності від подальших вкладень значно зменшується, що потребує оптимального підходу до розподілу ресурсів.
Економічна складова статті зосереджена на розробці стратегій рентабельного управління витратами, пов’язаними з підвищенням надійності технічних систем. Це включає аналіз витрат на вибір матеріалів, структурне посилення елементів конструкції або створення резервних компонентів. Оптимальні рішення базуються на моделюванні витрат і вигод для різних сценаріїв функціонування системи, що дозволяє мінімізувати ресурси без шкоди для надійності. Чисельні методи використовуються для точного визначення критичних зон у складних конструкціях. Наприклад, у кам'яних конструкціях такі методи дозволяють виявляти місця поступового руйнування, які потребують посилення. Завдяки цьому можна здійснювати цілеспрямоване зміцнення конструкцій, підвищуючи їх стійкість до зовнішніх навантажень і зношення.
Комбіновані моделі враховують різні типи навантажень і можливі сценарії відмов, що дозволяє інженерам приймати обґрунтовані рішення під час проєктування і модернізації об’єктів. Перспективи подальших досліджень у цій сфері пов’язані з удосконаленням чисельних методів аналізу, а також проведенням експериментальних випробувань для верифікації розроблених моделей. Крім того, розширення застосовності інтегрованого підходу до різних типів технічних систем і умов експлуатації дозволить підвищити ефективність і надійність об’єктів інженерії та будівництва на національному й міжнародному рівнях. Зокрема, інтеграція економічної та технічної оптимізації є ключем до створення
стійких систем, які відповідають сучасним вимогам безпеки та ефективності.
Посилання
Goulter J.C. Relyability analysis for design / Goulter J.C., Walgki T.M., Mays L.W. Sekarya A.B., Bouchart R., Tung Y.K. // Water distribution systems: handbook. – 2000. – 18-1.
Reliability of technical systems: reference book // Yu. K. Belyaev, V. A. Bogatyrev, V. V. Bolotin, et al.; edited by I. A. Ushakov. – M.: Radio and Communications, 1983. 608 p.
Kirichenko V.F. Method for assessing the functional reliability of separate electrical circuits with power generation// Bulletin of the Vinnytsia Polytechnic Institute, No. 1, 2014. P. 1-4.
Novokhatniy V.G. Reliability of functioning suppressively distribution system complex of water supply systems: dis. for doc. tech. sci. – Poltava: PoltNTU, 2012. – 351 p.
Girardi, M., Padovani, C., Pellegrini, D., & Robol, L. (2020). A finite element model updating method based on global optimization. arXiv preprint arXiv:2007.00278.
Usenko V.G. Geometric models of structural reliability of redundant engineering networks: dis. for doc. of tech. sci. –
Kyiv: KNUBA, 2019. – 424 p.
Gomes, H. M., & Awruch, A. M. (2004). "Comparison of response surface and neural network with other methods for structural reliability analysis." Structural Safety, 26(1), 49-67.
Sberna, A. P., Demartino, C., Vanzi, I., Marano, G. C., & Di Trapani, F. (2024). Cost-effective topology optimization of masonry structure reinforcements by a linear static analysisbased GA framework. Bulletin of Earthquake Engineering, 22,
–4167.
Andrunyk V.A., Vysotska V.A., Pasichnyk V.V., Chyrun L.B., Chyrun L.V. Numerical methods in computer science: a textbook. – Lviv: Publishing house “Novyi svit – 2000”, 2020. – 470 p. ISBN 978–617–7519–06–4.Burden, R.L., Faires, J.D.
(2010). Numerical Analysis. Brooks Cole. ISBN 978-0538733519.
Zhang, Y. (2017). Multi-slicing strategy for the threedimensional discontinuity layout optimization (3D DLO). International Journal for Numerical and Analytical Methods in Geomechanics, 41, 488–507.
##submission.downloads##
Опубліковано
Як цитувати
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, які публікуються у цьому збірнику, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії CC BY-NC-ND 4.0 (із Зазначенням Авторства – Некомерційна – Без Похідних 4.0 Міжнародна), котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
