Journal of the Korea Academia-Industrial cooperation Society (한국산학기술학회논문지)

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Redundancy Allocation in A Multi-Level Series System by Cuckoo Search

뻐꾸기 탐색 방법을 활용한 다계층 시스템의 중복 할당 최적화

  • Chung, Il-Han (Department of Safety & Industrial Management, Ulsan College)
  • 정일한 (울산과학대학교 안전및산업경영과)
  • Received : 2017.01.12
  • Accepted : 2017.04.07
  • Published : 2017.04.30
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Abstract

Reliability is considered a particularly important design factor for systems that have critical results once a failure occurs in a system, such as trains, airplanes, and passenger ships. The reliability of the system can be improved in several ways, but in a system that requires considerable reliability, the redundancy of parts is efficient in improving the system reliability. In the case of duplicating parts to improve reliability, the kind of parts and the number of duplicating parts should be determined under the system reliability, part costs, and resources. This study examined the redundancy allocation of multi-level systems with serial structures. This paper describes the definition of a multi-system and how to optimize the kind of parts and number of duplications to maximize the system reliability. To optimize the redundancy, the cuckoo search algorithm was applied. The search procedure, the solution representation and the development of the neighborhood solution were proposed to optimize the redundancy allocation of a multi-level system. The results of numerical experiments were compared with the genetic algorithm and cuckoo search algorithm.

신뢰도는 열차, 비행기, 여객선과 같이 시스템에 한번 고장이 발생한 경우 치명적인 결과로 이어져 시스템에서 중요한 설계 요인으로 고려되어진다. 상당히 높은 신뢰도를 요구하는 시스템에서 시스템의 신뢰도를 향상시키는 방법에는 다양하게 있지만, 부품의 중복은 시스템 신뢰도를 향상시키기 위한 효율적인 방법으로 알려져 있다. 신뢰도를 높이기 위해 부품을 중복하는 경우에는 어떤 부품을 몇 개를 중복해야 하는지를 시스템 신뢰도 측면과 비용, 기타 설계자원 측면에서 고려하여야 한다. 본 연구에서는 직렬 구조를 가지는 다계층 시스템에 대한 중복할당의 방법을 다룬다. 다계층시스템에 대한 정의를 설명하고, 제약된 설계비용에서 시스템 신뢰도를 최대화하기 위한 중복 부품의 선정과 중복수량을 최적화하는 방법을 다룬다. 특히, 다계층 시스템에서 경로집합 중에 단 하나의 품목만 중복이 가능한 경우에 대해서 다루며, 유효한 해를 찾기 위한 방법을 제시한다. 최적화를 위해 뻐꾸기 탐색 알고리즘을 적용한다. 뻐꾸기 탐색 알고리즘에서는 다계층시스템의 중복할당 최적화를 위한 탐색절차, 이웃해의 탐색 방법, 해의 표현 등을 제시한다. 수치예제를 통해 기존에 유전알고리즘과 뻐꾸기 탐색 알고리즘의 성능을 비교한다.

Keywords

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