Optimization of systems reliability by metaheuristic approach

Résumé

L'application des approches métaheuristiques pour améliorer la fiabilité des systèmes par l'optimisation est devenue pratique pour les chercheurs ces dernières années. L’optimisation de la fiabilité est devenue un élément essentiel de la conception et de l’exploitation de systèmes de fabrication à grande échelle. Cette thèse aborde l'optimisation de la fiabilité système pour les systèmes série–parallèle afin de résoudre des problèmes d'optimisation redondants, continus et combinatoires en ingénierie de la fiabilité en utilisant des approches métaheuristiques (AM). Le problème consiste à sélectionner la meilleure stratégie de redondance, le composant et le niveau de redondance pour chaque sous-système afin d'optimiser la fiabilité du système sous des contraintes au niveau du système. Ce type de problème implique la sélection de composants à choix multiples et de niveaux de redondance offrant le maximum d'avantages. Il est soumis aux contraintes de coût et de poids au niveau du système. Ce sont des problèmes très courants et réalistes rencontrés dans la conception de nombreux systèmes d'ingénierie. La mise au point de solutions efficaces à ces problèmes devient de plus en plus importante à mesure que les systèmes mécaniques deviennent de plus en plus complexes, que les plans de développement diminuent de taille et que les exigences de fiabilité évoluent rapidement et deviennent de plus en plus difficiles à respecter. Une solution de conception optimale peut être obtenue très fréquemment et plus rapidement en utilisant des problèmes d'allocation de redondance d'algorithme génétique (PARAG). En général, les problèmes d'allocation de redondance (PAR) sont difficiles à résoudre dans des cas réels, en particulier dans des situations de grande envergure. Dans cette étude, l'optimisation de la fiabilité d'une série parallèle en utilisant un algorithme génétique (AG) et une analyse statistique a été considérée. L'approche décrite dans le présent document peut s'appliquer aux problèmes de fiabilité des systèmes, notamment le nombre redondant de modules soigneusement choisis, le coût global et le poids total. La plupart des études connexes se sont concentrées uniquement sur l'optimisation à objectif unique du PAR. L’optimisation multiobjectif n’a pas encore attiré beaucoup d’attention. Ce projet de recherche a examiné la situation multiobjectif en se concentrant sur la formulation multiobjectif, ce qui est utile pour optimiser la fiabilité du système tout en minimisant son coût et son poids pour résoudre le PAR. La présente étude applique une méthodologie permettant d'optimiser la fiabilité d'un système série–parallèle basé sur une optimisation multiobjective et une fiabilité multi-états en utilisant un AG hybride et une fonction floue. Les objectifs de l'étude à déterminer la stratégie de sélection du degré de redondance de chaque sous-système afin d'exploiter la fiabilité générale du système en fonction des limites globales de coût et de poids. En outre, les résultats de l'étude de cas visant à optimiser la fiabilité du système série–parallèle sont présentés, ainsi que les relations avec les phénomènes précédemment étudiés, afin de déterminer la performance de l'AG examinée. En outre, cette étude a mis au point une nouvelle technique basée sur les métaheuristiques pour résoudre les problèmes a mis d’optimisation multiobjectifs, telle que le problème commun d’allocation fiabilité-redondance. En outre, un nouveau processus de simulation a été développé pour générer des outils pratiques permettant de concevoir des systèmes parallèles série-fiables. Par conséquent, des méthodes métaheuristiques ont été appliquées pour résoudre ces problèmes difficiles et complexes. De plus, les métaheuristiques offrent un compromis utile entre la durée de calcul requise et la qualité de l’espace de solution approché. Les défis industriels incluent la maximisation de la fiabilité du système sous réserve d'un coût et d'un poids système limités, la minimisation de son poids sous le coût système limité et les exigences de fiabilité du système, ainsi que l'augmentation des composants de qualité via l'optimisation et la fiabilité du système. Par conséquent, une étude de situation réelle sur le contrôle de sécurité d'une turbine à gaz en état de survitesse a été explorée dans cette étude dans le but de vérifier l'algorithme proposé du point de vue de l'optimisation du système.

Date	1 août 2019
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Thien-My Dao (Directeur(-trice)) & Zhaoheng Liu (Codirecteur(-trice))