Development of application for solving technological system reliability problems with intelligent evolutionary algorithms
Τα τελευταία χρόνια η αυξανόμενη πολυπλοκότητα των προβλημάτων της βιομηχανίας έχει φέρει στο προσκήνιο την εφαρμογή τεχνικών Τεχνητής Νοημοσύνης, οι οποίες καλούνται να προσεγγίσουν την βέλτιστη στρατηγική ενός προβλήματος λήψης απόφασης. Τα εν λόγω προβλήματα βελτιστοποίησης είναι συνήθως αυξημένη...
Αποθηκεύτηκε σε:
| Κύριοι συγγραφείς: | , |
|---|---|
| Άλλοι συγγραφείς: | |
| Γλώσσα: | el_GR |
| Δημοσίευση: |
2022
|
| Θέματα: | |
| Διαθέσιμο Online: | http://hdl.handle.net/11610/23092 |
| Ετικέτες: |
Προσθήκη ετικέτας
Δεν υπάρχουν, Καταχωρήστε ετικέτα πρώτοι!
|
| Περίληψη: | Τα τελευταία χρόνια η αυξανόμενη πολυπλοκότητα των προβλημάτων της βιομηχανίας έχει φέρει στο προσκήνιο την εφαρμογή τεχνικών Τεχνητής Νοημοσύνης, οι οποίες καλούνται να προσεγγίσουν την βέλτιστη στρατηγική ενός προβλήματος λήψης απόφασης. Τα εν λόγω προβλήματα βελτιστοποίησης είναι συνήθως αυξημένης πολυπλοκότητας και εμφανίζονται σε διάφορα πεδία της Μηχανικής (Engineering).
H παρούσα διπλωματική εστιάζει στην προσέγγιση προβλημάτων βελτιστοποίησης από το πεδίο της Αξιοπιστίας Συστημάτων, με χρήση νοημόνων εξελικτικών μεθόδων. Τα εν λόγω προβλήματα στοχεύουν στην επίτευξη του υψηλότερου επιπέδου αξιοπιστίας ενός συστήματος. Πιο συγκεκριμένα τα υπό μελέτη συστήματα αποτελούνται από ένα πλήθος υποσυστημάτων που περιέχουν ένα ή περισσότερα παράλληλα συνδεδεμένα εξαρτήματα ίσης αξιοπιστίας.
Έπειτα από μελέτη της βιβλιογραφίας συλλέχθηκαν 10 μελέτες περίπτωσης μεταξύ των οποίων περιλαμβάνονται το πρόβλημα κατανομής αξιοπιστίας (reliability allocation problem) κατά το οποίο πρέπει να προσδιοριστεί η κατάλληλη προδιαγραφή αξιοπιστίας των εξαρτημάτων, το πρόβλημα κατανομής εφεδρείας (redundancy allocation problem) στο οποίο πρέπει να προσδιοριστεί το πλήθος των εξαρτημάτων για κάθε ένα από τα υποσυστήματα και το πρόβλημα κατανομής αξιοπιστίας – εφεδρείας (reliability – redundancy allocation problem) το οποίο αποτελεί συνδυασμό των προηγούμενων. Ωστόσο, μια αύξηση στο πλήθος των εφεδρικών εξαρτημάτων και στην αξιοπιστία των εξαρτημάτων που αποτελούν τα υποσυστήματα, ανάγεται σε αύξηση του συνολικού κόστους, βάρους και όγκου. Συνεπώς η πολυπλοκότητα των προβλημάτων που μελετώνται στην παρούσα εργασία βρίσκεται στην επίτευξη του υψηλότερου επιπέδου αξιοπιστίας χωρίς την υπέρβαση των διαθέσιμων πόρων του συνολικού κόστους, βάρους και όγκου οι οποίοι αντιπροσωπεύουν τους μη-γραμμικούς περιορισμούς των προβλημάτων
Έπειτα από εκτενή μελέτη της βιβλιογραφίας, προέκυψε το ενδιαφέρον δημιουργίας υβριδικών σχημάτων (hybrid schemes), τα οποία αποτελούνται από επιμέρους μεθόδους, για την προσέγγιση προβλημάτων βελτιστοποίησης αξιοπιστίας. Τα εν λόγω υβριδικά σχήματα χρησιμοποιήθηκαν για την προσέγγιση προβλημάτων κατανομής αξιοπιστίας – εφεδρείας, ενώ οι επιμέρους μέθοδοι επιλύσαν προβλήματα κατανομής αξιοπιστίας και κατανομής εφεδρείας. Η λογική είναι να μελετηθεί αν η επιλογή των επιμέρους μεθόδων, για την δημιουργία υβριδικών σχημάτων, μπορεί να επιτευχθεί γνωρίζοντας την στατιστική απόδοση των μεθόδων για τα επιμέρους προβλήματα που καλούνται να επιλύσουν.
Επιπλέον, προκειμένου να επιτευχθεί η καλύτερη στατιστική απόδοση πραγματοποιήθηκε παραμετροποίηση των υβριδικών σχημάτων σε δύο φάσεις. Η πρώτη φάση περιλαμβάνει την εύρεση των κατάλληλων τιμών των παραμέτρων που σχετίζονται με τις επιμέρους μεθόδους των υβριδικών σχημάτων με σκοπό την καλύτερη αποδοτικότητά τους, ενώ η δεύτερη φάση περιλαμβάνει την εύρεση των κατάλληλων αντίστοιχων τιμών των παραμέτρων που είναι κοινές στις εξελικτικές μεθόδους (όπως αυτές του πληθυσμού και των επαναλήψεων μιας εξελικτικής μεθόδου βελτιστοποίησης) με σκοπό την καλύτερη απόδοση των επιμέρους μεθόδων κάθε υβριδικού σχήματος. Οι εν λόγω παράμετροι θα αποτελέσουν τις προεπιλεγμένες (default) παραμέτρους των υβριδικών σχημάτων στην εφαρμογή περιβάλλοντος διεπαφής χρήστη (Graphical User Interface Application).
Επιπρόσθετα, υλοποιήθηκε ανάλυση των αποτελεσμάτων των υβριδικών σχημάτων και έγινε συγκριτική αξιολόγηση με μεθόδους της βιβλιογραφίας που φέρουν ισχυρή απόδοση. Ένας ακόμη σημαντικός παράγοντας, πέραν της απόδοσης, ήταν ο χρόνος που χρειάζεται κάθε υβριδικό σχήμα. Συνεπώς έγινε η μελέτη της μεταβολής της ποιότητας ως προς τον χρόνο όταν αυξάνονται οι τιμές των κοινών παραμέτρων.
Τέλος αναπτύχθηκε σε γλώσσα Python μια εφαρμογή (application) η οποία αποτελεί ένα πρώιμο σύστημα υποστήριξης αποφάσεων, η οποία δύναται να υπολογίσει την κατανομή της αξιοπιστίας των εξαρτημάτων και την εφεδρεία αυτών σε κάθε υποσύστημα, που αναλογεί στην βέλτιστη αξιοπιστία για κάποιο εκ των βασικών υποσυστημάτων. |
|---|