مدل‌سازی و شبیه‌سازی پویای فرآیند نگهداری و تعمیرات نیروگاه با هدف ارتقاء ایمنی

نوع مقاله : مقاله صنایع

نویسندگان

1 گروه مهندسی صنایع، دانشکده فنی و مهندسی، واحد تهران غرب، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران.

2 گروه مهندسی صنایع، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران غرب،تهران ، ایران

چکیده

‌‌‌‌وجود متغیرها و زیرسیستم‌های متعدد، پیچیدگی‌های مدل‌سازی نگهداری و تعمیرات ایمنی‌محور را در سیستم‌های بزرگ از جمله نیروگاه‌ها افزایش می‌دهد. هدف این مقاله مدل‌سازی پویای سیستم نگهداری و تعمیرات نیروگاه با در نظر گرفتن شاخص‌های ایمنی، و سپس، شبیه‌سازی و تحلیل رفتار مدل طراحی شده برای یک نمونه عددی است. برای این منظور، از طریق مروری بر مطالعات پیشین، مدل علی‎حلقوی سیستم نگهداری تعمیرات یک نیروگاه طراحی و بر اساس نظرات خبرگان، زیرسیستم ایمنی به مدل اضافه و در نهایت نمودار جریان از طریق نرم‎افزار انی‌لاجیک فرمول‎بندی گردید. مدل در سه سناریو شامل سناریو یک، آموزش، سناریو دو، افزودن تجهیزات جدید در سال هفتم و سناریو سه، ترکیبی از افزودن تجهیزات جدید و آموزش، شبیه‌سازی گردید. نتایج سناریو یک نشان داد که افزایش نرخ آموزش سبب کاهش نرخ خرابی و افزایش نرخ از کار انداختن تجهیزات تا ششمین سال و همچنین کاهش نرخ و هزینه حوادث و افزایش ایمنی تا پنجمین سال شد و آموزش بعد از این سال‌ها دیگر اثرگذار نبوده و فقط هزینه آموزش سبب افزایش هزینه‌های جاری گردید. نتایج سناریو دو بیانگر آن است که افزودن هشت تجهیز جدید در سال هفتم سبب بهبود مدل تا 15 سال بعد می‎گردد و مقدار سود از سال دوم تا سال پانزدهم بیشتر از سناریو یک و سه است. ترکیب سناریوهای یک و دو، سناریو بهینه، باعث می‎شود مقدار ایمنی بیشتر، نرخ خرابی از سال ششم به بعد کمتر، نرخ و هزینه حوادث، و هزینه جاری از سال پنجم به بعد کمتر شود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

System dynamics modeling and simulation of power plant maintenance process considering safety improvement

نویسندگان [English]

  • Parisa Shaygan Nik 1
  • Masoomeh Zeinalnezhad 2
  • Tahereh Aliheydari Bioki 1
1 Department of Industrial Engineering, Faculty of Engineering, West Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.
2 Department of Industrial Engineering, Faculty of Engineering, West Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Multiple variables and subsystems increase the complexity of safety-based maintenance modeling in large systems, including power plants. This paper is modeling the power plant maintenance system by considering safety indicators. Then it simulates and analyzes the behavior of the designed model for a numerical sample. Regarding the literature review, a causal loop diagram of the maintenance system for power plant was designed and a safety subsystem was added to the model, based on the experts’ opinion, and finally the stock and flow diagram was formulated using AnyLogic software. The model was simulated in three scenarios including scenario one, training, scenario two, adding new equipment in the seventh year and scenario three, a combination of adding new equipment and training. The first simulation confirmed that increasing the training rate reduced the breakdown rate and equipment failure rate up to the sixth year, as well as reducing the accident rate and cost and increasing safety until the fifth year. Current costs increased. The second indicated that the addition of eight new equipment in the seventh year will improve the model up to 15 years later, and the amount of profit from the second year to the fifteenth year is more than scenario one and three. The combination of scenarios one and two, the optimal scenario, causes a greater amount of safety, a lower failure rate from the sixth year onward, a lower accident rate and cost, and a lower current cost from the fifth year onward.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Maintenance
  • Safety
  • Power plant
  • System dynamics
  • Modeling
  • Simulation

مراجع

[1] جان. د استرمن، پویایی‌شناسی سیستم، چاپ اول، انتشارات ترمه، ایران، 1386.
[2] محمدهادی پورغریب شاهی، «برنامه‌ریزی تعمیر و نگهداری نیروگاه‌ها با روش سیستم‌های دینامیکی»، پایان‌نامة کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید باهنر کرمان، تیر 1390.
[3] شراره مهاجری و فاطمه هرسج، «استراتژی نگهداری و تعمیر پیشگیرانه در نیروگاه سبز بادی منجیل و ارتقا شاخص‌های ایمنی»، چهارمین کنفرانس ملی و دومین کنفرانس بین‌المللی حسابداری و مدیریت با رویکردهای کاربردی و پژوهشی نوین، مرداد 1394.
[4] احسان محمودی، علی نعیمی صدیق، سید کمال چهارسوقی و حمیدرضا اسکندری، «بررسی تأثیر گردش اطلاعات بر مدل زنجیرة تأمین ساخت طبق سفارش مبتنی بر رویکرد سیستم‌های پویا»، مجلة مدل‌سازی در مهندسی، دورة 8، شمارة 22، پاییز 1389، صفحة 21-35.
[5] حمید فلقی، مریم رمضانی و محمودرضا حقی فام، «تحلیل تأثیر نیروگاه‌های بادی بر قابلیت تبادل شبکه‌های انتقال در سیستم قدرت»، مجلة مدل‌سازی در مهندسی، دورة 10، شمارة 30، پاییز 1391، صفحة 61-75.
[6] P.S. Carpitell, A. Mzougui, J. Benítez, F. Carpitella, A. Certa, J. Quierdo and M. Cascia, "A risk evaluation framework for the best maintenance strategy: The case of a marine salt manufacture firm", Reliability Engineering & System Safety, Vol. 205, January 2021, 107265.
[7] زهرا آقاسی‌زاده، «انتخاب استراتژی مناسب نگهداری و تعمیرات توسط تکنیک تحلیل سلسله‌مراتبی (AHP) (مطالعة موردی: کارخانه تبرک مشهد)»، اولین همایش ملی فنّاوری در مهندسی کاربردی، تهران، 1395.
[8] H.P. Jagtap and A.K. Bewoor, "Use of Analytic Hierarchy Process Methodology for Criticality Analysis of Thermal Power Plant Equipments", Materials today:proceedings, Vol. 4, Issue 2, Part A, 2017, pp. 1927-1936.
[9] J. Lee and M. Mitici, "An integrated assessment of safety and efficiency of aircraft maintenance strategies using agent-based modelling and stochastic Petri nets", Reliability Engineering & System Safety, Vol. 202, October 2020, 107052.
[10] علی کریم‌آبادی، محمدابراهیم حاجی‌آبادی، عبدالله کامیاب و علی‌اصغر شجاعی، «مدل ترکیبی تعمیر و نگهداری پیشگیرانه و پیش‌بینانة ترانسفورماتور قدرت (مطالعة موردی: شرکت برق منطقه‌ای خراسان)»، مجلة مدل‌سازی در مهندسی، دورة 17، شمارة 56، بهار 1398، صفحة 421-439.
[11] S. Alaswad and Y. Xiang, "A Review on Condition-Based Maintenance Optimization Models for Stochastically Deteriorating System", Reliability Engineering & System Safety, 2016.
[12] Y. Zhang, J. Andrews, S. Reed and M. Karlberg, "Maintenance Processes Modelling and Optimisation", Reliability Engineering & System Safety, Vol. 157, 2017, pp. 54-63.
[13] M. Bulute and E. Özcan, "A new approach to determine maintenance periods of the most critical hydroelectric power plant equipment", Reliability Engineering & System Safety, Vol. 205, January 2021, 107238.
[14] J. Wang, D. Ge, S. Chen, Z. Wang, D. Guo, Z. Xu, J. Wang, and F. Wang, "Maintenance strategy design for nuclear reactors safety systems using a constraint particle swarm evolutionary methodology", Annals of Nuclear Energy, Vol. 150, January 2021, 107878.
[15] N.M. Souza and A.T.A. Filho, "A systematic airport runway maintenance and inspection policy based on a delay time modeling approach", Automation in Construction, Vol. 110, 2020, 103039.
[16] J.J. Jimenez, S. Schwartz, R. Vingerhoeds, B. Grabot and M. Salaün, "Towards multi-model approaches to predictive maintenance: A systematic literature survey on diagnostics and prognostics", Journal of Manufacturing Systems, Vol. 56, July 2020, pp. 539-557.
[17] H.P. Jagtap, A.K. Bewoor, R. Kumar, M.H. Ahmadi and L. Chen, "Performance analysis and availability optimization to improve maintenance schedule for the turbo-generator subsystem of a thermal power plant using particle swarm optimization", Reliability Engineering & System Safety, Vol. 204, December 2020, 107130.
[18] P. Singh, S. Singh, S. Vardhan and A. Patnaik, "Sustainability of maintenance management practices in hydropower plant: A conceptual framework", Materials Today: Proceedings, Vol. 28, Part 3, 2020, pp. 1569-1574.
[19] نیما امجدی و محمدرضا انصاری، «برنامه‌ریزی کوتاه‌مدت نیروگاه‌های آبی و حرارتی در سیستم قدرت با در نظر گرفتن محدودیت‌های ایمنی سیستم و مسئلة پایداری ولتاژ»، مجلة مدل‌سازی در مهندسی، دورة 10، شمارة 28، بهار 1391، صفحة 53-67.
[20] N. Gerami, S. Aminah and R. Fayek, "Neuro-fuzzy system dynamics technique for modeling construction systems", Applied Soft Computing, Vol. 93, August 2020, 106400.
[21] G. Guizz, D. Falcone and F. Felice, "An integrated and parametric simulation model to improve production and maintenance processes: Towards a digital factory performance", Computers & Industrial Engineering, Vol. 137, November 2019, 106052.
[22] E.H. Mathews, J.H. Mathews, J.H.V. Laar, W. Hamer and M. Kleingeld, "A simulation-based prediction model for coal-fired power plant condenser maintenance", Applied Thermal Engineering, Vol. 174, 25 June 2020, 115294.
[23] L. Gary, N.G.H.C. Amos and A. Tehseen, "Towards strategic development of maintenance and its effects on production performance by using system dynamics in the automotive industry", International Journal of Production Economics, Vol. 200, 2018, pp. 151-169.
[24] S.M. Hoseyni, F.D. Maio and E. Zio, "Condition-based probabilistic safety assessment for maintenance decision making regarding a nuclear power plant steam generator undergoing multiple degradation mechanisms", Reliability Engineering & System Safety, Vol. 191, November 2019, 106583.
[25] D.C. Lane and R. Oliva, "The greater whole: Towards a synthesis of system dynamics and soft systems methodology", European Journal of Operational Research, 1998, Vol. 107, pp. 214-235.
[26] M.S. Alvarez-Alvarado and D. Jayaweer, "Operational risk assessment with smart maintenance of power generator", International Journal of Electrical Power & Energy Systems, Vol. 117, May 2020, 105671.
[27] L. Wanga, J. Chua and J. Wub, "Selection of optimum maintenance strategies based on a fuzzy analytic hierarchy process", International journal of production economics, Vol. 107, 2007, 151-163.
[28] L. Pintelon, S.K. Pinjala and A. Vereecke, "Evaluating the effectiveness of maintenance strategies", Journal of quality in maintenance engineering, 12 (1), 2006, 7 - 20.
مدل سازی در مهندسی
دوره 19، شماره 67
دی 1400
صفحه 85-108

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 16 آذر 1399
  • تاریخ بازنگری: 05 مرداد 1400
  • تاریخ پذیرش: 09 شهریور 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار