修理工可延誤休假的溫貯備系統(tǒng)

呂文靜，鄭海鷹

(溫州大學(xué)數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院，浙江溫州 325035)

修理工可延誤休假的溫貯備系統(tǒng)

呂文靜，鄭海鷹?

(溫州大學(xué)數(shù)學(xué)與信息科學(xué)學(xué)院，浙江溫州 325035)

討論了溫貯備可修系統(tǒng)的一個(gè)新模型，在該模型中引入了修理工可延誤休假的概念．在假定部件的工作時(shí)間、貯備時(shí)間、修理時(shí)間、修理工的延誤休假時(shí)間、修理工的休假時(shí)間分布的前提下，利用補(bǔ)充變量法和拉普拉斯變換方法，建立了各狀態(tài)概率的微積分方程，得到了系統(tǒng)的一些主要可靠性指標(biāo)．最后研究了溫貯備系統(tǒng)的一個(gè)特例，即僅考慮修理工可休假的溫貯備系統(tǒng)，得出了該系統(tǒng)的可靠度及首次故障前的平均時(shí)間．

溫貯備系統(tǒng)；延誤休假；補(bǔ)充變量法；廣義馬爾可夫過程；可靠性

為了提高系統(tǒng)可靠度或可用度，備份冗余常作為一種有效的設(shè)計(jì)戰(zhàn)略用于許多領(lǐng)域．貯備系統(tǒng)分為冷貯備系統(tǒng)和溫貯備系統(tǒng)．溫貯備系統(tǒng)是指貯備部件在貯備期內(nèi)可能會(huì)因?yàn)槔匣瘑栴}或受環(huán)境影響等而失效[1]．溫貯備可修系統(tǒng)的可靠性模型是可靠性理論和應(yīng)用中比較重要的模型之一，關(guān)于它的研究，當(dāng)前大多數(shù)文獻(xiàn)都是假定部件故障后能得到立即修理[2-3]，這與現(xiàn)實(shí)情況是不大相符合的，實(shí)際中，系統(tǒng)的故障部件可能會(huì)由于各種原因而得不到立即修理．因此，將修理工休假、延誤休假納入到可修系統(tǒng)模型的分析中是有現(xiàn)實(shí)意義的．

文獻(xiàn)[4-10]對(duì)不同形式的貯備系統(tǒng)進(jìn)行了研究，本文在這些研究的基礎(chǔ)上，將修理工可延誤休假的概念推廣到溫貯備可修系統(tǒng)，采用補(bǔ)充變量法和廣義馬爾可夫過程方法研究了一個(gè)新模型，即修理工可延誤休假的溫貯備可修系統(tǒng)．所謂延誤休假是指，每次休假結(jié)束時(shí)若系統(tǒng)中仍沒有失效部件，修理工并不立即休假，而是有一段隨機(jī)的準(zhǔn)備時(shí)間，從修理工開始空閑到開始休假這段時(shí)間稱為修理工的延誤休假時(shí)間，若在延誤休假時(shí)間內(nèi)有部件失效，則終止休假準(zhǔn)備，立即修理失效部件，否則修理工開始休假．

本文所給系統(tǒng)模型的具體描述如下：有兩個(gè)不同型部件1和部件2及一個(gè)修理工組成，其中部件1比部件2有優(yōu)先使用權(quán)和優(yōu)先修理權(quán)；0時(shí)刻部件都是新的且系統(tǒng)開始工作，修理工開始作休假準(zhǔn)備；若部件在延誤休假時(shí)間內(nèi)失效，則修理工立即修理失效部件，延誤休假時(shí)間終止；若部件在延誤休假時(shí)間內(nèi)未失效，則修理工在延誤休假時(shí)間結(jié)束后開始休假；修理工每次休假結(jié)束時(shí)，若系統(tǒng)中有失效部件則立即修理失效部件，若系統(tǒng)中沒有失效部件，則進(jìn)行休假準(zhǔn)備，待延誤休假時(shí)間結(jié)束之后方可開始休假．進(jìn)一步設(shè)：

3）兩部件貯備時(shí)間服從同一分布：F2( t)=1-e-βt，t≥0；

5）修理工的延誤休假時(shí)間分布為：F3( t)=1-e-γt，t≥0；

6）部件1比部件2有優(yōu)先使用權(quán)和優(yōu)先修理權(quán)；

7）上述隨機(jī)變量相互獨(dú)立，部件修復(fù)后如新．

1 模型分析

令S(t)表示系統(tǒng)在時(shí)刻t所處的狀態(tài)，則系統(tǒng)可能的狀態(tài)如下：

1）部件1工作，部件2貯備，修理工休假，系統(tǒng)正常；

2）部件1工作，部件2貯備，修理工延誤休假，系統(tǒng)正常；

3）部件1工作，部件2貯備故障，修理工休假，系統(tǒng)正常；

4）部件1工作，部件2修理，系統(tǒng)正常；

5）部件1工作故障，部件2工作，修理工休假，系統(tǒng)正常；

6）部件1修理，部件2工作，系統(tǒng)正常；

7）部件1修理，部件2待修，系統(tǒng)故障；

8）兩部件均故障，修理工休假，系統(tǒng)故障．

引進(jìn)補(bǔ)充變量：X(t)表示在時(shí)刻t修理工已經(jīng)用去的休假時(shí)間，Y(t)表示在時(shí)刻t正在修理的部件已經(jīng)用去的修理時(shí)間，則{S(t),X(t),Y(t),t≥0}構(gòu)成一廣義馬爾可夫過程．系統(tǒng)在時(shí)刻t的狀態(tài)概率定義如下：

2 系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)

定理1 系統(tǒng)瞬時(shí)可用度A(t)的拉普拉斯變換式A*(s)和穩(wěn)態(tài)可用度A′分別為：

對(duì)上式取拉普拉斯變換并將式（18）、（20）、（22）、（24）、（25）的表達(dá)式帶入，即可得式（35）、（36），再由Tauber定理[1]，并使用羅比塔法則易得式（37）、（38）．

定理3 系統(tǒng)在時(shí)刻t的瞬時(shí)故障頻度Wf(t)的拉普拉斯變換式為：

對(duì)上式作拉普拉斯變換即可得式（39），再由Tauber定理[1]，并使用羅比塔法則易得式（40）．

3 系統(tǒng)可靠度和首次故障前的平均時(shí)間

為了求系統(tǒng)可靠度R(t)，只需令系統(tǒng)的故障狀態(tài)7）和8）均為吸收狀態(tài)，這樣就得到一個(gè)有兩個(gè)吸收態(tài)的連續(xù)時(shí)間廣義馬爾可夫過程, t≥0｝，其中)表示系統(tǒng)在時(shí)刻t所處的狀態(tài)，則, t≥0｝是取值于工作狀態(tài)集的隨機(jī)變量．令

對(duì)上式進(jìn)行拉普拉斯變換，并代入式（52）、（53）、（54）、（55）、（56）、（57）、（58）、（59）、（60）、（61）和（62），化簡(jiǎn)計(jì)算即可得（64）式．

推論1 系統(tǒng)首次故障前的平均時(shí)間為：

至此，系統(tǒng)一些重要的可靠性指標(biāo)及系統(tǒng)首次故障前的平均時(shí)間的拉普拉斯變換可求得．另外在該模型中可以考慮修理工的行為對(duì)整個(gè)系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益的影響，還可以考慮將該模型推廣到表決系統(tǒng)，運(yùn)用排隊(duì)論理論可獲得系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)等．

4 實(shí) 例

對(duì)于該系統(tǒng)，若不考慮延誤休假時(shí)間，僅考慮修理工可休假的溫貯備系統(tǒng)這一特殊情況，假定兩同型部件的工作時(shí)間和貯備時(shí)間分別服從參數(shù)為λ和μ的指數(shù)分布，部件的修理時(shí)間和修理工的休假時(shí)間分別服從一般分布，分布函數(shù)分別為：

系統(tǒng)首次故障前的平均時(shí)間為：

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Warm Standby Redundant Repairable System with Multiple Delay Vacations of a Repairman

LV Wenjing, ZHENG Haiying
(School of Mathematics and Information Science, Wenzhou University, Wenzhou, China 325035)

A new model for the Warm standby redundant repairable system is discussed in this paper. The conception of a repairman with possible delay vacation is introduced into this model. Assuming that the operating time and standby time of the units and the delay vacation time of the repairman are exponentially distributed, while the repair time of the units and the vacation time of the repairman have general continuous distributions, drawing on the supplementary variables approach and the method of generalized Markov process, the study obtains some important reliability indexes. Finally, a warm standby redundant repairable system with multiple vacations of a repairman is studied, obtaining such important reliability indexes as the system reliability and MTTF.

Warm Standby Redundant Repairable System; Delay Vacation; Supplementary Variables Approach; Method of Generalized Markov Process; Reliability

O213

A

1674-3563(2014)04-0008-09

10.3875/j.issn.1674-3563.2014.04.002 本文的PDF文件可以從xuebao.wzu.edu.cn獲得

(編輯：王一芳)

2013-12-18

呂文靜(1986- )，女，河南信陽人，碩士，研究方向：應(yīng)用統(tǒng)計(jì)．? 通訊作者，wzzhying@163.com