توضیحات
ABSTRACT
This paper proposes a decomposition-based approach to exactly solve the multi-objective Redundancy Allocation Problem for series-parallel systems. Redundancy allocation problem is a form of reliability optimization and has been the subject of many prior studies. The majority of these earlier studies treat redundancy allocation problem as a single objective problem maximizing the system reliability or minimizing the cost given certain constraints. The few studies that treated redundancy allocation problem as a multi- objective optimization problem relied on meta-heuristic solution approaches. However, meta-heuristic approaches have significant limitations: they do not guarantee that Pareto points are optimal and, more importantly, they may not identify all the Pareto-optimal points. In this paper, we treat redundancy allocation problem as a multi-objective problem, as is typical in practice. We decompose the original problem into several multi-objective sub-problems, efficiently and exactly solve sub-problems, and then systematically combine the solutions. The decomposition-based approach can efficiently generate all the Pareto-optimal solutions for redundancy allocation problems. Experimental results demonstrate the effectiveness and efficiency of the proposed method over metaheuristic methods on a numerical example taken from the literature.
INTRODUCTION
The redundancy allocation problem (RAP) is a well-known problem in the ‘‘design-for-reliability’’ literature. It has a broad application in the real-world, such as electrical power systems design , transportation systems design , and telecommunications design . The reliability of a system can be increased by allocating redundancies to its subsystems, but this can also increase the design cost and may negatively affect other considerations (such as system weight and volume). The objective of RAP is to determine optimal system designs that maximize system reliability and other considerations given certain constraints on the system. In the past several decades, there have been a number of studies and approaches to the RAP. Roughly, they can be grouped into three methods: (1) single objective optimization with constraints, (2) aggregated objective function for multi-objective optimization, and (3) Pareto-based ranking for multi-objective optimization. The first set of methods treat the RAP as a single objective optimization problem (maximizing system reliability or minimizing cost) with constraints.
چکیده
این مقاله یک رویکرد مبتنی بر تجزیه و تحلیل را برای دقیقا حل مسئله تخصیص چندمنظوره اضافی برای سیستم های موازی سری ارائه می دهد. مشکل تخصیص افزونگی یک نوع بهینه سازی قابلیت اطمینان است و موضوع بسیاری از مطالعات پیشین است. اکثریت از این مطالعات قبلی، مشکل تخصیص بارگیری را به عنوان یک مسئله یک هدف منحصر به فرد به حداکثر رساندن قابلیت اطمینان سیستم یا به حداقل رساندن هزینه های محدودیت های خاصی می پردازند. تعداد کمی از مطالعات که مشکلات تخصیص انحصار را به عنوان یک مشکل بهینه سازی چند هدفه مورد استفاده قرار دادند، بر مبنای رویکردهای راه حل های فراشناختی قرار داشت. با این حال، رویکردهای فراشناختی محدودیت های قابل توجهی دارند: آنها تضمین نمی کنند که امتیازات پارتو بهینه هستند و مهمتر از همه، آنها نمی توانند تمام نقاط بهینه پارتو را شناسایی کنند. در این مقاله، ما مسئله تخصیص بارندگی را به عنوان یک مسئله چند هدفه تلقی می کنیم، همانطور که در عمل معمول است. ما مشکل اصلی را به چندین مشکل چند هدفه تجزیه کنیم، به طور موثر و دقیق حل مشکلات زیر را، و سپس به طور سیستماتیک راه حل ها را ترکیب کنیم. رویکرد مبتنی بر تجزیه می تواند به طور موثر تمام راه حل های بهینه سازی پارتو برای مشکلات تخصیص افزونگی را تولید کند. نتایج تجربی نشان دهنده اثربخشی و کارایی روش پیشنهادی بر روشهای متهوریستی براساس مثال عددی از ادبیات است.
مقدمه
مشکل تخصیص بارگیری (RAP) یک مسئله شناخته شده در ادبیات “طراحی برای اطمینان” است. این نرم افزار گسترده ای در دنیای واقعی دارد، مانند طراحی سیستم های برق، طراحی سیستم های حمل و نقل و طراحی ارتباطات راه دور. قابلیت اطمینان یک سیستم را می توان با تخصیص انفصال به زیر سیستم های خود، افزایش می دهد، اما این می تواند هزینه طراحی را افزایش دهد و ممکن است منافع دیگر (مانند وزن و حجم سیستم) را تحت تاثیر قرار دهد. هدف RAP این است که طراحی سیستم های بهینه را که به حداکثر رساندن قابلیت اطمینان سیستم و ملاحظات دیگر با توجه به محدودیت های خاصی در سیستم باشد، تعیین کنیم. در چند دهه گذشته تعدادی از مطالعات و رویکردهای RAP وجود داشته است. به طور تقریبی، آنها را می توان به سه روش طبقه بندی کرد: (1) بهینه سازی یک هدف با محدودیت، (2) تابع هدف جمع برای بهینه سازی چند منظوره، و (3) رتبه بندی مبتنی بر پارتو برای بهینه سازی چند منظوره. اولین مجموعه روش ها RAP را به عنوان یک مسئله بهینه سازی یک هدف (به حداکثر رساندن قابلیت اطمینان سیستم یا به حداقل رساندن هزینه) با محدودیت ها می پردازد.
Year: 2013
Publisher : ELSEVIER
By : Dingzhou Cao, Alper Murat, Ratna Babu Chinnam
File Information: English Language/ 10 Page / size: 989 KB
Only site members can download free of charge after registering and adding to the cart
سال : 1392
ناشر : ELSEVIER
کاری از : Dingzhou Cao، Alper Murat، Ratna Babu Chinnam
اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 10 صفحه / حجم : KB 989
نقد و بررسیها
هنوز بررسیای ثبت نشده است.