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Multiobjective optimization of availability and cost in repairable systems design via genetic algorithms and discrete event simulation

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Author(s): Isis Didier Lins | Enrique López Droguett

Journal: Pesquisa Operacional
ISSN 0101-7438

Volume: 29;
Issue: 1;
Start page: 43;
Date: 2009;
Original page

Keywords: disponibilidade | alocação de redundâncias | otimização multiobjetivo em projeto de sistemas | availability | redundancy allocation | multiobjective optimization in system design

ABSTRACT
This paper attempts to provide a more realistic approach to the characterization of system reliability when handling redundancy allocation problems: it considers repairable series-parallel systems comprised of components subjected to corrective maintenance actions with failure-repair cycles modeled by renewal processes. A multiobjective optimization approach is applied since increasing the number of redundancies not only enlarges system reliability but also its associated costs. Then a multiobjective genetic algorithm is coupled with discrete event simulation and its solutions present the compromise between system reliability and cost. Two examples are provided. In the first one, the proposed algorithm is validated by comparison with results obtained from a system devised as to allow for analytical solutions of the objective functions. The second case analyzes a repairable system subjected to perfect repairs. Results from both examples show that the proposed method can be a valuable tool for the decision maker when choosing the system design.Esse artigo utiliza uma abordagem mais realista para a caracterização da confiabilidade de sistemas em problemas de alocação de redundâncias: são considerados sistemas série-paralelo formados por componentes sujeitos a ações de manutenção corretiva com ciclos de falha-reparo modelados por processos de renovação. É aplicada uma abordagem de otimização multiobjetivo, pois o aumento de redundâncias eleva a confiabilidade do sistema e também os seus custos. Assim, um algoritmo genético multiobjetivo é integrado com simulação discreta de eventos e suas soluções apresentam o compromisso entre confiabilidade e custo do sistema. Dois exemplos são fornecidos. No primeiro, o algoritmo proposto é validado através da comparação com resultados obtidos de um sistema criado de forma a permitir soluções analíticas das funções-objetivo. No segundo, analisa-se um sistema reparável sujeito a reparos perfeitos. Os resultados mostram que o método proposto pode ser uma ferramenta valiosa para o decisor no momento da escolha do projeto do sistema.
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