Propiedades estructurales de las políticas de mantenimiento óptimo para sistemas -out-of- con interdependencia entre la deterioración interna y los impactos externos
Autores: Kasuya, Mizuki; Jin, Lu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Propiedades estructurales de las políticas de mantenimiento óptimo para sistemas -out-of- con interdependencia entre la deterioración interna y los impactos externos
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Sistemas de ingeniería modernos
Turbinas eólicas mar adentro
Políticas óptimas de mantenimiento
Política de mantenimiento basada en condiciones
Dependencias estocásticas
Interdependencias entre impactos externos y deterioro interno
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
Muchos sistemas de ingeniería modernos, como los aerogeneradores marinos, dependen de configuraciones fuera de servicio para garantizar la fiabilidad. Estos sistemas están expuestos tanto a deterioro interno como a impactos externos, que pueden afectar significativamente la eficiencia operativa y los costos de mantenimiento, lo que hace necesarias políticas de mantenimiento óptimas. Este estudio investiga una política óptima de mantenimiento basada en condiciones para un sistema fuera de servicio, donde cada unidad se deteriora de forma independiente siguiendo un proceso gamma y está sujeta a impactos externos aleatorios que causan saltos repentinos en el deterioro. Este estudio considera (1) dependencias estocásticas entre unidades, donde el deterioro acumulado inducido por un impacto en una unidad afecta a otras, y (2) interdependencias entre impactos externos y deterioro interno, donde el deterioro interno influye en factores externos y viceversa. Utilizando un marco de proceso de decisión de Markov, derivamos una política de mantenimiento óptima que minimiza los costos de mantenimiento esperados al incorporar estas interdependencias. Bajo suposiciones razonables, establecemos propiedades estructurales clave de la política óptima, lo que permite su identificación eficiente. Un estudio de caso sobre aerogeneradores marinos demuestra la efectividad del enfoque propuesto, logrando una reducción de hasta un 9.9% en los costos de mantenimiento en comparación con políticas alternativas. Esta reducción de costos se logra optimizando el momento del mantenimiento preventivo al incorporar los dos tipos de dependencia mencionados en el proceso de toma de decisiones. Los análisis de sensibilidad exploran además los efectos de los parámetros de costos, las tasas de deterioro y las características de los impactos, ofreciendo información valiosa para diseñar estrategias de mantenimiento para sistemas influenciados por impactos y deterioro interdependiente.
Descripción
Muchos sistemas de ingeniería modernos, como los aerogeneradores marinos, dependen de configuraciones fuera de servicio para garantizar la fiabilidad. Estos sistemas están expuestos tanto a deterioro interno como a impactos externos, que pueden afectar significativamente la eficiencia operativa y los costos de mantenimiento, lo que hace necesarias políticas de mantenimiento óptimas. Este estudio investiga una política óptima de mantenimiento basada en condiciones para un sistema fuera de servicio, donde cada unidad se deteriora de forma independiente siguiendo un proceso gamma y está sujeta a impactos externos aleatorios que causan saltos repentinos en el deterioro. Este estudio considera (1) dependencias estocásticas entre unidades, donde el deterioro acumulado inducido por un impacto en una unidad afecta a otras, y (2) interdependencias entre impactos externos y deterioro interno, donde el deterioro interno influye en factores externos y viceversa. Utilizando un marco de proceso de decisión de Markov, derivamos una política de mantenimiento óptima que minimiza los costos de mantenimiento esperados al incorporar estas interdependencias. Bajo suposiciones razonables, establecemos propiedades estructurales clave de la política óptima, lo que permite su identificación eficiente. Un estudio de caso sobre aerogeneradores marinos demuestra la efectividad del enfoque propuesto, logrando una reducción de hasta un 9.9% en los costos de mantenimiento en comparación con políticas alternativas. Esta reducción de costos se logra optimizando el momento del mantenimiento preventivo al incorporar los dos tipos de dependencia mencionados en el proceso de toma de decisiones. Los análisis de sensibilidad exploran además los efectos de los parámetros de costos, las tasas de deterioro y las características de los impactos, ofreciendo información valiosa para diseñar estrategias de mantenimiento para sistemas influenciados por impactos y deterioro interdependiente.