Published September 7, 2023
| Version v1
Publication
Open
Reliability analysis of the triple modular redundancy system under step-partially accelerated life tests using Lomax distribution
- 1. Princess Nourah bint Abdulrahman University
- 2. Beni-Suef University
- 3. Imam Mohammad ibn Saud Islamic University
Description
Triple modular redundancy (TMR) is a robust technique utilized in safety-critical applications to enhance fault-tolerance and reliability. This article focuses on estimating the distribution parameters of a TMR system under step-stress partially accelerated life tests, where each component included in the system follows a Lomax distribution. The study aims to analyze the system's reliability and mean residual lifetime based on the estimated parameters. Various estimation techniques, including maximum likelihood, percentile, least squares, and maximum product of spacings, are explored. Additionally, the optimal stress change time is determined using two criteria. An illustrative example supported by two actual data sets is presented to showcase the methodology's application. By conducting Monte Carlo simulations, the assessment of the estimation methods' effectiveness reveals that the maximum likelihood method outperforms the other three methods in terms of both accuracy and performance, as indicated by the numerical outcomes. This research contributes to the understanding and practical implementation of TMR systems in safety-critical industries, potentially saving lives and preventing catastrophic events.
Translated Descriptions
⚠️
This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%
Translated Description (Arabic)
التكرار الثلاثي (TMR) هو تقنية قوية تستخدم في التطبيقات الحرجة للسلامة لتعزيز التسامح مع الأخطاء والموثوقية. تركز هذه المقالة على تقدير معلمات التوزيع لنظام TMR تحت اختبارات الحياة المتسارعة جزئيًا للإجهاد التدريجي، حيث يتبع كل مكون مدرج في النظام توزيع Lomax. تهدف الدراسة إلى تحليل موثوقية النظام ومتوسط العمر المتبقي بناءً على المعلمات المقدرة. يتم استكشاف تقنيات التقدير المختلفة، بما في ذلك الحد الأقصى للاحتمال، والنسبة المئوية، والمربعات الصغرى، والحد الأقصى لمنتج المسافات. بالإضافة إلى ذلك، يتم تحديد وقت تغيير الإجهاد الأمثل باستخدام معيارين. يتم تقديم مثال توضيحي مدعوم بمجموعتين من البيانات الفعلية لعرض تطبيق المنهجية. من خلال إجراء عمليات محاكاة مونت كارلو، يكشف تقييم فعالية طرق التقدير أن طريقة الحد الأقصى للاحتمال تتفوق على الطرق الثلاث الأخرى من حيث الدقة والأداء، كما هو موضح في النتائج العددية. يساهم هذا البحث في الفهم والتنفيذ العملي لأنظمة TMR في الصناعات الحيوية للسلامة، مما قد ينقذ الأرواح ويمنع الأحداث الكارثية.Translated Description (French)
La triple redondance modulaire (TMR) est une technique robuste utilisée dans les applications critiques pour la sécurité afin d'améliorer la tolérance aux pannes et la fiabilité. Cet article se concentre sur l'estimation des paramètres de distribution d'un système TMR dans le cadre de tests de durée de vie partiellement accélérés par contrainte d'étape, où chaque composant inclus dans le système suit une distribution de Lomax. L'étude vise à analyser la fiabilité du système et la durée de vie résiduelle moyenne en fonction des paramètres estimés. Diverses techniques d'estimation, y compris le maximum de vraisemblance, le percentile, les moindres carrés et le produit maximum des espacements, sont explorées. De plus, le temps de changement de contrainte optimal est déterminé à l'aide de deux critères. Un exemple illustratif étayé par deux ensembles de données réels est présenté pour mettre en valeur l'application de la méthodologie. En effectuant des simulations de Monte Carlo, l'évaluation de l'efficacité des méthodes d'estimation révèle que la méthode du maximum de vraisemblance surpasse les trois autres méthodes en termes de précision et de performance, comme l'indiquent les résultats numériques. Cette recherche contribue à la compréhension et à la mise en œuvre pratique des systèmes de TMR dans les industries critiques pour la sécurité, ce qui pourrait sauver des vies et prévenir des événements catastrophiques.Translated Description (Spanish)
La redundancia modular triple (TMR) es una técnica robusta utilizada en aplicaciones críticas para la seguridad para mejorar la tolerancia a fallos y la fiabilidad. Este artículo se centra en la estimación de los parámetros de distribución de un sistema TMR bajo pruebas de vida parcialmente acelerada por estrés escalonado, donde cada componente incluido en el sistema sigue una distribución Lomax. El estudio tiene como objetivo analizar la fiabilidad del sistema y la vida útil residual media en función de los parámetros estimados. Se exploran varias técnicas de estimación, incluida la probabilidad máxima, el percentil, los mínimos cuadrados y el producto máximo de los espaciados. Además, el tiempo óptimo de cambio de estrés se determina utilizando dos criterios. Se presenta un ejemplo ilustrativo respaldado por dos conjuntos de datos reales para mostrar la aplicación de la metodología. Al realizar simulaciones de Monte Carlo, la evaluación de la efectividad de los métodos de estimación revela que el método de máxima probabilidad supera a los otros tres métodos en términos de precisión y rendimiento, como lo indican los resultados numéricos. Esta investigación contribuye a la comprensión y la implementación práctica de los sistemas de TMR en industrias críticas para la seguridad, lo que podría salvar vidas y prevenir eventos catastróficos.Files
s41598-023-41363-3.pdf.pdf
Files
(1.9 MB)
| Name | Size | Download all |
|---|---|---|
|
md5:b958a1b303e4066d062bc86a52e2e562
|
1.9 MB | Preview Download |
Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- تحليل الموثوقية لنظام التكرار الثلاثي المعياري في إطار اختبارات الحياة المتسارعة بشكل تدريجي باستخدام توزيع Lomax
- Translated title (French)
- Analyse de fiabilité du système de redondance modulaire triple dans le cadre de tests de durée de vie accélérés par étapes à l'aide de la distribution Lomax
- Translated title (Spanish)
- Análisis de fiabilidad del sistema de redundancia modular triple bajo pruebas de vida parcialmente acelerada utilizando la distribución Lomax
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W4386520956
- DOI
- 10.1038/s41598-023-41363-3
References
- https://openalex.org/W1870528983
- https://openalex.org/W1971211015
- https://openalex.org/W1982430542
- https://openalex.org/W1987224108
- https://openalex.org/W1988715758
- https://openalex.org/W2009059581
- https://openalex.org/W2038941270
- https://openalex.org/W2042559971
- https://openalex.org/W2046262695
- https://openalex.org/W2050768289
- https://openalex.org/W2051474485
- https://openalex.org/W2078185468
- https://openalex.org/W2108690596
- https://openalex.org/W2115870780
- https://openalex.org/W2126906689
- https://openalex.org/W2138355419
- https://openalex.org/W2149985396
- https://openalex.org/W2150155789
- https://openalex.org/W2152641905
- https://openalex.org/W2800806362
- https://openalex.org/W2924160729
- https://openalex.org/W3167945972
- https://openalex.org/W3175088261
- https://openalex.org/W4233921518
- https://openalex.org/W4289262438
- https://openalex.org/W4289940098
- https://openalex.org/W4298263562
- https://openalex.org/W4309781643
- https://openalex.org/W4312203489
- https://openalex.org/W4312307711
- https://openalex.org/W4362518704
- https://openalex.org/W4385469828