Application of reliability centered maintenance in maritime operation using multi-criteria decision approach and fuzzy logic.

Application of reliability centered maintenance in maritime operation using multi-criteria decision approach and fuzzy logic.

Author

Al-Ghannami, Hilal Ali Salim.

Publisher

Sultan Qaboos University.

Gregorian

2020

Language

English

Subject

Reliability centered maintenance

Fuzzy logic

Power management systems

Artificial intelligence

English abstract

Maintenance costs represent a significant and high percentage of the overall operating and rectification processes in different industries. Applications of Reliability Centred Maintenance (RCM) and Risk Analysis (RA) are considered key factors that protect the sustainability of industries. In this study, a concept of RCM has been explored in a maritime operation, especially in the maintenance of ship in the sultanate of Oman and a procedure to improve maintenance management plan and policies in such operations are recommended. For the purpose of the study, at first, two screening phases for marine ship systems have been commenced by creating fishbone diagrams for the main system and subsystem on-board ship in parallel with identifying the maintenance significant items (MSI) by implementing two factors Risk Matrix (RM) analysis. Subsequently, traditional classic Failure Mode and Effects Analysis (FMEA) techniques have been utilised for RA by calculating the Risk Priority Number (RPN) for each item on the system based on the historical data of failures, causes of failure modes and effects on the three risk factors i.e., severity, occurrence and detectability. Towards the novelty of the study and to improve traditional FMEA, an Analytic Hierarchy Process (AHP) is introduced in the traditional FMEA (AHP FMEA) to provide different weights for the risk factors. Moreover, in the direction of model-based design innovations, a novel fuzzy logic system is introduced in FMEA (Fuzzy-FMEA), by building fuzzy linguistics rules applicable to the maritime operation and implementing them in fuzzy toolbox offered in MATLAB. The model reflects the relationships between risk factors inputs for the fuzzification of the system items and output of Risk Priority Number (RPN) in the form of defuzzification of these items. Such a model improves the automation in maintenance management and effectiveness of FMEA to identify the criticality analysis of the system and reduce the risk of failure through effective and efficient maintenance policy towards reliability on the ships system. Finally, the aforementioned three methods were implemented to a ship Power Managements System (PMS) to show their applicability and compare the results. The iv results show an improvement in the traditional FMEA with the implementing AHP and Fuzzy methods. The study also recommended maintenance policy and strategy for each item of the studied system. The outcome of this study can be used to improve the reliability of maritime operations in the Sultanate of Oman and move towards the direction of a value added strategy to enhance the optimal operational mission of the maritime system.

Member of

Theses and Dissertations

Resource URL

https://hdl.handle.net/20.500.12408/9168

Arabic abstract

تشمل تكاليف الصيانة نسبه مئوية كبيره وفعالة في عمليات التشغيل وعمليات الاصلاح في الصناعات المختلفة. إن تطبيقات الصيانة المرتكزة على الموثوقية (RCM (بالاضافة إلى تحليل المخاطر تعتبر من العوامل الرئيسية التي تحمي استدامة الصناعات. في هذه الدراسة تم بلورة وأستكشاف مفهوم الصيانة المرتكزة على الموثوقية في العمليات البحرية، خاصة في عمليات صيانة السفن في سلطنة عمان واقتراح اجراءات لتحسين خطط إدارة الصيانة والسياسات المتبعة لمثل هذه العمليات. لأهمية الدراسة، أولا تم تحديد البنود الهامه والظرورية للصيانة (MSI (من خلال مراحل الفحص للأنظمة السفن البحرية بواسطة أستخدم مخطط التحليل (FISHBONE (للأنظمة الرئيسية والفرعية على متن السفن بالتوازي مع تحديد العناصر المؤثرة على الصيانة والأثار المترتبة عليها عن طريق تطبيق عنصرين من عناصر مخططات تحليل المخاطر، التي وجدت كمراحل رئيسية لتنفيذ تقنيات الصيانة المرتكزة على الموثوقية (RCM (حيث ستنخفض عدد العناصر التي سيتم دراستها للتحليل والدراسة النهائية. بعد ذلك، تم تحليل الآثار لوضعيات الفشل وتحليل التاثيرات لهذه الأنظمة (FMEA (بالطريقة التقليدية لتقييم المخاطر المترتبة عليها وتحليل الموثوقيه مع الأخذ في الاعتبار ثلاثه عوامل للخطر وهي خطورة الفشل وتكراره والقابلية للكشف عنه أو معرفتة من قبل مشغل النظام في شاشات المراقبة والتحكم. ونحوالتجديد في الدراسة وتحسين مصطلحات (FMEA ( التقليدية، يتم إدخال عملية التسلسل الهرمي التحليلي في تحليل الآثار لوضعيات الفشل وتحليل التاثيرات المترتبة عليها (FMEA AHP (لتوفير أوزان مختلفة لكل عامل من عوامل الخطرحسب الاهمية. وعلاوة على ذلك، في اتجاه ابتكارات التصميم القائم على النموذج والذكاء الاصطناعي، تم إدخال نظام المنطق الضبابي (FMEA-Fuzzy ،(من خلال بناء قواعد لغوية ضبابية تنطبق على العمليات البحرية وتنفيذها في مدخلات الأدوات الضبابية المقدمة في برنامج (MATLAB .( ويعكس النموذج العلاقة بين مدخلات عوامل الخطر المطروحة في الدراسة لتضخيم عناصر النظام ومخرجاته عن طريق رقم أولويات الخطر (RPN (لجميع العناصر من خلال إزالة الغموض أو الضبابية من هذه القطع المكونة للنظام. هذا النموذج ساعد في تحسن التشغيل الآلي في إدارة الصيانة وفعالية تحليل الآثار لوضعيات الفشل وتحليل التاثيرات المترتبة عليها. بالاضافة إلى تحديد التحاليل الحرجة والمهمة للنظام والحد من مخاطر فشله من خلال سياسات الصيانة الفعالة وذات الكفاءة نحو وأخيرا كل الطرق الثلاث المذكورة أعلاه على نظام إدارة ً الموثوقية على جميع أنظمة السفن. ، نُفذت الطاقة الكهربائية للسفن (PMS (لإظهار قابليتها للتطبيق ومقارنة النتائج لكل نموذج بشكل منفصل. حيث تظهرالنتائج تحسناً ملحوظ في (FMEA (التقليدية مع تنفيذ (AHP (وأساليب (FUZZY LOGIC .(كما أوصت الدراسة باستخدام سياسات واستراتيجيات حديثة للصيانة لكل بند من بنود النظام المدروس. ويمكن الاستفادة من نتائج هذه الدراسة لتحسين وتطبيق الصيانة المرتكزة على الموثوقية للعمليات البحرية في سلطنة عمان والتحرك نحو اتجاه استراتيجية القيمة المضافة لتعزيز المهمة التشغيلية المثلى للانظمة البحرية على متن السفن خلال العمليات البحرية.