Системный анализ конкурирующих рисков отказа технических систем на основе непараметрического прогнозирования

Актуальность. Важность вопроса применения статистических методов для оценки конкурирующих рисков на участках наземной части газопроводов для принятия решений в области обеспечения надежности и безопасности, а также планирования обслуживания и ремонтных работ не вызывает сомнений.
Целью исследования является численное применение методики непараметрического прогнозирования для оценки конкурирующих рисков отказа сложных технических систем.
Методы исследования. Приведены два статистических подхода к решению проблемы различных нарушений целостности. В первом используется непараметрическое прогнозирование. Основное внимание уделяется возможному разрыву исследуемого участка трубопровода из-за конкретной угрозы целостности на фоне множества альтернативных угроз (конкурирующих рисков). Второй метод содержит анализ, учитывающий всю сеть газопроводов. Основное внимание уделяется изучению инцидентов с разрывами, что позволяет получить реалистичные данные о надежности полного жизненного цикла усредненного участка трубопровода в конкретном регионе исследования.
Результаты. Описано численное применение методики непараметрического прогнозирования для конкурирующих рисков. На основании информации базы данных об отказах выведены нижняя и верхняя вероятности (границы), а также функции живучести для различных конкурирующих причин отказа для будущего участка наземной части газопровода, который выйдет из строя в результате разрыва.

1. Coolen F.P.A, Coolen-Schrijner P., Yan K.J. Nonparametric predictive inference in reliability // Reliability Engineering & System Safety. 2002. V. 78.2. P. 185–193. DOI: 10.1016/S0951-8320(02)00162-X

2. Maturi Tahani. Nonparametric predictive inference for multiple comparisons : Diss. UK. Durham University, 2010. 166 p.

3. Hill B.M. Parametric models for AN: splitting processes and mixtures // Journal of the Royal Statistical Society. Series B (Methodological). 1993. V. 55. I. 2. P. 423–433.

4. Hinchliffe S.R., Lambert P.C. Flexible parametric modelling of cause-specific hazards to estimate cumulative incidence functions // BMC medical research methodology. 2013. V. 13 (1). P. 1–13.

5. Hill B.M. De Finetti’s Theorem, Induction, and A(n) or Bayesian nonparametric predictive inference (with discussion) // Bayesian Statistics. 1988. № 3. P. 211–241.

6. Lawless J.F., Fredette M. Frequentist prediction intervals and predictive distributions // Biometrika. 2005. V. 92. P. 529–542. DOI: 10.1093/biomet/92.3.529

7. Walley P. Statistical reasoning with imprecise probabilities. London : Chapman and Hall, 1991. 706 p.

8. Weichselberger K. The theory of interval-probability as a unifying concept for uncertainty // International Journal of Approximate Reasoning. 2000. V. 24 (2). P. 49–170.

9. Coolen F.P.A., Yan K.J. Nonparametric predictive inference with right-censored data // Journal of Statistical Planning and Inference. 2004. V. 126.1. P. 25–54.

10. Kiefner J.F., Mesloh R.E., Kiefner B.A. Analysis of DOT reportable incidents for gas transmission and gathering system pipelines, 1985 through 1997 // Pipeline Research Council International : catalogue. 2001. L51830E.

11. Lam C., Zhou W. Statistical analyses of incidents on onshore gas transmission pipelines based on PHMSA database // International Journal of Pressure Vessels and Piping. 2016. V. 145. P. 29–40.

12. Hilgenstock Achim, et al. Using or creating incident databases for natural gas transmission pipelines // 2nd Pipeline Technology Conference 2007. EITEP Institute, 2011.

13. Popov G., Bolobov V., Zhuikov I., Zlotin V. Development of the Kinetic Equation of the Groove Corrosion Process for Predicting the Residual Life of Oil-Field Pipelines // Energies. 2023. V.16 (20). P. 7067.

14. Sun Yong, Colin Fidge, Lin Ma. Reliability prediction of long-lived linear assets with incomplete failure data // 2011 International Conference on Quality, Reliability, Risk, Maintenance, and Safety Engineering. IEEE, 2011. P. 143–147.

15. Shafiee M., Finkelstein M., Chukova S. Burn-in and imperfect preventive maintenance strategies for warranted products // Proceedings of the institution of mechanical engineers, part O: journal of Risk and reliability. 2011. V. 225.2. P. 211–218. DOI: 10.1177/1748006X11398584

16. Charles E. Ebeling. An introduction to reliability and maintainability engineering. Waveland Press, 2019. 658 p.