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da Rin, Aldo (2014) Integrated Power Systems in All Electric Ships: Dependability Oriented Design. [Tesi di dottorato]

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Abstract (inglese)

This work aims at providing a comprehensive and, as far as possible, standard and widely supported approach to a dependable design of all electric ship integrated power systems. The proposed approach is based upon latest development of dependability theory made recently available, from its founding lexicon and taxonomy to investigation tools and relevant international rules. In its first part, this work analyses present rule requirements governing the discipline of designing an integrated power system serving an all electric ship. Analysis covers system definitions (what is what) in terms of taxonomy and associated concepts; system required performances both in terms of delivered services and in terms of reaction to anticipated reactions to predetermined fault scenarios. In its second part, this work briefly presents latest developments in the theory and in the tools theory brings along: lexicon, taxonomy, system analysis, benchmarking and enforcing techniques. During this development, emphasis is posed on the fact that design documentation, be it owners’ technical specification, classification society rule book or international standard, often recall dependability concepts, without fully exploiting the potential theory is promising, or the completeness of its definition corpus. In its third part, this work applies dependability concepts to a real case scenario, an integrated power system installed on a recent cruise ship vessel. This application, albeit suffering from an important lack of information, due to copyrighting and industrial intellectual property rights, produces an informative example on the enquiring method and relevant deliverable: a system model, obtained in a strongly standardized way that permits a comprehensive and accurate dependability study, to be realized using tools and techniques defined in international standard. Results of this analysis are, as a consequence of method strong structure, repeatable and consistent, and allow quick verification of requirements. Analysis results, even though partial and superficial owing to already mentioned lack of accurate information, are offering some original view points. They are commented and classified according to indexes defined earlier. In its fourth part, this works presents proposals to be applied to systems which exhibited low values of indexes. Such proposals are briefly analyzed in terms of index value variations; in doing this a quantification of improvement that could be obtained is given. Finally, in its fifth part, this work shortly presents future research directions to improve investigation method. This work reports elements of project management and maritime law as well, this in force of the multidisciplinary nature of dependability theory, and its repercussion on different sector of the marine industry, besides engineering. It is show how present method can fit the actual engineering process, and can provide a common language serving as substrate for various disciplines, like the ones mentioned.

Abstract (italiano)

Questo lavoro si prefigge lo scopo di definire in maniera quanto piu’ possibile standardizzata e definita nel corpus delle regole internazionali la disciplina della progettazione volta alla fidatezza di impianti integrati di produzione, distribuzione ed utilizzo dell’energia elettrical a bordo di navi a propulsione elettrica. L’approccio proposto si fonda nei piu’ recenti sviluppi della teoria della fidatezza, che coinvolgono il lessico, la tassonomia, fino agli strumenti di analisi e di quantificazione degli attributi. Tali sviluppi sono al vaglio della comunita’ internazionale, ma gia’ un importante consenso e’ stato raggiunto. La prima parte contiene un’analisi dettagliata dello stato normativo attualmente in vigore che disciplina la progettazione di un impianto elettrico integrato. I documenti normativi analizzati sono principalmente: la specifica tecnica armatoriale, i regolamenti delle societa’ di classifica ed il corpus di regole degli enti internazionali. L’analisi si concentra sulla definizione dei sistemi, sia dal punto di vista tassonomico, funzionale e di requisiti in termini di reazione ad un predefinito insieme di condizioni di guasto. La seconda parte riporta un breve sunto della teoria della fidatezza, nella sua piu’ recente definizione. Si fa accenno al lessico, definito in maniera stringente, alla tassonomia ed alle tecniche di analisi e di sintesi della fidatezza. In questo contesto si attira l’attenzione sul fatto che i documenti analizzati nella parte precedente fanno sovente riferimento agli elementi della teoria della fidatezza, senza pero’ considerarne appieno il significato e le ricadute che la teoria offre. La teoria funge da substrato che integra la documentazione, altrimenti frammentaria e priva della necessaria precisione, in un unico insieme autocontenuto. La terza parte riporta un’applicazione dei concetti analizzati nella prima parte, rielaborati alla luce di quanto discusso nella seconda, ad un caso pratico: un impianto elettrico integrato di una nave da crociera di recente costruzione. L’applicazione, pur soffrendo di una importante mancanza d’informazioni, dovuta a vincoli di copyright e di protezione del know how aziendale, ha evidenziato la struttura del metodo e la sua esaustivita’. Il risultato dell’applicazione e’ un modello che permette lo studio preventivo della fidatezza del sistema in fase di progettazione e il rapido controllo del rispetto dei limiti imposti in termini di reazione ai guasti previsti dalle norme. Nonostante i vincoli posti, il modello ed il relativo sistema di indagine hanno offerto spunti interessanti ed innovativi rispetto a componenti il cui comportamento in caso di guasto era stato erroneamente trascurato. La quarta parte riprende i risultati ottenuti nella terza, ed offre implemetazioni alternative volte ad ottenere una maggiore fidatezza. Il raggiungimento di una maggiore fidatezza e’ vincolato al calcolo del relativo indice pertinente alla nuova proposta. In tal guisa il metodo offre la possibilita’ di comparare diverse archietture e di classificarle secondo un criterio univoco, ossia il valore dell’indice di fidatezza scelto. La quinta parte, infine, offre spunti per indirizzare la ricerca futura. L’analisi dei sistemi e dei loro requisiti ha reso evidente la necessita’ di muoversi su diversi fronti: dalla definizione sempre piu’ stringente ed esaustiva dei termini, inseriti nel loro contesto, allo sviluppo di nuovi componenti atti a svolgere un servizio piu’ completo, per quanto riguarda certi aspetti della loro fidatezza (rilevabilita’). Il lavoro riporta alcuni elementi di gestione dei progetti e di legislazione marittima che sono parte intergrante dell’ambiente in cui il progetto dei sistemi elettrici integrati si sviluppa. Cio’ e’ dovuto al fatto che la fidatezza e’ un insieme di attributi e qualita’ che travalica la pura ingegneria, ma sconfina nel campo della legislazione, dell’assicurazione dei rischi e financo nella gestione dei progretti. Si crede che il contesto creato dall’analisi di fidatezza possa costituire un comune sostrato per l’interazione di molteplici discipline, quali appunto la gestione di progetti, la legislazione e la gestione del rischio, tendente a favorire il dialogo e la reciproca comprensione.

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Tipo di EPrint:Tesi di dottorato
Relatore:Sulligoi, Giorgio
Correlatore:Tosato, Fabio - Menis, Roberto
Dottorato (corsi e scuole):Ciclo 25 > Scuole 25 > INGEGNERIA INDUSTRIALE > INGEGNERIA ELETTROTECNICA
Data di deposito della tesi:26 Giugno 2014
Anno di Pubblicazione:26 Giugno 2014
Parole chiave (italiano / inglese):Dependability
Settori scientifico-disciplinari MIUR:Area 09 - Ingegneria industriale e dell'informazione > ING-IND/02 Costruzioni e impianti navali e marini
Area 09 - Ingegneria industriale e dell'informazione > ING-IND/31 Elettrotecnica
Struttura di riferimento:Dipartimenti > Dipartimento di Ingegneria Industriale
Codice ID:6932
Depositato il:29 Lug 2015 09:51
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Bibliografia

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