StandbyDistribution[dist1,{dist2,…,distn}]
成分の寿命が分布 distiに従う待機分布を表す.成分
が故障すると成分
がアクティブになる.
StandbyDistribution[dist1,{dist2,…,distn},p]
成分
から成分
への切換えが確率 p で成功する待機分布を表す.
StandbyDistribution[dist1,{dist2,…,distn},sdist]
交代成分の寿命分布が sdist である待機分布を表す.
StandbyDistribution[dist1,{…,{disti,inactive,disti,active},…},…]
番目の成分の寿命分布が,不活発モードでは disti,inactiveに,活発モードの場合は disti,activeに従う待機分布を表す.
StandbyDistribution
StandbyDistribution[dist1,{dist2,…,distn}]
成分の寿命が分布 distiに従う待機分布を表す.成分
が故障すると成分
がアクティブになる.
StandbyDistribution[dist1,{dist2,…,distn},p]
成分
から成分
への切換えが確率 p で成功する待機分布を表す.
StandbyDistribution[dist1,{dist2,…,distn},sdist]
交代成分の寿命分布が sdist である待機分布を表す.
StandbyDistribution[dist1,{…,{disti,inactive,disti,active},…},…]
番目の成分の寿命分布が,不活発モードでは disti,inactiveに,活発モードの場合は disti,activeに従う待機分布を表す.
詳細
- StandbyDistribution[…,…]は,成分間の移行が常に成功する完全切換えの系を表す.
- StandbyDistribution[…,…,s]は,不完全切換えの系を表す.s が分布であるなら,それは切換えの寿命を表す.さもなければ,それは成分間の移行が成功する確率を表す.
- StandbyDistribution[…,{…,Ai,…},…]は,
番目の成分がアクティブな場合には冷待機分布Aiに従い.アクティブではない場合は悪化しない待機分布を表す. - StandbyDistribution[…,{…,{Ii,Ai},…},…]は
番目の成分が温待機分布に従う待機分布を表す.成分は,アクティブではない場合は分布 Iiに従ってアクティブな場合は分布 Aiに従って悪化する. - 冷待機と温待機の任意の混合からなる成分分布を使うことができる.
- StandbyDistributionの生存関数およびその他の特性は分布の仮定 dists が{a1A1,a2A2,…,i2I2,i3I3,…,sS,uUniformDistribution[{0,1}]}で与えられる同等のTransformedDistribution[expr,dists]から導出することができる.
-
StandbyDistribution[…] TransformedDistribution[…,dists] 
a1+a2+a3+⋯ A1,{A2,A3,…},p a1+ a2Boole[p>u]+a3Boole[p2>u]+⋯ A1,{A2,A3,…},S a1+a2Boole[s>a1]+a3Boole[s>a1+a2]+⋯ A1,{{I2,A2},{I3,A3},…} a1+a2Boole[i2>a1]+a3Boole[i3>a1+a2Boole[i2>a1]]+⋯ A1,{{I2,A2},{I3,A3},…},p a1+a2 Boole[i2>a1∧p>u]+a3Boole[i3>a1+ a2Boole[i2>a1]∧p2>u]+⋯ A1,{{I2,A2},{I3,A3},…},S a1+a2 Boole[i2>a1∧s>a1]+a3Boole[i3>a1+a2Boole[i2>a1]∧s>a1+a2Boole[i2>a1]]+⋯ - StandbyDistributionは,Mean,SurvivalFunction,HazardFunction,ReliabilityDistribution,RandomVariate等の関数で使うことができる.
例題
すべて開く すべて閉じる例 (3)
𝒟 = StandbyDistribution[ExponentialDistribution[Subscript[λ, 1]], {ExponentialDistribution[Subscript[λ, 2]]}];PDF[𝒟, t]Mean[𝒟]Plot[{SurvivalFunction[𝒟 /. {Subscript[λ, 1] -> 2, Subscript[λ, 2] -> 1}, t], SurvivalFunction[ExponentialDistribution[2], t]}, {t, 0, 5}]𝒟 = StandbyDistribution[ExponentialDistribution[Subscript[λ, 1]], {ExponentialDistribution[Subscript[λ, 2]]}, p];PDF[𝒟, t]Mean[𝒟]Plot[{SurvivalFunction[𝒟 /. {Subscript[λ, 1] -> 2, Subscript[λ, 2] -> 1, p -> 0.9}, t], SurvivalFunction[ExponentialDistribution[2], t]}//Evaluate, {t, 0, 5}]アクティブではない故障率がアクティブな故障率の半分であるとして,冷待機系と温待機系を定義する:
{Subscript[𝒟, 1], Subscript[𝒟, 2], Subscript[𝒟, 2half]} = {ExponentialDistribution[Subscript[λ, 1]], ExponentialDistribution[Subscript[λ, 2]], ExponentialDistribution[Subscript[λ, 2] / 2]};𝒟c = StandbyDistribution[Subscript[𝒟, 1], {Subscript[𝒟, 2]}];𝒟w = StandbyDistribution[Subscript[𝒟, 1], {{Subscript[𝒟, 2half], Subscript[𝒟, 2]}}];{Mean[𝒟c], Mean[𝒟w]}Plot[Map[SurvivalFunction[# /. {Subscript[λ, 1] -> 2, Subscript[λ, 2] -> 1}, t]&, {𝒟c, 𝒟w}]//Evaluate, {t, 0, 5}, Filling -> Axis]スコープ (17)
冷待機と完全切換え (3)
𝒟 = StandbyDistribution[ExponentialDistribution[λ], {ExponentialDistribution[λ], ExponentialDistribution[λ]}];Mean[𝒟]𝒟 = StandbyDistribution[WeibullDistribution[1, β], {ExponentialDistribution[λ]}];SurvivalFunction[𝒟, t]{Subscript[𝒟, 1], Subscript[𝒟, 2]} = {ExponentialDistribution[1], ExponentialDistribution[2]};𝒟 = StandbyDistribution[Subscript[𝒟, 1], {Subscript[𝒟, 2], Subscript[𝒟, 2], Subscript[𝒟, 2]}];data = RandomVariate[𝒟, 10^4];Show[Histogram[data, 25, "PDF"],
Plot[PDF[𝒟, x]//Evaluate, {x, 0, 12}, PlotStyle -> Thick]]冷待機と不完全切換え (4)
𝒟 = StandbyDistribution[ExponentialDistribution[Subscript[λ, 1]], {ExponentialDistribution[Subscript[λ, 2]]}, p];Mean[𝒟]完全切換えと切換えが2回に1回成功する不完全切換えを比較する:
sf = SurvivalFunction[𝒟, t] /. {Subscript[λ, 1] -> 1, Subscript[λ, 2] -> 1 / 2};Plot[{sf /. p -> 0.5, sf /. p -> 1}, {t, 0, 10}]𝒟 = StandbyDistribution[ExponentialDistribution[1], {ExponentialDistribution[1 / 5]}, ExponentialDistribution[Subscript[λ, s]]];SurvivalFunction[𝒟, t]//SimplifyPlot[Table[SurvivalFunction[𝒟 /. Subscript[λ, s] -> i, t], {i, {.1, 1, 3, 5}}]//Evaluate, {t, 0, 15}, PlotRange -> {0, 1}]分布に従ってモデル化された3つの成分と1つの切換えの冷待機系:
{Subscript[𝒟, 1], Subscript[𝒟, 2], Subscript[𝒟, S]} = {WeibullDistribution[2, 3], ExponentialDistribution[5], ExponentialDistribution[1]};𝒮 = StandbyDistribution[Subscript[𝒟, 1], {Subscript[𝒟, 2], Subscript[𝒟, 2]}, Subscript[𝒟, S]];data = RandomVariate[𝒮, 10^4];Show[Histogram[data, 25, "PDF"],
Plot[PDF[𝒮, t]//Evaluate, {t, 0, 12}, WorkingPrecision -> 20, PlotStyle -> Thick]]{Subscript[𝒟, 1], Subscript[𝒟, 2s], Subscript[𝒟, 2o], Subscript[𝒟, S]} = {ExponentialDistribution[1 / 2], ExponentialDistribution[1], ExponentialDistribution[2], ExponentialDistribution[1 / 3]};𝒮 = StandbyDistribution[Subscript[𝒟, 1], {Subscript[𝒟, 2o], Subscript[𝒟, 2o]}, 9 / 10];data = RandomVariate[𝒮, 10^5];Show[Histogram[data, {0, 11, 1 / 2}, "PDF"],
Plot[PDF[𝒮, t]//Evaluate, {t, 0, 11}, PlotStyle -> Thick]]温待機と完全切換え (3)
𝒟 = StandbyDistribution[ExponentialDistribution[Subscript[λ, 1]], {{ExponentialDistribution[Subscript[λ, 2s]], ExponentialDistribution[Subscript[λ, 2o]]}}];Mean[𝒟]𝒟 = StandbyDistribution[ExponentialDistribution[1], {{WeibullDistribution[1, 2], ExponentialDistribution[1]}, {ExponentialDistribution[2], ExponentialDistribution[5]}}];ℛ = StandbyDistribution[ExponentialDistribution[1], {ExponentialDistribution[1], ExponentialDistribution[5]}];Plot[{SurvivalFunction[𝒟, t], SurvivalFunction[ℛ, t]}//Evaluate, {t, 0, 6}, PlotRange -> {0, 1}, Filling -> Axis]{Subscript[𝒟, 1], Subscript[𝒟, 2s], Subscript[𝒟, 2o]} = {ExponentialDistribution[1 / 2], ExponentialDistribution[1], ExponentialDistribution[2]};𝒮 = StandbyDistribution[Subscript[𝒟, 1], {{Subscript[𝒟, 2s], Subscript[𝒟, 2o]}, {Subscript[𝒟, 2s], Subscript[𝒟, 2o]}}];data = RandomVariate[𝒮, 10^4];Show[Histogram[data, {0, 11, 0.4}, "PDF"],
Plot[PDF[𝒮, t]//Evaluate, {t, 0, 11}, WorkingPrecision -> 20, PlotStyle -> Thick]]温待機と不完全切換え (4)
𝒟 = StandbyDistribution[ExponentialDistribution[Subscript[λ, 1]], {{ExponentialDistribution[Subscript[λ, 2s]], ExponentialDistribution[Subscript[λ, 2o]]}}, p];Mean[𝒟]𝒟 = StandbyDistribution[ExponentialDistribution[Subscript[λ, 1]], {{ExponentialDistribution[Subscript[λ, 2s]], ExponentialDistribution[Subscript[λ, 2o]]}}, ExponentialDistribution[Subscript[λ, s]]];Mean[𝒟]{Subscript[𝒟, 1], Subscript[𝒟, 2s], Subscript[𝒟, 2o], Subscript[𝒟, S]} = {ExponentialDistribution[1 / 2], ExponentialDistribution[1], ExponentialDistribution[2], ExponentialDistribution[1 / 3]};𝒮 = StandbyDistribution[Subscript[𝒟, 1], {{Subscript[𝒟, 2s], Subscript[𝒟, 2o]}, {Subscript[𝒟, 2s], Subscript[𝒟, 2o]}}, Subscript[𝒟, S]];data = RandomVariate[𝒮, 10^5];Show[Histogram[data, {0, 11, 0.4}, "PDF"],
Plot[PDF[𝒮, t]//Evaluate, {t, 0, 11}, PlotStyle -> Thick]]{Subscript[𝒟, 1], Subscript[𝒟, 2s], Subscript[𝒟, 2o], Subscript[𝒟, S]} = {ExponentialDistribution[1 / 2], ExponentialDistribution[1], ExponentialDistribution[2], ExponentialDistribution[1 / 3]};𝒮 = StandbyDistribution[Subscript[𝒟, 1], {{Subscript[𝒟, 2s], Subscript[𝒟, 2o]}, {Subscript[𝒟, 2s], Subscript[𝒟, 2o]}}, 9 / 10];data = RandomVariate[𝒮, 10^5];Show[Histogram[data, {0, 8, 1 / 3}, "PDF"],
Plot[PDF[𝒮, t]//Evaluate, {t, 0, 11}, PlotStyle -> Thick]]温待機と冷待機の混合系 (3)
{Subscript[𝒟, 1], Subscript[𝒟, 2s], Subscript[𝒟, 2o], Subscript[𝒟, 3]} = {ExponentialDistribution[10], ExponentialDistribution[1], ExponentialDistribution[2], ExponentialDistribution[3]};Subscript[𝒟, wc] = StandbyDistribution[Subscript[𝒟, 1], {{Subscript[𝒟, 2s], Subscript[𝒟, 2o]}, Subscript[𝒟, 3]}];Subscript[𝒟, cw] = StandbyDistribution[Subscript[𝒟, 1], {Subscript[𝒟, 3], {Subscript[𝒟, 2s], Subscript[𝒟, 2o]}}];Plot[{Legended[SurvivalFunction[Subscript[𝒟, wc], t], "Warm first"], Legended[SurvivalFunction[Subscript[𝒟, cw], t], "Cold first"]}//Evaluate, {t, 0, 3}, PlotRange -> {0, 1}, Filling -> Axis]{Subscript[𝒟, 1], Subscript[𝒟, 2s], Subscript[𝒟, 2o], Subscript[𝒟, 3]} = {ExponentialDistribution[1], ExponentialDistribution[1 / 10], ExponentialDistribution[2], ExponentialDistribution[3]};𝒮 = StandbyDistribution[Subscript[𝒟, 1], {{Subscript[𝒟, 2s], Subscript[𝒟, 2o]}, Subscript[𝒟, 3]}, 0.9];Plot[HazardFunction[𝒮, t]//Evaluate, {t, 0, 5}, PlotRange -> {0, Full}, Filling -> Axis]data = RandomVariate[𝒮, 10^5];Show[Histogram[data, {0, 6, 1 / 3}, "PDF"],
Plot[PDF[𝒮, t]//Evaluate, {t, 0, 11}, PlotStyle -> Thick]]1つの成分が待機状態で故障する可能性を持ち,切換えに寿命がある待機系:
{Subscript[𝒟, 1], Subscript[𝒟, 2s], Subscript[𝒟, 2o], Subscript[𝒟, 3], Subscript[𝒟, S]} = {ExponentialDistribution[1], ExponentialDistribution[1 / 10], ExponentialDistribution[2], ExponentialDistribution[3], ExponentialDistribution[Subscript[λ, s]]};𝒮 = StandbyDistribution[Subscript[𝒟, 1], {{Subscript[𝒟, 2s], Subscript[𝒟, 2o]}, Subscript[𝒟, 3]}, Subscript[𝒟, S]];sf = SurvivalFunction[𝒮, t];Plot[Table[Legended[sf /. Subscript[λ, s] -> f, Subscript[λ, s] == f], {f, 0.1, 3.1}]//Evaluate, {t, 0, 4}, PlotRange -> {0, 1}]アプリケーション (2)
ある成分の寿命が指数分布に従っている.信頼性を向上させるために,同じ成分をもう一つ用意した.この2つ目の成分の最も有効な使い方を求める:
𝒟 = ExponentialDistribution[1 / 100];ℛ = ReliabilityDistribution[x∨y, {{x, 𝒟}, {y, 𝒟}}];あるいは確率pで成功する切換えを使って待機配置にすることもできる:
𝒮 = StandbyDistribution[𝒟, {𝒟}, p];2つの代替案の生存関数をプロットし,完全切換えを仮定してもとの成分と比較する:
Plot[Evaluate[Legended[SurvivalFunction[#[[2]], t], #[[1]]]& /@ {{"Component", 𝒟}, {"Parallel", ℛ}, {"Standby", 𝒮 /. p -> 1}}], {t, 0, 400}]30の待機系について故障回数のシミュレーションを行い,最良の配置を求める:
μ = NExpectation[t, t𝒮 /. p -> 1];ListPlot[{RandomVariate[𝒮 /. p -> 1, 30], {{0, μ}, {30, μ}}}, Joined -> {False, True}, Filling -> Axis]並列系を使う場合よりも信頼性が高い状態で,切換えをどこまで悪くすることができるかを調べる:
Plot[Evaluate[Legended[SurvivalFunction[#[[2]], t], #[[1]]]& /@ Join[{{"Parallel", ℛ}}, Table[{p == i, 𝒮 /. p -> i}, {i, {0.2, 0.5, 0.8}}]]], {t, 0, 400}]切換えが並列の系と等しくなるための必要条件は,時間とともに低くなることが分かる:
{r} = Quiet[Solve[SurvivalFunction[ℛ, t] == SurvivalFunction[𝒮, t], p]]Plot[p /. r, {t, 0, 400}, AxesOrigin -> {0, 0}, AxesLabel -> {t, p}]コンピュータサーバについて考える.サーバが所望の機能を持つためには,動力,ハードドライブ,ネットワークカード,ルーターが必要である.動力にはバックアップの電源出力があり,ジーゼル発電機が冷待機している:
𝒮power = StandbyDistribution[ExponentialDistribution[1 / 615], {ExponentialDistribution[1], ExponentialDistribution[1]}];ハードドライブはRAID構成で,3つのうち2つが動く必要がある:
ℛhdd = ReliabilityDistribution[BooleanCountingFunction[{2, 3}, {x, y, z}], {{x, LogNormalDistribution[4, 1]}, {y, LogNormalDistribution[3, 1]}, {z, LogNormalDistribution[4, 1]}}];𝒮net = StandbyDistribution[WeibullDistribution[1, 3], {WeibullDistribution[1, 2]}];ℛrouter = ReliabilityDistribution[a∨b, {{a, ExponentialDistribution[1 / 3]}, {b, ExponentialDistribution[1 / 4]}}];ℛ = ReliabilityDistribution[power∧hdd∧net∧router, {{power, 𝒮power}, {hdd, ℛhdd}, {net, 𝒮net}, {router, ℛrouter}}];Refine[SurvivalFunction[ℛ, t], t > 0]Plot[%, {t, 0, 10}, Filling -> Axis]μ = NExpectation[t, tℛ]Probability[t > 3, tℛ]//N𝒟power = ExponentialDistribution[1 / 615];𝒟hdd = ReliabilityDistribution[x∧y, {{x, LogNormalDistribution[4, 1]}, {y, LogNormalDistribution[3, 1]}}];𝒟net = WeibullDistribution[1, 3];𝒟router = ExponentialDistribution[1 / 3];ℛconsumer = ReliabilityDistribution[power∧hdd∧net∧router, {{power, 𝒟power}, {hdd, 𝒟hdd}, {net, 𝒟net}, {router, 𝒟router}}];Plot[Evaluate[SurvivalFunction[#, t]& /@ {ℛ, ℛconsumer}], {t, 0, 10}, Filling -> Axis]特性と関係 (9)
{Subscript[𝒟, 1], Subscript[𝒟, 2]} = {ExponentialDistribution[Subscript[λ, 1]], ExponentialDistribution[Subscript[λ, 2]]};𝒮 = StandbyDistribution[Subscript[𝒟, 1], {Subscript[𝒟, 2]}];𝒯 = TransformedDistribution[x + y, {xSubscript[𝒟, 1], ySubscript[𝒟, 2]}];SurvivalFunction[𝒮, t]SurvivalFunction[𝒯, t]FullSimplify[%% - %]等しい指数分布に従う成分の冷待機はErlangDistributionである:
𝒮 = StandbyDistribution[ExponentialDistribution[λ], {ExponentialDistribution[λ]}];
ℰ = ErlangDistribution[2, λ];SurvivalFunction[ℰ, t]SurvivalFunction[𝒮, t]Simplify[%% - %]成分寿命がExponentialDistributionに従う冷待機はHypoexponentialDistributionに相当する:
𝒮 = StandbyDistribution[ExponentialDistribution[Subscript[λ, 1]], {ExponentialDistribution[Subscript[λ, 2]]}];
ℋ = HypoexponentialDistribution[{Subscript[λ, 1], Subscript[λ, 2]}];SurvivalFunction[ℋ, t]SurvivalFunction[𝒮, t]Simplify[%% - %]StandbyDistributionはTransformedDistributionの特殊ケースである:
{Subscript[𝒟, 1], Subscript[𝒟, 2], Subscript[𝒟, s]} = {ExponentialDistribution[1], ExponentialDistribution[2], ExponentialDistribution[3]};𝒮 = StandbyDistribution[Subscript[𝒟, 1], {Subscript[𝒟, 2]}, Subscript[𝒟, s]];𝒯 = TransformedDistribution[x + y Boole[s ≥ x], {xSubscript[𝒟, 1], ySubscript[𝒟, 2], sSubscript[𝒟, s]}];SurvivalFunction[𝒮, t]SurvivalFunction[𝒯, t]FullSimplify[%% - %]StandbyDistributionはMixtureDistributionの特殊ケースである:
{Subscript[𝒟, 1], Subscript[𝒟, 2]} = {ExponentialDistribution[Subscript[λ, 1]], ExponentialDistribution[Subscript[λ, 2]]};ℳ = MixtureDistribution[{p, 1 - p}, {TransformedDistribution[x + y, {xSubscript[𝒟, 1], ySubscript[𝒟, 2]}], Subscript[𝒟, 1]}];𝒟 = StandbyDistribution[Subscript[𝒟, 1], {Subscript[𝒟, 2]}, p];PDF[ℳ, t]PDF[𝒟, t]FullSimplify[%% - %, t > 0]StandbyDistributionはReliabilityDistributionで使うことができる:
𝒟 = ReliabilityDistribution[x∨y, {{x, StandbyDistribution[ExponentialDistribution[Subscript[λ, 1]], {ExponentialDistribution[Subscript[λ, 2]]}]}, {y, WeibullDistribution[α, β]}}];SurvivalFunction[𝒟, t]ReliabilityDistributionはStandbyDistributionで使うことができる:
𝒟 = StandbyDistribution[ReliabilityDistribution[x∧y, {{x, ExponentialDistribution[2]}, {y, ExponentialDistribution[3]}}], {ExponentialDistribution[1]}];data = RandomVariate[𝒟, 10^4];Show[Histogram[data, 35, "PDF"],
Plot[PDF[𝒟, x]//Evaluate, {x, 0, 10}, PlotStyle -> Thick, PlotRange -> All]]StandbyDistributionはFailureDistributionで使うことができる:
𝒟 = FailureDistribution[x∧y, {{x, StandbyDistribution[ExponentialDistribution[Subscript[λ, 1]], {ExponentialDistribution[Subscript[λ, 2]]}]}, {y, WeibullDistribution[α, β]}}];SurvivalFunction[𝒟, t]FailureDistributionはStandbyDistributionで計算することができる:
𝒟 = StandbyDistribution[FailureDistribution[x∧y, {{x, ExponentialDistribution[2]}, {y, ExponentialDistribution[3]}}], {ExponentialDistribution[1]}];data = RandomVariate[𝒟, 10^4];Show[Histogram[data, 35, "PDF"],
Plot[PDF[𝒟, x]//Evaluate, {x, 0, 10}, PlotStyle -> Thick, PlotRange -> All]]考えられる問題 (1)
𝒮 = StandbyDistribution[NormalDistribution[6, 2], {ExponentialDistribution[3]}];SurvivalFunction[𝒮, x]TruncatedDistributionを使って領域が正の値のみになるように制限する:
𝒮 = StandbyDistribution[ExponentialDistribution[3], {TruncatedDistribution[{0, ∞}, NormalDistribution[6, 2]]}];SurvivalFunction[𝒮, t]テキスト
Wolfram Research (2012), StandbyDistribution, Wolfram言語関数, https://reference.wolfram.com/language/ref/StandbyDistribution.html.
CMS
Wolfram Language. 2012. "StandbyDistribution." Wolfram Language & System Documentation Center. Wolfram Research. https://reference.wolfram.com/language/ref/StandbyDistribution.html.
APA
Wolfram Language. (2012). StandbyDistribution. Wolfram Language & System Documentation Center. Retrieved from https://reference.wolfram.com/language/ref/StandbyDistribution.html
BibTeX
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