No / Many industrial systems such as aircrafts, ships, manufacturing systems, etc. are required to perform several missions with finite breaks between missions. Maintenance is only available within the breaks. Due to the limitation of resources, all components in the system may not be maintained as desired. The selective maintenance problem helps the decision makers figure out what critical components to select and how to perform maintenance on these components. This paper studies the selective maintenance for multi-state series-parallel systems with the benefit of repairing multiple components simultaneously. Both time and cost savings can be acquired when several components are simultaneously repaired in a selective maintenance strategy. As the number of repaired components increases, the saved time and cost will also increase due to the share of setting up between components and another additional reduction amount from the repair of multiple identical components. A non-linear optimization model is developed to find the most reliable system subjected to time and cost constraints. Genetic algorithm is used to solve the optimization model. An illustrative example will be provided. / Natural Sciences and Engineering Research Council of Canada (NSERC) and Vietnam International Education Development (VIED)

O paradigma Network Function Virtualization (NFV) promete tornar as redes de computadores mais escaláveis e flexíveis, através do desacoplamento das funções de rede de hardware dedicado e fornecedor específico. No entanto, funções de rede computacionalmente intensivas podem ser difíceis de virtualizar sem degradação de desempenho. Neste contexto, Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) têm se mostrado uma boa opção para aceleração por hardware de funções de rede virtuais que requerem alta vazão, sem se desviar do conceito de uma infraestrutura NFV que visa alta flexibilidade. A avaliação de expressões regulares é um mecanismo importante e computacionalmente intensivo, usado para realizar Deep Packet Inpection, que pode ser acelerado por FPGA para atender aos requisitos de desempenho. Esta solução, no entanto, apresenta novos desafios em relação aos requisitos de confiabilidade. Particularmente para FPGAs baseados em SRAM, soft errors na memória de configuração são uma ameaça de confiabilidade significativa. Neste trabalho, apresentamos um mecanismo de tolerância a falhas abrangente para lidar com falhas de configuração na funcionalidade de módulos de avaliação de expressões regulares baseados em FPGA. Além disso, é introduzido um mecanismo de correção de erros que considera o posicionamento desses módulos no FPGA para reduzir o tempo de reparo do sistema, melhorando a confiabilidade e a disponibilidade. Os resultados experimentais mostram que a taxa de falha geral e o tempo de reparo do sistema podem ser reduzidos em 95% e 90%, respectivamente, com custos de área e performance admissíveis. / The Network Function Virtualization (NFV) paradigm promises to make computer networks more scalable and flexible by decoupling the network functions (NFs) from dedicated and vendor-specific hardware. However, network and compute intensive NFs may be difficult to virtualize without performance degradation. In this context, Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) have been shown to be a good option for hardware acceleration of virtual NFs that require high throughput, without deviating from the concept of an NFV infrastructure which aims at high flexibility. Regular expression matching is an important and compute intensive mechanism used to perform Deep Packet Inspection, which can be FPGA-accelerated to meet performance constraints. This solution, however, introduces new challenges regarding dependability requirements. Particularly for SRAM-based FPGAs, soft errors on the configuration memory are a significant dependability threat. In this work we present a comprehensive fault tolerance mechanism to deal with configuration faults on the functionality of FPGA-based regular expression matching engines. Moreover, a placement-aware scrubbing mechanism is introduced to reduce the system repair time, improving the system reliability and availability. Experimental results show that the overall failure rate and the system mean time to repair can be reduced in 95% and 90%, respectively, with manageable area and performance costs.

O paradigma Network Function Virtualization (NFV) promete tornar as redes de computadores mais escaláveis e flexíveis, através do desacoplamento das funções de rede de hardware dedicado e fornecedor específico. No entanto, funções de rede computacionalmente intensivas podem ser difíceis de virtualizar sem degradação de desempenho. Neste contexto, Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) têm se mostrado uma boa opção para aceleração por hardware de funções de rede virtuais que requerem alta vazão, sem se desviar do conceito de uma infraestrutura NFV que visa alta flexibilidade. A avaliação de expressões regulares é um mecanismo importante e computacionalmente intensivo, usado para realizar Deep Packet Inpection, que pode ser acelerado por FPGA para atender aos requisitos de desempenho. Esta solução, no entanto, apresenta novos desafios em relação aos requisitos de confiabilidade. Particularmente para FPGAs baseados em SRAM, soft errors na memória de configuração são uma ameaça de confiabilidade significativa. Neste trabalho, apresentamos um mecanismo de tolerância a falhas abrangente para lidar com falhas de configuração na funcionalidade de módulos de avaliação de expressões regulares baseados em FPGA. Além disso, é introduzido um mecanismo de correção de erros que considera o posicionamento desses módulos no FPGA para reduzir o tempo de reparo do sistema, melhorando a confiabilidade e a disponibilidade. Os resultados experimentais mostram que a taxa de falha geral e o tempo de reparo do sistema podem ser reduzidos em 95% e 90%, respectivamente, com custos de área e performance admissíveis. / The Network Function Virtualization (NFV) paradigm promises to make computer networks more scalable and flexible by decoupling the network functions (NFs) from dedicated and vendor-specific hardware. However, network and compute intensive NFs may be difficult to virtualize without performance degradation. In this context, Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) have been shown to be a good option for hardware acceleration of virtual NFs that require high throughput, without deviating from the concept of an NFV infrastructure which aims at high flexibility. Regular expression matching is an important and compute intensive mechanism used to perform Deep Packet Inspection, which can be FPGA-accelerated to meet performance constraints. This solution, however, introduces new challenges regarding dependability requirements. Particularly for SRAM-based FPGAs, soft errors on the configuration memory are a significant dependability threat. In this work we present a comprehensive fault tolerance mechanism to deal with configuration faults on the functionality of FPGA-based regular expression matching engines. Moreover, a placement-aware scrubbing mechanism is introduced to reduce the system repair time, improving the system reliability and availability. Experimental results show that the overall failure rate and the system mean time to repair can be reduced in 95% and 90%, respectively, with manageable area and performance costs.

O paradigma Network Function Virtualization (NFV) promete tornar as redes de computadores mais escaláveis e flexíveis, através do desacoplamento das funções de rede de hardware dedicado e fornecedor específico. No entanto, funções de rede computacionalmente intensivas podem ser difíceis de virtualizar sem degradação de desempenho. Neste contexto, Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) têm se mostrado uma boa opção para aceleração por hardware de funções de rede virtuais que requerem alta vazão, sem se desviar do conceito de uma infraestrutura NFV que visa alta flexibilidade. A avaliação de expressões regulares é um mecanismo importante e computacionalmente intensivo, usado para realizar Deep Packet Inpection, que pode ser acelerado por FPGA para atender aos requisitos de desempenho. Esta solução, no entanto, apresenta novos desafios em relação aos requisitos de confiabilidade. Particularmente para FPGAs baseados em SRAM, soft errors na memória de configuração são uma ameaça de confiabilidade significativa. Neste trabalho, apresentamos um mecanismo de tolerância a falhas abrangente para lidar com falhas de configuração na funcionalidade de módulos de avaliação de expressões regulares baseados em FPGA. Além disso, é introduzido um mecanismo de correção de erros que considera o posicionamento desses módulos no FPGA para reduzir o tempo de reparo do sistema, melhorando a confiabilidade e a disponibilidade. Os resultados experimentais mostram que a taxa de falha geral e o tempo de reparo do sistema podem ser reduzidos em 95% e 90%, respectivamente, com custos de área e performance admissíveis. / The Network Function Virtualization (NFV) paradigm promises to make computer networks more scalable and flexible by decoupling the network functions (NFs) from dedicated and vendor-specific hardware. However, network and compute intensive NFs may be difficult to virtualize without performance degradation. In this context, Field-Programmable Gate Arrays (FPGAs) have been shown to be a good option for hardware acceleration of virtual NFs that require high throughput, without deviating from the concept of an NFV infrastructure which aims at high flexibility. Regular expression matching is an important and compute intensive mechanism used to perform Deep Packet Inspection, which can be FPGA-accelerated to meet performance constraints. This solution, however, introduces new challenges regarding dependability requirements. Particularly for SRAM-based FPGAs, soft errors on the configuration memory are a significant dependability threat. In this work we present a comprehensive fault tolerance mechanism to deal with configuration faults on the functionality of FPGA-based regular expression matching engines. Moreover, a placement-aware scrubbing mechanism is introduced to reduce the system repair time, improving the system reliability and availability. Experimental results show that the overall failure rate and the system mean time to repair can be reduced in 95% and 90%, respectively, with manageable area and performance costs.

Dentro del contenido de este documento se desarrolla una propuesta para incrementar la producción de cuadernos en la línea R17de la empresa Panasa, aplicando la metodología RCM. En el capítulo 1 se presenta una revisión bibliográfica de los temas principales sobre los que se fundamenta la propuesta de mejora: el sector papelero en el Perú, la evolución del mantenimiento, definición de términos, tipos de mantenimiento, técnicas de mantenimiento avanzado (RCM, TPM), costos de mantenimiento, indicadores, herramientas de mejora continua y casos de éxitos en la implementación del RCM. En el capítulo 2 se realiza una descripción general de la empresa (reseña histórica, misión, visión, valores, organigrama, productos, clientes, ventas y el proceso productivo) para finalmente llegar al detalle de la situación actual. Luego se describe y cuantifica el principal problema que afecta al cumplimiento del plan de producción anual, posteriormente se hace el análisis de causa raíz para identificar las principales causas que están generando el problema. En el capítulo 3 se evalúa tres posibles soluciones para el problema (RCM, TPM, CBM), para la elección de la metodología a aplicar se hace uso del ranking de factores y se desarrolla cada una de las fases del RCM. En el capítulo 4 se valida la propuesta para lo cual se hace un modelamiento del proceso actual y propuesto utilizando el Software de simulación ARENA, también se hace una evaluación económica-financiera para determinar la viabilidad del proyecto. El cierre de la tesis se da mediante la presentación de las conclusiones y recomendaciones. / This document develops a proposal to increase the production of notebooks in the R17 line of the Panasa company, applying the RCM methodology. Chapter 1 presents a bibliographic review of the main topics on which the proposal for improvement is based: the paper industry in Peru, the evolution of maintenance, definition of terms, types of maintenance, advanced maintenance techniques (RCM, TPM), maintenance costs, indicators, continuous improvement tools and success stories in the implementation of the RCM. In Chapter 2 a general description of the company (historical review, mission, vision, values, organization chart, products, customers, sales and the production process) is made to finally get to the detail of the current situation. Then the main problem that affects the fulfillment of the annual production plan is described and quantified, then the root cause analysis is done to identify the main causes that are generating the problem. Chapter 3 evaluates three possible solutions to the problem (RCM, TPM, CBM), for the choice of the methodology to be applied, the ranking of factors is used and each phase of the RCM is developed. Chapter 4 validates the proposal for which a modeling of the current and proposed process is done using the ARENA simulation software, an economic-financial evaluation is also made to determine the viability of the project. The thesis is closed by presenting the conclusions and recommendations. / Tesis