淺談船舶機電設備狀態的評估

馬鏡

摘 要：船舶機電設備種類繁多，要實現這些設備的有序管理，例如檢修、保養、更新、后勤保障等，就必須對這些設備的狀態及其運行趨勢有一個清晰的了解。在機電設備的管理實踐中，經常采用一些測量物理量來表征各個具體設備的現實狀態性能和以及可用性來表達設備、系統即時執行任務的能力。本文對設備劣化度和可用性這兩個評價指標進行了詳細闡述，并在可用性基礎上提出了現時可用性和任務可用性的概念，以便實現對船舶機電實現全面、動態以及系統的評估。

關鍵詞：船舶機電 狀態評估 優劣度 可用性

中圖分類號：U672.74 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2012）10（c）-0067-01

1 船舶機電設備評估的內容

船舶機電設備不僅品類繁多，而且同一設備的狀態信息還反映在各個方面，要對這些設備的狀態進行評估就必須安裝多個類型的傳感器獲取相關數據，并以相應的測量物理量來表征，這些物理量既包括速度、時間等機械量，還包括電壓、電流等電氣量，雖然這些物理量的精準度毋須質疑，但僅有這些基礎的物理量數據還是無法對整個機電設備的狀態進行評估。因為這些數據無法進行有效的比較，表現不出測量項目與項目之間、設備與設備之間的相關性。通過對這些物理量之間關系的深入研究，采取一定的評估模型，現在已經可以對相關設備的狀態進行有效描述。同時，作為船舶的使用方，僅僅了解設備的狀態還是不夠的，還必須考慮設備執行任務的可用性和滿意度，也就是機電設備的維護保養、后勤保障能力等。所以，要實現對機電設備的科學評估，既要對設備的狀態（設備優劣度）進行評估，也要對設備的可用性進行詳細評價（在滿意度基礎上），只有兩者結合、綜合評判，才能得出切實有效的結論。

2 船舶機電設備的狀態評估指標

2.1 設備優劣度

設備優劣度是評價設備當前狀態滿足設備工作的程度。具體指的是設備測量值與設備核定指標（標準值或極限值）之間的相對值。不同的設備標準值或極限值來源會有差別。所以設備的優劣度的計算模型會有不同。經常用到的主要有以下幾種：（1）閾值型。船舶機電設備往往附帶有相關說明書，其中對一些項目的標準值或是極限值（參數）做了規范標示。有些參數指的是標準值（DS）和極限值（DL），有些參數指的是上標準值（DSH）和下標準值（DSL）及其各自對應的極限值DHL和DLL。優劣度閾值模型以設備現有狀態的相關數值經過計算得出，清楚表明設備當前的狀態信息。（2）統計型。當設備項目標準值或極限值未知或是設備經過運行這些項目數值發生改變時，這時設備的優劣度計算就必須考慮到設備的歷史數據，依據這些客觀的歷史數據對設備狀態進行有效分析、評估。設備優劣度從另一方面來講，就是當某一測量值滿足特定條件（例如符合設備歷史運行軌跡）時，設備滿意工作的可信度。無論是把歷史數據認為是均勻分布還是其他類型的分布狀態，設備優劣度統計型模型最重要的是謹慎選擇置信水平，即可靠度，當歷史數據顯示設備項目具有優良特性時，置信水平可以稍低；當歷史數據表明設備項目可控制狀況不佳時，置信水平就需要盡量提高。

2.2 設備可用性評估

簡單講，可用性指的是設備立即完成指定任務的能力程度，或是指設備在設定完成保障計劃的條件下，即刻完成任務和達到完成任務（例如設備故障維修）的時間比。設備可用性隨著設備工作狀態的不同而不同。當設備由于重大故障停用或是等待報廢時，其維護修理時間為無窮大，也就是可用性為0。所以，要提升設備的可用性能，必須盡量減少修復時間和后勤保障的延誤時間。顯然，設備可用性指標不僅與設備硬件特性有關，還和設備的管理水平、維護水平以及后勤保障水平等軟實力息息相關。（1）現時可用性。現時可用性是用來度量和預測船舶機電裝置、設備或系統即時執行任務的能力。其具體可以表述為：

（1）IA0=（AQF×PWH）/（ETtR+EMT）

如果對執行任務的類型加以考慮的話，也就是計算任務可用性，其可以表述為：

（2）MA0=（RQF×PWH）/（ETtR+EMT）

（1）式中，AQF指的是即時執行任務能達到的品質，一般根據設備或系統的歷史數據計算得出。PWH指的是執行任務人員管理水平以及后勤保障資料的維持時間，ETtR指的是設備恢復功能耗費的時間量。EMT為任務執行的預測時間量。（2）式中，RQF為執行任務所需的品質，根據執行任務的不同而不同，如果執行的是低烈度常規巡航，RQF值取較小值，執行戰略警戒、演習時，RQF值相對要高。從（1）和（2）式可以看出，除EMT由執行的任務決定之外，其它因素都和設備的管理、維護、后勤保障等有關。

3 全面、動態、系統地評價船舶機電設備的狀態

船舶機電設備的存在是為整艘船舶更好的執行、完成相關任務。所以，評估設備的狀態，不能只是停留在某一單獨設備或某一設備的單一部件。同時，機電裝置或設備、系統會隨著船舶運行時間的變化而變化，靜止點的狀態評估不能取代設備狀態的趨勢，必須使用一定的方法綜合考量設備的優劣度以及可用性，以達到全面評估設備狀態的目的。設備與子設備之間、系統與子系統之間以及它們相互之間最常見的關系就是串并聯關系。串聯關系指的是假定多個子設備或子系統中任一個故障，那么整個系統就不能正常運行。在并聯關系中，某一子設備或子系統發生故障，整個設備或系統仍舊能正常運行，它們的權重是一樣的，單個設備不會影響另一單個設備的可用性。通過串并聯關系，能將船舶機電設備的關系一目了然。至于同一設備不同項目之間的關系，很難采取簡單明了的串并聯關系來描述，一般采用權重傾斜、模糊隸屬或者灰色關聯等關系來描述，在這些關系中，已有的研究成果或是經驗值具有非常重要的參考意義。

4 結語

船舶機電設備的評估是一項系統性、技術性的重要工作。它包含兩個層面的評價體系。一個是基礎性的單個設備的具體項目測量值以及由其推導出的設備優劣度指標。另一個是綜合考慮了設備即時執行任務的能力程度的可用性指標。無論是那一個評價指標，它們都是由各類數據（歷史的、現實的以及反映未來趨勢的）通過一定的模型計算出來的。這些數據就是評價指標的基石，必須保證準確、客觀，否則就無法實現對船舶機電設備的真正評價。

參考文獻

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