灰色決策在船舶結構維修管理中的應用分析

湯克旺

（廣州華南船舶修造廠，廣東 廣州 510715）

0 引言

船舶維修工作非常復雜，而船舶維修方案的差異性將會影響到船舶設備的可靠性。為了優(yōu)化船舶維修效果，需要綜合各方面的影響因素，利用針對性的決策方法優(yōu)化裝備維修方案，為船舶裝備管理人員的工作提供便利。船舶維修方案存在較多的影響因素，如決策信息的不完整性和不充分性、決策人員存在主觀判斷的情況，均增加了船舶維修方案的決策難度。在船舶結構維修管理工作中利用灰色決策，有利于優(yōu)化選擇船舶結構維修方案，進一步提高船舶結構維修管理水平。

1 船舶結構維修現(xiàn)狀和特點

在船舶運行過程中，因為工作環(huán)境復雜，極易影響到船舶結構，產(chǎn)生船舶結構維修的需求。而船舶結構維修工程大、涉及專業(yè)多、工作內(nèi)容也比較復雜，因此難度較大，船舶結構維修主要特點如下。

第一，船舶維修工作注重動力裝置維修，常常忽略結構維修工作。出現(xiàn)這種問題的主要原因如下：

首先，船舶運營并不會因為船體結構受損而受到影響。機器設備和系統(tǒng)部件的損傷會導致性能指標惡化、影響船舶性能，此時必須開展維修工作。但船體結構損傷沒有達到一定的嚴重程度之前，通常不會影響船舶運輸性能，因此很容易被人們忽視。

其次，動力裝置屬于可修復的系統(tǒng)，同時不能一次性大量更換船體結構部件。在設計動力裝置的過程中就要考慮維修保養(yǎng)需求，設置檢測和報警設備，實現(xiàn)大部分部件的標準化，突出其可替代性。動力裝置維修工作相對簡單，工作成本比較低。但在設計船體結構的時候，很少有設計人員考慮維修工作，很難更換結構部件，如果更換船體結構部件，將會耗費較多的資金。

最后，對比機器維修工作，船體維修保養(yǎng)工作的任務量和工作難度均比較大。船體結構涉及較多的部件，一些部件所處的位置比較特殊，不利于開展檢修工作，而且動力裝置設備的數(shù)量有限的。

第二，船體結構相比輪機設備來說，維修管理工作具有較高的復雜性，再加上船舶結構故障的隱蔽性，大大增加了維修工作的難度。特別是營運時間較長的船舶，因各種原因導致船舶設計資料及維修資料缺失，都會影響到船舶維修方案的編制和維修工作。

第三，船舶逐漸實現(xiàn)大型化發(fā)展，但相關規(guī)范和理論研究沒有全面考慮大型化發(fā)展模式對船舶結構的影響。

第四，船舶結構優(yōu)化問題。隨著科學技術不斷發(fā)展，船舶結構性能逐漸完善，船舶結構重量不斷降低，從而降低了船舶建造成本，進一步提高了船舶的運載能力。但工作人員只開展理論研究，不將理論落地指導實際工作，不利于優(yōu)化船舶結構，而且船舶的建造規(guī)范要求將會形成限制。

近些年產(chǎn)生的船舶結構問題主要解決辦法是使用高強度鋼進行修補，或者減小構件尺寸。但船舶的某些部位使用高強度鋼之后，雖然提高了脈動應力，但是并沒有改變抗疲勞能力，沒有從根本上解決船舶的結構問題。

針對船體腐蝕問題，如果沒有采取有效的防腐措施，或者長時間使用的船舶忽視防腐工作，將會惡化腐蝕問題，對船舶的結構造成更嚴重的損傷。

第五，除了極端因素的影響之外，重大海損事故中結構事故占據(jù)較大的比例，發(fā)生事故的船舶通常是老齡散貨船，船齡一般都在10年以上。

第六，從經(jīng)濟性角度出發(fā)，船舶存在超齡服役的情況，增大了船舶結構維修的工作量。傳統(tǒng)設計以20年作為船舶的使用年限，因為超期服役階段大大減少或不再計提折舊費用，考慮運輸經(jīng)濟性，導致很多船舶超期服役。雖然船舶具有較大的運載量，而且運價較低，但由于公路運輸和空運不斷發(fā)展，導致船舶運輸受到?jīng)_擊，所以一些船東為了保障經(jīng)濟效益，雖然船舶結構損傷范圍和損傷程度均已不滿足安全要求，但仍然讓船體帶傷服役、持續(xù)運營。

2 船舶結構維修管理決策

當前國內(nèi)外航運界和造船和驗船部門非常關注船體結構維修和決策問題，要求制定船體維護管理細則和船舶資料自動反饋系統(tǒng)等，但是當前缺乏完善的措施有效指導和制約海運和相關部門。

當前在船舶結構維修過程中存在以下問題：

一是缺乏完善的系統(tǒng)性船舶結構定期檢驗和定期測厚以及定期狀態(tài)評估等系統(tǒng)。

二是沒有針對船舶結構不同狀態(tài)完善風險分析系統(tǒng)。

三是一些船舶的船齡較高，船體已經(jīng)發(fā)生老化問題。

四是一些構件已經(jīng)發(fā)生破損問題，沒有及時開展強度評估工作，導致船舶帶病運行，可能引發(fā)安全事故。因此，需要完善船舶維修保障的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，為相關技術人員和管理人員以及使用人員等提供關鍵信息，為統(tǒng)計分析和研究計算等工作提供便利。以安全為前提，合理減少維修費用，一方面可以減少維修次數(shù)，另一方面避免加劇損傷程度，否則會降低船舶功能，增加船舶運行過程中的風險性?？梢詾榇霸O計和建造以及維保等工作提供參考依據(jù)。

在數(shù)據(jù)庫建設過程中需要考慮以下幾個方面：

第一，維修依據(jù)因素集。維修依據(jù)是檢測結果和分析處理結果。在實際工作中利用數(shù)據(jù)庫形式，主要包括以下幾個方面內(nèi)容。其一，損傷部位：通過評估和處理船舶安全風險，通過檢測和強度計算等確定重點部位，例如船舶貨倉甲板板架和邊水柜等，這些部位的破碎概率相對較高。其二，損傷類型：主要包括焊縫開裂和屈曲變形以及腐蝕等。其三，損傷原因：一方面因為事故性，另一方面因為設計和工藝的方面，此外因為維護保養(yǎng)不到位也會引發(fā)損傷。通過統(tǒng)計規(guī)律和理論分析以及經(jīng)驗判斷等可以確定損傷原因。第二，維修決策內(nèi)容。首先需要判斷修復的必要性和可能性，其次需要選擇維修方法，最后需要確定維修的費用。

3 灰色決策概述

灰色決策在工程控制領域和農(nóng)業(yè)以及生態(tài)等領域中被廣泛應用，并且獲得成功。船舶結構維修管理工作非常復雜，如選擇維修方案、預測修理時間以及預測維修費用等方面都具有灰色性特征。在編制維修方案的時候，預測是重要的依據(jù)，因此在船舶結構維修管理過程中灰色預測和決策發(fā)揮著重要的作用。

灰色控制理論可以顯著簡化工程控制論運算方法，同時減少計算工作量。而且灰色模型比較簡單，可以在時間連續(xù)方程中應用，提高分析工作的便利性。

灰色決策主要是度量解決某個事件采取某種對策的效果。在灰色預測過程中，需要建立灰色模型，利用關聯(lián)度和殘差辨識方式獲得預測概念和方法等。如在船舶結構維修管理過程中，決策是綜合考慮物力資源、人力資源以及經(jīng)費等方面因素，決定選擇何種管理對策獲得最佳結果。評價準則直接關系到?jīng)Q策的優(yōu)劣性，灰色決策具有以下特點：

第一，灰靶是灰色決策的主要方法，如果決策的某個效果點落入注重規(guī)定區(qū)域，就說明這個角色具有較高的滿意度；第二，灰色決策屬于定量和定性之間的決策，具有明確的智能含義，指決策者再決權和自主權，具有較高的靈活性，便于順利實現(xiàn)決策；第三，灰色決策需要提前選擇合適的靶徑，靶徑也被稱為目標值范圍和灰靶面積，用于集中效果點、提高工作的便利性。

4 確定量化指標

保證船舶裝備維修方案的可靠性和船舶的使用性能，有利于實現(xiàn)海洋強國戰(zhàn)略，而船舶裝備維修工作發(fā)揮著重要的作用。船舶管理人員針對船舶維修工作提出的要求，即利用最低成本維持裝備的正常狀態(tài)、保障裝備的可靠性，需要提高船舶結構維修方案的實用性，如可以延長維修間隔、減少維修費用和維修時間，降低維修風險等。

4.1 維修間隔時間

船舶裝備維修之后，維修方案決策的關鍵指標是維修質(zhì)量，而維修間隔時間是裝備維修質(zhì)量重要的量化指標。

4.2 維修費用

在維修方案決策過程中，維修費用是重要的指標，也是方案優(yōu)劣評價的重要因素。維修費用指的是維持裝備使之保持正常工作狀態(tài)消耗的資源，主要包括工時費用、備件費用以及維修設施的費用等。

4.3 維修時間

時效性是船舶結構維修管理工作重要的指標，制定裝備維修方案的時候需要綜合考慮維修時間，如果維修方案制定過程中沒有考慮維修時間，不僅不利于裝備按時投入正常使用，還會影響到船舶使命任務的實現(xiàn)。

4.4 維修風險

維修質(zhì)量、維修費用以及維修時間等都會影響到維修方案，因此增加了維修失敗的風險，在制定維修方案的時候需要考慮方案的可行性，可以利用德爾菲法確定維修風險，采取專家打分的辦法確定維修方案的量化指標。

5 灰色決策在船舶結構維修管理中的運用

當前相關部門非常關注船舶結構維修管理問題，已經(jīng)結合實際情況制定船舶結構維修管理細則和自動反饋系統(tǒng)等，但是缺乏針對性的指導和制約措施。如果老化船舶沒有及時開展評估，將會引發(fā)安全事故，因此，需要完善數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，為工作人員提供針對性的信息，以安全為前提合理減少維修費用、縮短維修時間、減少維修次數(shù)，通過適時的維修避免損傷加劇、降低船舶營運能力、提高運營風險，為船舶維修和管理工作提供參考依據(jù)，需要考慮的因素如下。

5.1 維修的依據(jù)因素集

根據(jù)檢測結果進行開焊處理工作，需要利用數(shù)據(jù)庫開展以下工作。

第一，損傷部位：評估和處理整船安全風險的影響結構，根據(jù)檢測結果和強度計算明確重點部位，例如甲板板架和邊水柜等。第二，損傷類型：焊縫開裂、板材變形以及腐蝕等。第三，損傷原因：事故性因素、設計因素以及工藝因素等，或者缺乏保養(yǎng)和自然損傷?？梢酝ㄟ^綜合統(tǒng)計規(guī)律、理論分析以及經(jīng)驗判斷等方法確定最終預案。第四，損傷影響和后果：可以通過綜合統(tǒng)計規(guī)律、經(jīng)驗判斷等方法確定影響程度和影響后果，還可以計算總縱強度和局部強度等，進一步開展判斷工作。

5.2 維修決策內(nèi)容

第一，判斷修復必要性和可能性，主要包括修復、不可修復以及不必修復三種情況。如船性的腐蝕和疲勞損傷屬于不可修復的，還有一些損傷是不必修復的。因為個別構件損傷不會影響到局部強度、船體總縱強度和船舶的完整性及安全性。

第二，維修時間具有不同的含義。比如，按規(guī)定某個破損項的危險性較大，應在一定時間段內(nèi)解決，就應停止營運、立即修復破損項；某些破損項可以在半年內(nèi)修復，那么船舶可以繼續(xù)營運，合理安排修復時間；某些修理項目則可以根據(jù)規(guī)模預估修理時間，安排修理，此時應注意將修理時間壓縮到最短范圍內(nèi)。

第三，維修方法。可以直接更換型材，也可以增加補強結構，或者采取修補措施。

第四，維修項目的關系。如果無法同時開展多個修理項目，需要在數(shù)據(jù)庫中標明。

第五，維修費用。構建維修費用統(tǒng)計模式，如分項列舉不同維修項的費用等。

第六，與船體結構檢修維修同時開展的其他項目檢測維修的情況，主要涉及輪機和電氣等。

第七，規(guī)范和標準對維修項目的約束情況。

5.3 維修決策的要求

維修數(shù)據(jù)庫可以延伸和拓寬檢測數(shù)據(jù)庫，而且維修結果可以進一步豐富數(shù)據(jù)庫。通過調(diào)查分析不同的因素集選項，確認之后即可開展填充工作。負責人判斷提示內(nèi)容之后將其填入數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫的充實度達到一定程度之后，需要總結規(guī)律，便于發(fā)現(xiàn)船體結構問題，為維修管理工作提供參考依據(jù)，進一步支持維修決策。在維修計劃制定過程中，需要根據(jù)嚴重程度和所需時間，安排可以同時施工的項目，這樣有利于完成更多的維修工作，也可以減少停航損失。確定維修規(guī)模的過程中，需要結合船舶船齡預估船舶使用時間，從而確定船舶維修規(guī)模。例如可以估計船舶退役時間，縮小維修規(guī)模，集中維修可能影響到船舶安全和使用性能的項目。當前船舶結構維修工作對工作人員提出較高的要求，需要不斷提高維修管理水平、掌握維修工作特征、把握維修工作的重點，這樣才可以占據(jù)主導性，順利完成維修工作。

6 結語

在船舶結構維修管理工作中應用灰色決策，可以解決船舶管理中的預測和決策問題，今后在船舶結構維修管理工作中需要總結工作經(jīng)驗，提高整體工作水平?；疑珱Q策具有較多的優(yōu)勢，但是也存在不足之處，在今后發(fā)展過程中需要不斷完善。