船舶机电设备不仅品类繁多, 而且同一设备的状态信息还反映在各个方面, 要对这些设备的状态进行评估就必须安装多个类型的传感器获取相关数据, 并以相应的测量物理量来表征, 这些物理量既包括速度、时间等机械量, 还包括电压、电流等电气量, 虽然这些物理量的精准度毋须质疑, 但仅有这些基础的物理量数据还是无法对整个机电设备的状态进行评估。因为这些数据无法进行有效的比较, 表现不出测量项目与项目之间、设备与设备之间的相关性。通过对这些物理量之间关系的深入研究, 采取一定的评估模型, 现在已经可以对相关设备的状态进行有效描述。同时, 作为船舶的使用方, 仅仅了解设备的状态还是不够的, 还必须考虑设备执行任务的可用性和满意度, 也就是机电设备的维护保养、后勤保障能力等。所以, 要实现对机电设备的科学评估, 既要对设备的状态 (设备优劣度) 进行评估, 也要对设备的可用性进行详细评价 (在满意度基础上) , 只有两者结合、综合评判, 才能得出切实有效的结论。
设备优劣度是评价设备当前状态满足设备工作的程度。具体指的是设备测量值与设备核定指标 (标准值或极限值) 之间的相对值。不同的设备标准值或极限值来源会有差别。所以设备的优劣度的计算模型会有不同。经常用到的主要有以下几种: (1) 阈值型。船舶机电设备往往附带有相关说明书, 其中对一些项目的标准值或是极限值 (参数) 做了规范标示。有些参数指的是标准值 (DS) 和极限值 (DL) , 有些参数指的是上标准值 (DSH) 和下标准值 (DSL) 及其各自对应的极限值DHL和DLL。优劣度阈值模型以设备现有状态的相关数值经过计算得出, 清楚表明设备当前的状态信息。 (2) 统计型。当设备项目标准值或极限值未知或是设备经过运行这些项目数值发生改变时, 这时设备的优劣度计算就必须考虑到设备的历史数据, 依据这些客观的历史数据对设备状态进行有效分析、评估。设备优劣度从另一方面来讲, 就是当某一测量值满足特定条件 (例如符合设备历史运行轨迹) 时, 设备满意工作的可信度。无论是把历史数据认为是均匀分布还是其他类型的分布状态, 设备优劣度统计型模型最重要的是谨慎选择置信水平, 即可靠度, 当历史数据显示设备项目具有优良特性时, 置信水平可以稍低;当历史数据表明设备项目可控制状况不佳时, 置信水平就需要尽量提高。
简单讲, 可用性指的是设备立即完成指定任务的能力程度, 或是指设备在设定完成保障计划的条件下, 即刻完成任务和达到完成任务 (例如设备故障维修) 的时间比。设备可用性随着设备工作状态的不同而不同。当设备由于重大故障停用或是等待报废时, 其维护修理时间为无穷大, 也就是可用性为0。所以, 要提升设备的可用性能, 必须尽量减少修复时间和后勤保障的延误时间。显然, 设备可用性指标不仅与设备硬件特性有关, 还和设备的管理水平、维护水平以及后勤保障水平等软实力息息相关。 (1) 现时可用性。现时可用性是用来度量和预测船舶机电装置、设备或系统即时执行任务的能力。其具体可以表述为:
如果对执行任务的类型加以考虑的话, 也就是计算任务可用性, 其可以表述为:
(1) 式中, AQF指的是即时执行任务能达到的品质, 一般根据设备或系统的历史数据计算得出。PWH指的是执行任务人员管理水平以及后勤保障资料的维持时间, ETtR指的是设备恢复功能耗费的时间量。EMT为任务执行的预测时间量。 (2) 式中, RQF为执行任务所需的品质, 根据执行任务的不同而不同, 如果执行的是低烈度常规巡航, RQF值取较小值, 执行战略警戒、演习时, RQF值相对要高。从 (1) 和 (2) 式可以看出, 除EMT由执行的任务决定之外, 其它因素都和设备的管理、维护、后勤保障等有关。
船舶机电设备的存在是为整艘船舶更好的执行、完成相关任务。所以, 评估设备的状态, 不能只是停留在某一单独设备或某一设备的单一部件。同时, 机电装置或设备、系统会随着船舶运行时间的变化而变化, 静止点的状态评估不能取代设备状态的趋势, 必须使用一定的方法综合考量设备的优劣度以及可用性, 以达到全面评估设备状态的目的。设备与子设备之间、系统与子系统之间以及它们相互之间最常见的关系就是串并联关系。串联关系指的是假定多个子设备或子系统中任一个故障, 那么整个系统就不能正常运行。在并联关系中, 某一子设备或子系统发生故障, 整个设备或系统仍旧能正常运行, 它们的权重是一样的, 单个设备不会影响另一单个设备的可用性。通过串并联关系, 能将船舶机电设备的关系一目了然。至于同一设备不同项目之间的关系, 很难采取简单明了的串并联关系来描述, 一般采用权重倾斜、模糊隶属或者灰色关联等关系来描述, 在这些关系中, 已有的研究成果或是经验值具有非常重要的参考意义。
船舶机电设备的评估是一项系统性、技术性的重要工作。它包含两个层面的评价体系。一个是基础性的单个设备的具体项目测量值以及由其推导出的设备优劣度指标。另一个是综合考虑了设备即时执行任务的能力程度的可用性指标。无论是那一个评价指标, 它们都是由各类数据 (历史的、现实的以及反映未来趋势的) 通过一定的模型计算出来的。这些数据就是评价指标的基石, 必须保证准确、客观, 否则就无法实现对船舶机电设备的真正评价。
摘要：船舶机电设备种类繁多, 要实现这些设备的有序管理, 例如检修、保养、更新、后勤保障等, 就必须对这些设备的状态及其运行趋势有一个清晰的了解。在机电设备的管理实践中, 经常采用一些测量物理量来表征各个具体设备的现实状态性能和以及可用性来表达设备、系统即时执行任务的能力。本文对设备劣化度和可用性这两个评价指标进行了详细阐述, 并在可用性基础上提出了现时可用性和任务可用性的概念, 以便实现对船舶机电实现全面、动态以及系统的评估。
关键词：船舶机电,状态评估,优劣度,可用性
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