现有评估方法运用于船舶机电系统的问题与可靠性评估

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摘　要：对现有评估方法在运用于船舶机电系统的问题与可靠性评估上，分析了我们现有的方法在运用到船舶的机电系统上的不足，并结合故障树的通用模型作出了综合评估方法，该方法首先利用相当的故障树模型的简化系统的层次，而后结合了经典法的计算，非常好的解决了船舶大型小子样的复杂系统在进行可靠性评估上遇到的问题。

关键词：船舶系统的机电装置　现在的可靠性评估方法　实例

中图分类号：U665

文献标识码：A

文章编号：1007-3973（2012）005-077-02

1 船舶系统的机电装置

对于船舶而言，机电系统是确保船舶安全航行的关键环节，机电系统是否可靠，关系着船舶能否顺利完成任务，关系着每一位船员生命财产的安全。因此，在实践中必须采取措施对船舶机电系统的可靠性进行评估，避免机电系统故障给船舶的营运带来损失。

一方面，船舶机电系统的结构复杂且价值昂贵，有关部门根本无法对船舶机电系统的可靠性进行全面专项的检验。另一方面，船舶机电系统大多都是机电一体化设备，这也给船舶机电系统的可靠性评估工作增加了难度。

1.1 船舶电力系统故障诊断的评估

一艘船上的总配电板是有绝缘监测仪和设有电流、电压、频率、功率因数、功率、绝缘、整步等相关的测量仪表的。这是和参数的计算方法非常相似的，我们能够知道频率、电流、功率等参数的不正常判断.如果出现某些参数不正常，那么就可以进入故障的诊断流程。

1.2 船舶电力系统的故障模式和影响分析

根据船舶本身需要的状态评估，对相对比较传统的故障模式和影响分析的方法做了以下改进：

(1)确定设备基本设备单元中的基本故障的模式；

(2)确定故障模式在检查时的检查方法；

(3)确定在基本故障模式下引发的一系列的中间故障和报告故障，就是建立一种由基本故障来映射报告故障的一种模式；

(4)确定设备单元的重要度；

(5)确定一般故障的维修策略；

(6)建立一般故障模式对应的修理时的技术状态。通过影响分析和故障状态，就可以知道船舶本身的电力系统的现实状态，这样就可以帮助管理者在作出决策提供更好的理论依据。

2 现在的可靠性评估方法

船舶机电系统可靠性的评估主要包括两个方面：(1)系统可靠性评估。(2)单元可靠性评估。

船舶机电系统可靠性的评估方法多种多样，每种方法都具有其特有的特征和规律，这就要求有关单位和个人要掌握各种评估方法的要领，并能够依据实际情况采取最为合理的评估手段，确保船舶机电系统可靠性评估的结果准确有效。

2.1 数值计算法

数值计算法也就是人们所说的金字塔式评估方法，这种方法在实际评估工作中被人们广泛应用，数值计算法主要包括：贝叶斯评估法、经典评估法以及信赖评估法等。

2.2 蒙特卡洛模拟方法

评估船舶机电系统可靠性的方法还有蒙特卡洛模拟法，这种方法要求评估人员首先获取随机数据，然后在依据系统与各个环节的关系，模拟出相似的累积分布函数，从而了解系统的变化规律以及相关特征，从而对系统的可靠性进行综合评估。

蒙特卡洛模拟法对模拟次数、计算精度的要求非常高，因而在实际运用时计算量十分庞大，故而在实践中这种方法很少被评估人员所采用。

2.3 信赖评估法

(1)信赖评估法可以通过样本来决定具体的参数分布，能够较好的反映出船舶机电系统的可靠程度。

(2)信赖评估法还可以通过研究对象的实际情况来决定具体的信赖分布，通过密度函数来确定信赖区间的界限，从而对船舶机电系统的可靠性进行评估。

2.4 贝叶斯评估法

在贝叶斯评估法中，被估参数是一种随机变量，而贝叶斯定理则可以明确船舶机电系统可靠性的贝叶斯区间。

这种方法能够充分的利用验前信息来对船舶机电系统的可靠性进行评估，从而减少实验费用和实验所用的时间。

贝叶斯评估方法的关键就在于验前信息的选择，可见，验前信息的局限性是制约贝叶斯评估法应用范围的重要因素。

2.5 经典评估法

经典评估法的又叫置信区间评估法，是目前船舶机电系统可靠性评估工作中应用最广泛的方法，经典评估法具有以下两点特点：(1)经典评估法的被估参数是不变的。(2)经典评估法的置信区间是随即变化的。

经典评估法的随机置信区间中包含了被估参数的可信度，置信区间的长度则关系着系统估计的准确程度，这种方法在理论上相对比较成熟。

但经典评估法中尚存有一个关键性问题，就是如何确定评估的样本量，样本的量所设定的范围越小，结果越不准确，因此，在实践中必须要把船舶机电系统的结构单元进行精细的划分，从而利用底层单元信息来提高所评估的样本量，这虽然是提高样本量的一种方法，但同时又会导致大量计算的出现，在一定程度上增加了评估过程中信息误差的级别，增加了传递过程中信息误差的几率，从而降低了评估结果的准确性，所以，把经典评估法应用在船舶机电系统这样的大型系统中，尚存在着一定的阻碍和难度。

由此可见，以上几种方法用于船舶机电系统的可靠性评估，都存在着不同程度的弊端和缺陷，在实践中必须对船舶机电系统可靠性评估的方法进行改进。

2.6 故障树

故障树可以形象的描述船舶机电系统可靠性与相关因素的逻辑关系，在实践中，可以利用故障树模型来简化船舶机电系统的结构层次，然后再结合经典评估法对整个系统的可靠性进行评估。

在建立船舶机电系统的故障树时，可以把系统故障作为故障树的顶事件，之后再把各部件的显现结果作为故障树的底事件，有了顶事件和底事件，再结合故障树发生与不发生的逻辑关系，就可以准确的找出顶事件的发生是由底事件的哪些状态决定的，从而评估船舶机电系统的可靠程度。

综上所述，有效的把传统的船舶机电系统可靠性评估方法与故障树相互结合，可以有效的解决船舶机电系统可靠性评估工作中遇到的弊端和问题，其中，简洁的故障树能够有效的解决船舶机电系统可靠性评估的理论问题，为评估工作奠定理论基础，保证船舶机电系统可靠性评估的标准化、规范化，把传统的船舶机电系统可靠性评估方法与故障树相互结合，可以有力的促进船舶机电系统的有序运作，为船舶的营运保驾护航。

3 实例

3.1 建立系统的故障树模型加以编号

船舶机电系统中最危险的事件就是系统失效，所以，我们把船舶机电系统的失效作为故障树的顶事件，并把各个分系统的组成结构和运行模式进行建模，最终建立起总树和转支分树。

3.2 整理试验所得的数据

试验数据：计算机累计工作时间：364.8h，故障次数：1次，任务时间：80h，等效任务数：4.56次；主控站累计工作时间：1099h，故障次数：2次，任务时间：100h，等效任务数：10.99；熔断器累计工作时间：516h，故障次数：1次，任务时间：100h，等效任务数：5.16次。

3.3 制作计算软件

输入得出的结论：0.75置信度的MTBF下限为：3669.125；0.80置信度的MTBF下限为：2720.994；0.90置信度的MTBF下限为：1793.885；0.95置信度的MTBF下限为：1263.799；0.975置信度的MTBF下限为：966.2127；0.99置信度的MTBF下限为：729.6337；0.995置信度的MTBF下限为：616.1001。

4 结语

随着社会的不断发展，船舶领域在国民经济发展中占据了举足轻重的地位，而现代化的船舶工业离开不机电系统，因此，船舶机电系统的可靠性评估成为了船舶管理工作中的重中之重，由于种种弊端，传统的评估方法无法对现代化的船舶机电系统进行可靠性评估，有关部门必须积极采取措施，改进船舶评估系统可靠性评估的方法，确保船舶运营的安全稳定，从而推动国民经济更快、更好的发展。

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