关于舰船技术状态评估的指标体系量化的研究

机械工程学院

CDIO项目执行报告

关于舰船技术状态评估的指标体系的研究

完成人：zzt

学科专业：机械工程及自动化

指导教师：zj 教授

2013年05月

摘要：任何综合评价系统．都必须确定评价指标体系。而通常大多数评价指标的体系并不会容易得到。加之如何客观准确的反映各项指标的权重是一个非常重要的问题。本文以超到寿舰船技术评估为基础，在超到寿舰船技术状态评估体系建立的过程中给出一种按客观性标准确定指标权重的方法。

关键词：状态评估评价指标指标权重超到寿

1.引言

舰船设备在使用过程中，其零部件持续经受磨损、腐蚀等各种劣化因素的作用，沾污、沉积、结构形状、表面、位置、间隙等发生改变，导致技术性能退化。随着退化程度的逐渐增大，设备的各项技术指标越来越偏离设计指标。所以需要对舰船的技术状态做出及时合理准确的评估。而近年来技术状态的术语被广泛的使用，尤其在设备管理的法规性文件中更是多见，但仅有少数在讨论怎样评估、评价、评定一个设备、装置、系统的技术状态，所给出的评价准则都是定性的，所采用的指标是分散的，并不能从整体形成上有效的评价体系。舰船设备种类多、数量大，技术含量高，设备运行工况复杂，影响设备技术状态的因素众多，因此要对舰船或其某个子系统(如动力系统)进行技术状态评估是相当复杂的，也容易出现偏差。随着现代舰船机械的日趋高性能化和结构复杂化，加之世界范围的能源紧张，出于安全保障和经济效益的考虑，舰船机械的监视和维护始终是营运舰船技术管理的重要内容，及时、准确和动态地掌握舰船机械的运行状态和预测潜在故障，已成为舰船技术管理追求的目标。同时准确掌握舰船技术状态，可以为舰船作战部门制定训练、作战、维修计划提供依据。因而建立一个合理科学有效的评估体系对于状态评估是重中之重。

技术状态管理主要涉及到产品的设计、研制和生产阶段，主要是对描述产品技术状态的各种文件、性能参数、功能特性等的系统管理。但是，对于产品在使用和维修阶段，有关文献描述的比较少。其实，设备在使用过程中，设备的性能可能是逐步退化的，描述设备的特征参数也与产品设计时不同。设备的功能指标不仅仅与设备的性能参数有关，与该设备所处的环境、承担的任务有关。在不同的任务下，设备的功能可能完全不同。技术状态在使用阶段的定义为：“设备在指定时刻的总体技术特性”。本文所讨论的舰船技术状态评估，主要是指设备在使用阶段的技术状态评估，其实质含义为指在设备使用阶段，通过设备的各种属性指标来综合评估获得设备的优劣情况，判断设备是否能完成设备所赋予的任务。当事物是一个复杂系统时，需要应用综合评估技术。舰船技术状态评估的实质就是要建立一整套确定船舶设备与船体实际状况的诊断系统来确定舰船当前的运行技术状态，应用综合评定方法对其状态做出定量评估。舰船技术状态的准确评定为设备的性能与船体机构强度的改善、以及实施状态维护提供重要的技术依据，也是对船舶设备与船体传统维修方式的重大改革与突破。

舰艇结构的特点和技术的复杂性，决定了舰艇技术状态的评估是一个复杂系

统评估问题。

1.1国内外研究现状：

由于舰船的特殊用途，关于舰船性能方面的资料相对较少。国外关于舰船指标体系的资料多是关于民用船的性能，而且基本上都是针对个别性能进行讨论，关于指标体系的资料比较少。国内关于舰船性能方面的资料相对较多。国外船级社已开始实施一套船舶状态评估程序对申请船舶状态评估的船舶实施状态评估。例如：德国劳氏船级社创立一套独立于船舶入级检验的专业技术服务程序来实施船舶状态评估，目的是在规定的时间内对申请船舶进行检验通过对申请船舶实施船体结构船舶机械与电气设备实际技术状态检测对船舶实际运行状态做出综合评估,若船舶状态存在安全隐患还要对防护措施做出具体安排；日本NK船级社也制定了与此类似的船舶设备状态评估程序。中国船级社也于1999 年发布了《综合安全评估应用指南》等指导性文件，并应用FSA 对长江地区高速船作了风险评估；目前中国船级社CCS 出版的《钢制船舶建造规范》与《船舶入级规范》对新造船舶船体及机电设备作规定，但对营运中的船舶船体与船舶机电设备运行现行状态的评价并未制定出指导性文件，并未形成完整的船舶状态技术标准和评价体系。我国学者也相继开展了舰船结构全寿命期风险评估方法研究等科研课题，提出了基于数据包络分析和概率影响图等理论的风险评估方法。现将我搜集到的一些国内外学者研究状况总结如下：

2002年，K．SariSz，g．Narli研究了一个实时的船舶操纵运动模拟系统，利用他的系统可以模拟大型油船在博斯普鲁斯海峡中的操纵性能，并且考虑了一些环境因素，如风、流和波浪漂移力等因素。

2003年，L．Moreira，C．Guedes Soares利用RNN人工神经网络对船舶的操纵性进行了模拟模拟了回转轨迹和Z形试验，结果表明RNN神经网络对船舶操纵性的模拟比较精确。

2003年P．Crossland分析了当采用不同的减摇鳍控制方法时，北大西洋执行反潜作战任的军舰的作战能力的变化，并且评估了综合考虑减摇鳍和舵因素的减摇系统的操作性。

2006年，Francisco Ldzaro P4reza,Juan Antonio Clemente。利用建立的操纵运动方程，对船舶在设计初期进行了操纵性模拟，并且分析了主尺度，舵面积等因素的变化对船舶操纵性的影响。

2007年，S．Surendran，S．K．Lee，S．Y．Kim利用PID法控制减摇鳍系统，应用CFD

流体软件包来记录减摇鳍产生的水动力的升力参数，并且用军舰做了实船试验。

1984年，陈仁铃提出了不沉性计算数学模型，并且编制了计算机程序，在TRS--80微型机上得到实现，证明可行。

1988年，薄林槐应用多元回归分析方法，对当时的水面舰船阻力图谱提出

了回归表达式并在分析国内外25条典型船舶阻力试验的基础上，对该数学表达式做了扩充和修正，提高舰船阻力估算的精度，扩大了其应用范围。

1992年，程智斌，陈仁铃以不沉概率作为舰船不沉性评价指标进行了讨论，提出了用于舰船战术技术论证阶段和初步设计阶段的不沉概率的计算方法，并用该方法编制了计算机程序，对我国当时海军部分水面战斗舰艇进行了实船计算，结果可行。

2003年，陈锌胜，蔡根明提出了一种评估不同舰船遭受武器齐射时毁伤概率的计算方法，并用降低毁伤概率方法对被动防护措施的有效性进行比较，提出了最优的方案。

2005年，贾春，张星，吴明宇等在传统武器系统效能评估模型的基础上，根据单舰防空武器系统的特点，利用数学整合的方法建立了单舰在遭受单发导弹攻击和多发导弹攻击情况下的防空能力评估模型。

2006年，刘佳，王威和高辉等人建立将核Fisher判别分析方法应用于效费分析的模型，能够直接通过性能评估指标进行舰船方案的初步筛选，将性能方案分为效费比高和效费比低两类，剔除效费比低的方案。并通过实例说明该方法能够减少了费用估算的工作量，提高了工作效率。

1.2状态评估的一般方法

一个完整的评价方法应当形成“标准”，以“规范”的形式确定。它包括评估要素的筛选方法，评估信息的获取手段和规范，对目标信息的评估和判断方法，最后是综合评估方法。

常用评价方法有现场检验法、实时监控法、指标评价法、统计分析法、风险评估法、模糊判断法、层次模型法等，其中现场检验法、实时监控法侧重于对评估信息获取手段的规范；指标评价法则是侧重于评估要素的筛选，根据指标量特征采取相应评估方法；统计分析方法建立在有大量的运行管理信息、状态监测信息、故障及维修信息的条件下进行评估的方法；风险评估方法重点是针对安全要求高的装备状态评估方法，往往是多种方法和手段的综合；模糊判断法主要针对评估信息的不完整性、不充分性的局限条件下进行评估的方法；层次模型法则是侧重于评估指标体系结构的系统设计和状态信息量化综合方法。

现场检验法

现场检验法是一种最有效的直接评估方法，评估结论可信度高，是大多数评估方法中的一个重要内容。对于单台装备或结构或功能简单的设备，评估过程简单快速，但是对于大型装备、结构功能复杂装备，现场检验方法缺陷明显。

该方法局限性如下：一是现场检验高度依赖于检验人员的专业能力，受人为主管因素影响较大，要在大量的评估对象上实施评估时，统一性和可比性难以保证；二是对于复杂装备现场检验或动态检验仍然只能掌握装备的部分情况，一些重要的状态信息或数据信息还需要深入研究装备设计安装要素、运行历史信息，