一種面向船舶冗余設(shè)備的使用輔助決策支持方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及船舶設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種面向船舶冗余設(shè)備的使用輔助決策 支持方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)于船舶設(shè)備來(lái)說(shuō)，存在著大量的冗余系統(tǒng)，如船舶電站通常由3臺(tái)柴油發(fā)電機(jī)構(gòu) 成，共同承擔(dān)全船發(fā)電任務(wù)，又比如一些電力推進(jìn)和多機(jī)推進(jìn)的船舶，共同承擔(dān)著全船的推 進(jìn)任務(wù)，這種冗余一方面提高了船舶運(yùn)行的可靠性和使用的靈活性，另一方面也給決策者 在制定船舶設(shè)備的最佳使用方案時(shí)帶來(lái)了一定的困難。
[0003] 決策支持技術(shù)為決策者提供分析問(wèn)題、建立模型、模擬決策過(guò)程和方案提供技術(shù) 支持，幫助決策者提高決策水平和質(zhì)量。與這項(xiàng)技術(shù)對(duì)應(yīng)的決策支持系統(tǒng)已經(jīng)被廣大使用 者接受，決策支持系統(tǒng)能夠?yàn)闆Q策者提供所需的數(shù)據(jù)、信息和背景資料，幫助明確決策目標(biāo) 和進(jìn)行問(wèn)題的識(shí)別，建立或修改決策模型，提供各種備選方案，并且對(duì)各種方案進(jìn)行評(píng)價(jià)和 優(yōu)選，通過(guò)人機(jī)交互功能進(jìn)行分析、比較和判斷，為正確的決策提供必要的支持。
[0004] 針對(duì)帶有冗余特性的船舶設(shè)備和系統(tǒng)，對(duì)于船舶使用者和管理者來(lái)說(shuō)，通常會(huì)考 慮在出現(xiàn)設(shè)備異?；蚬收锨闆r下如何對(duì)設(shè)備的使用進(jìn)行調(diào)整，設(shè)備的最佳合理使用期是到 什么時(shí)候，如何對(duì)不在合理使用期的設(shè)備進(jìn)行處理等問(wèn)題。
[0005] 目前，現(xiàn)有的使用輔助決策方法主要采取"拍腦袋"方式完成，隨意性比較大，與實(shí) 際需求的匹配度相差較多，準(zhǔn)確性不夠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 鑒于上述的分析，本發(fā)明旨在提供一種面向船舶冗余設(shè)備的使用輔助決策支持方 法及系統(tǒng)，用以解決現(xiàn)有輔助決策隨意性比較大的問(wèn)題。
[0007] 本發(fā)明的目的主要是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0008] 本發(fā)明提供了一種面向船舶冗余設(shè)備的使用輔助決策支持方法，包括：
[0009] 各終端對(duì)船舶柴油機(jī)系統(tǒng)和機(jī)電平臺(tái)系統(tǒng)的使用和維修保證情況進(jìn)行監(jiān)控和數(shù) 據(jù)收集，并上報(bào)給服務(wù)器；
[0010] 所述服務(wù)器對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到面向船舶冗余設(shè)備的使用輔助決策。
[0011] 進(jìn)一步地，所述監(jiān)控和收集的數(shù)據(jù)包括:組成系統(tǒng)的基本設(shè)備列表、設(shè)備磨損記錄 表以及設(shè)備維修費(fèi)記錄表；
[0012] 所述面向船舶冗余設(shè)備的使用輔助決策包括以下至少一種決策：
[0013] 備余度降級(jí)和功能重構(gòu)輔助決策，設(shè)備合理使用期輔助決策，以及設(shè)備更新輔助 決策。
[0014] 進(jìn)一步地，分析得到備余度降級(jí)和功能重構(gòu)輔助決策的過(guò)程具體包括：
[0015] 由組成系統(tǒng)的基本設(shè)備列表，得到各項(xiàng)基本功能，以基本功能的實(shí)現(xiàn)為前提，根據(jù) 功能的實(shí)現(xiàn)方式，即設(shè)備的原定功能或拓展功能將其劃分為相同功能設(shè)備組和相似功能設(shè) 備組，建立功能關(guān)聯(lián)設(shè)備組，進(jìn)而得到系統(tǒng)余度；
[0016] 結(jié)合設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)與使用需求，在系統(tǒng)余度的基礎(chǔ)上，根據(jù)系統(tǒng)有余度、無(wú)余度 但設(shè)備能夠在非全負(fù)荷狀態(tài)下滿足使用需求、以及設(shè)備狀態(tài)無(wú)法滿足使用需求三種情況， 利用可靠性框圖、基于成功樹、基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，分別對(duì)余度降級(jí)、功能降級(jí)以及功能重構(gòu)進(jìn) 行建模，針對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)的不同狀況，最終分析得出
[0017] 進(jìn)一步地，分析得到設(shè)備合理使用期輔助決策的過(guò)程具體包括：
[0018] 根據(jù)設(shè)備磨損記錄表以及設(shè)備維修費(fèi)記錄表，用如下方法進(jìn)行設(shè)備合理使用期輔 助決策分析：
[0019] 令Ko為設(shè)備原值，△ E為低劣化數(shù)值，那么第T年時(shí)，設(shè)備低劣化數(shù)值為△ E*T，T年
，因此每年的平均設(shè)備費(fèi)用為：
[0020] Ε=Κο/Τ+ΔΕ*Τ/2
[0021] 對(duì)T取導(dǎo)數(shù)，令dE/dT = 0得
[0022] dE/dT= ΔΕ/2-Κο/Τ2 = 0
[0023] 于是每年使用費(fèi)和維修費(fèi)最少的使用年限
[0024]進(jìn)一步地，如果無(wú)法獲得設(shè)備低劣化數(shù)值ΔΕ，則利用如下方法進(jìn)行進(jìn)行設(shè)備合理 使用期輔助決策分析：
[0025]假設(shè)設(shè)備原值Ko為恒值，而它的殘值和使用維修費(fèi)都是最佳合理使用期t的函數(shù)， 則總成本的數(shù)學(xué)模型是
[0027] 式中，B(t)--設(shè)備在時(shí)間t時(shí)的殘值；
[0028] ff(t)--使用及維修成本。
[0029]由上式可得單位時(shí)間內(nèi)的成本c為
[0033] 若B(t)>0,則總成本存在極小值，由此得到最佳的使用年限t。
[0034] 進(jìn)一步地，根據(jù)設(shè)備的磨損記錄表，分析得出設(shè)備更新輔助決策：
[0035] 針對(duì)有形磨損的更新決策:設(shè)備的有形磨損如果是不可消除的，則只能進(jìn)行設(shè)備 更新;如果可以消除的，則可通過(guò)大修來(lái)恢復(fù)期功能；
[0036] 針對(duì)無(wú)形磨損的更新決策:如果從有形磨損角度來(lái)看，設(shè)備還有使用價(jià)值，而此時(shí) 新型高效設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)，進(jìn)行更新決策時(shí)除要分析年度使用費(fèi)用外，還要考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展 目標(biāo)；
[0037] 針對(duì)生產(chǎn)能力不足時(shí)的更新決策:在原有的設(shè)備基礎(chǔ)上增加相同型號(hào)的新設(shè)備同 時(shí)投入使用;或者，將原來(lái)的設(shè)備廢棄，另購(gòu)大型設(shè)備取代。
[0038] 本發(fā)明還提供了一種面向船舶冗余設(shè)備的使用輔助決策支持裝置，包括：
[0039] 終端，用于對(duì)船舶柴油機(jī)系統(tǒng)和機(jī)電平臺(tái)系統(tǒng)的使用和維修保證情況進(jìn)行監(jiān)控和 數(shù)據(jù)收集，并上報(bào)給服務(wù)器；
[0040] 服務(wù)器，用于對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到面向船舶冗余設(shè)備的使用輔助決策。
[0041] 進(jìn)一步地，所述監(jiān)控和收集的數(shù)據(jù)包括:組成系統(tǒng)的基本設(shè)備列表、設(shè)備磨損記錄 表以及設(shè)備維修費(fèi)記錄表；
[0042] 所述面向船舶冗余設(shè)備的使用輔助決策包括以下至少一種決策：
[0043]備余度降級(jí)和功能重構(gòu)輔助決策，設(shè)備合理使用期輔助決策，以及設(shè)備更新輔助 決策。
[0044] 進(jìn)一步地，所述服務(wù)器分析得到備余度降級(jí)和功能重構(gòu)輔助決策的過(guò)程具體包 括：
[0045] 由組成系統(tǒng)的基本設(shè)備列表，得到各項(xiàng)基本功能，以基本功能的實(shí)現(xiàn)為前提，根據(jù) 功能的實(shí)現(xiàn)方式，即設(shè)備的原定功能或拓展功能將其劃分為相同功能設(shè)備組和相似功能設(shè) 備組，建立功能關(guān)聯(lián)設(shè)備組，進(jìn)而得到系統(tǒng)余度；
[0046] 結(jié)合設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)與使用需求，在系統(tǒng)余度的基礎(chǔ)上，根據(jù)系統(tǒng)有余度、無(wú)余度 但設(shè)備能夠在非全負(fù)荷狀態(tài)下滿足使用需求、以及設(shè)備狀態(tài)無(wú)法滿足使用需求三種情況， 利用可靠性框圖、基于成功樹、基于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，分別對(duì)余度降級(jí)、功能降級(jí)以及功能重構(gòu)進(jìn) 行建模，針對(duì)當(dāng)前系統(tǒng)的不同狀況，最終分析得出
[0047]進(jìn)一步地，所述服務(wù)器分析得到設(shè)備合理使用期輔助決策的過(guò)程具體包括：
[0048]根據(jù)設(shè)備磨損記錄表以及設(shè)備維修費(fèi)記錄表，用如下方法進(jìn)行設(shè)備合理使用期輔 助決策分析：
[0049] 令Ko為設(shè)備原值，Δ E為低劣化數(shù)值，那么第T年時(shí)，設(shè)備低劣化數(shù)值為Δ E*T，T年
，因此每年的平均設(shè)備費(fèi)用為：
[0050] Ε=Κο/Τ+ΔΕ*Τ/2
[0051 ] 對(duì)T取導(dǎo)數(shù)，令dE/dT = 0得 [0052] dE/dT= ΔΕ/2-Κο/Τ2 = 0
[0054] 進(jìn)一步地，如果無(wú)法獲得設(shè)備低劣化數(shù)值ΔΕ，則所述服務(wù)器利用如下方法進(jìn)行進(jìn) 行設(shè)備合理使用期輔助決策分析：
[0055] 假設(shè)設(shè)備原值Ko為恒值，而它的殘值和使用維修費(fèi)都是最佳合理使用期t的函數(shù)， 則總成本的數(shù)學(xué)模型是
[0057] 式中，B(t) -一設(shè)備在時(shí)間t時(shí)的殘值；
[0058] ff(t)--使用及維修成本。
[0059]由上式可得單位時(shí)間內(nèi)的成本c為
[0061]令 dc/dt = 0,則
[0063] 若B(t)>0,則總成本存在極小值，由此得到最佳的使用年限t。
[0064] 進(jìn)一步地，所述服務(wù)器根據(jù)設(shè)備的磨損記錄表，分析得出設(shè)備更新輔助決策的過(guò) 程包括：
[0065] 針對(duì)有形磨損的更新決策:設(shè)備的有形磨損如果是不可消除的，則只能進(jìn)行設(shè)備 更新;如果可以消除的，則可通過(guò)大修來(lái)恢復(fù)期功能；
[0066] 針對(duì)無(wú)形磨損的更新決策:如果從有形磨損角度來(lái)看，設(shè)備還有使用價(jià)值，而此時(shí) 新型高效設(shè)備已經(jīng)出現(xiàn)，進(jìn)行更新決策時(shí)除要分析年度使用費(fèi)用外，還要考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展 目標(biāo)；
[0067] 針對(duì)生產(chǎn)能力不足時(shí)的更新決策:在原有的設(shè)備基礎(chǔ)上增加相同型號(hào)的新設(shè)備同 時(shí)投入使用;或者，將原來(lái)的設(shè)備廢棄，另購(gòu)大型設(shè)備取代。
[0068]本發(fā)明有益效果如下：
[0069] 本發(fā)明能夠結(jié)合船舶冗余設(shè)備的特性以及現(xiàn)代化的信息處理方式，給出一種面向 船舶冗余設(shè)備的使用輔助決策支持方法，并能夠提供設(shè)備余度降級(jí)和功能重構(gòu)輔助決策、 設(shè)備合理使用期輔助決策、設(shè)備更新輔助決策等使用輔助決策支持，增加了與實(shí)際需求的 匹配度，提高了準(zhǔn)確率。
[0070] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說(shuō)明書中闡述，并且，部分的從說(shuō)明書中變 得顯而易見，或者通過(guò)實(shí)施本發(fā)明而了解。本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)可通過(guò)在所寫的說(shuō)明 書、權(quán)利要求書、以及