船用裝備技術狀態評估軟件研究

徐孫慶

（92493部隊60分隊，葫蘆島 125000）

0 引言

裝備技術狀態評估是裝備保障工作中不可忽視的一環，對裝備技術狀態進行評估有利于及時準確地掌握裝備技術狀態的水平[1]。通過對裝備的技術狀況進行評估了解，便能夠有預防性地、針對性地解決裝備可能存在的問題，使其始終保持良好的技術狀態[2]。

為了能夠及時、準確地了解裝備的技術狀態，有效地為艦員提供指導維修的建議，擬開發智能化的技術狀態評估軟件，從而能夠高效地整合資源，實現技術狀態的智能評估。

在眾多的評估方法中，證據理論能夠很好地處理不確定信息，并且不需要先驗概率，具有很大的優勢[3]。因此，本文擬使用證據理論這一方法對裝備技術狀態進行建模評估，然后采用visual studio 2010開發工具上的visual basic開發語言進行編程，開發技術狀態的評估軟件，使技術狀態評估可軟件實現，便于工程化。

1 技術狀態評估方法

裝備技術狀態評估有其自身的特點與難點，即裝備技術狀態存在多樣性，狀態間的聯系復雜，影響技術狀態的潛在因素眾多，且評估過程中存在較大的不確定性[4]。在眾多的評估方法中，D-S證據理論能夠較好地融合多源證據，D-S證據理論是一種不確定性、非精確推理方法，能夠很好地處理由不知道引起的不確定性[5，6]。因此，本文選用D-S證據理論對裝備技術狀態進行評估建模。

定義1-1：假設在識別框架中，若集函數m：2Θ→[0，1]表示從集合2Θ映射到區間[0，1]（2Θ為Θ的冪集），并且滿足以下條件：

則稱m為識別框架Θ上的基本信任分配函數。

定義 1-2：假設在識別框架 Θ 中，m：2Θ→[0，1]是識別框架Θ上的基本信任分配函數，則由公式（3）定義的函數Bel：2Θ→[0，1]稱作識別框架Θ上的信度函數.

假設E1，E2分別是識別框架下的兩個證據，Bel1，Bel2是同一識別框架上的兩個信任函數，m1、m2分別是兩個證據所對應的基本信任分配函數，焦元分別為 A1，…，Ak和 B1，…，Bj，若：

那么D-S證據理論的合成規則為：

證據理論的評估過程可以用圖1表示：

圖1 證據理論評估過程

2 軟件整體架構

本文開發的技術狀態評估軟件以簡單易于操作為主，根據軟件的主體功能，本軟件主要可以分為四個界面，分別是軟件首頁界面、軟件技術狀態評估界面、軟件決策建議界面和軟件幫助界面。軟件的基本架構如圖2所示。

圖2 技術狀態評估軟件基本架構

（1）軟件首頁界面是技術狀態評估軟件的主頁面。該頁面主要是軟件登錄后顯示的歡迎頁，同時界面上有不同功能界面的按鈕，方便操作人員根據需要便捷地進入所需功能界面。

（2）軟件技術狀態評估界面。該界面的主要功能就是對裝備的技術狀態進行評估。該界面含有數據輸入接口、評估計算接口。只要輸入監測數據，即可利用算法自動實現技術狀態評估，并顯示評估結果。于此同時可以實現數據保存及歷史數據的調取查看功能。操作人員僅需對裝備的各狀態參數進行輸入即可，只要點擊“技術狀態評估”按鈕，界面會自動輸出評估結果，該操作簡單易行，十分容易掌握。

（3）決策建議界面。該界面包含故障分析級決策建議功能。主要是根據技術狀態評估的結果，給出相應的維修決策建議，使操作人員能夠快速、準確地對裝備進行維修保養活動，大大的提高了效率。

（4）幫助界面。該界面的功能是向操作人員介紹本開發軟件的功能界面與軟件架構，以便于操作人員能夠快速了解軟件，并熟練的上手操作運行。

3 編程實現

本文擬采用visual studio 2010開發工具上的visual basic開發語言進行編程，開發技術狀態的評估軟件。與此同時軟件內算法的計算部分使用MATLAB編程語言，編寫完成算法功能后形成M文件，然后利用MATLAB程序里的deploytool工具將該M文件進行打包處理，形成一個.net組件，從而方便在利用visual basic語言里進行開發技術狀態評估軟件的過程中進行調用。這種混合編程的方法能夠充分的發揮MATLAB卓越的計算功能，實現強大的數值分析能力，與此同時，visual basic中提供的非常便捷和功能強大的編輯工具，使編程人員能夠利用這些工具很方便地設計出應用程序，并且其面向對象的可視化界面，也使編程過程變得更為簡單，能夠在較好的滿足開發需求的基礎上，保證技術狀態評估軟件所應有的功能，為艦員開發一個高效、友好的人機界面，以便于實際應用。

評估基本流程如圖3所示。

圖3 評估流程

評估算法部分代碼如下；

function[bba，nbba]=xsq1（ i1 ，i2）

n_class=3；

p=[1 2 3 4 12345]；

q=[0.2 0.2 0.2 0.2 0.2]；

L=length（p）；

mp=zeros（1，L）；

nbba=zeros（1，L）；

for k=1:L

F_k=zeros（L，L）；

label=num2str（p（k））；

for i=1:L

label_i=num2str（p（i））；

for j=1:L

label_j=num2str（p（j））；

itersect_ij=intersect（label_i，label_j）；

if strcmp（itersect_ij，label）

F_k（i，j）=1；

end

end

end

mp（k）=sum（sum（i1'*i2.*F_k））；

guiyi=sum（mp（:））；

chongtu=1-guiyi；

bba=mp./guiyi；

end

4 案例應用

本文的技術狀態評估軟件以主汽輪機為對象，選取用于主汽輪齒輪機組進行技術狀態評的估指標主要有：主汽輪機的功率、主冷凝器真空、高低壓缸相鄰兩次間隙測量絕對誤差值、減速器相鄰兩次間隙測量絕對誤差值、平均故障間隔時間以及振動幅度這六個指標。

主汽輪機各選定的指標參數的檢測數據如表1所示。

表1 主汽輪齒輪機組技術狀態評估指標的檢測數據

運用技術狀態評估軟件對主汽輪機組進行技術狀態評估，評估結果如圖4所示。

圖4 評估結果

從圖4可知，主汽輪機的最終評估等級為一般。通過與實際情況對比可知，本軟件簡易有效，易于操作。

5 結束語

有效掌握裝備保技術狀態評估能夠有預防性地、針對性地解決裝備可能存在的問題，本文利用證據理論處理不確定問題，對裝備的技術狀態進行評估建模。為了實現裝備技術狀態評估的智能化，利用MATLAB編程與visual studio中的visual basic語言開發了一款技術狀態評估軟件，并對軟件的相應功能界面進行介紹，實現了技術狀態評估過程的自動化，使操作者能夠快速地獲取得到艦船裝備的技術狀態等級。

由于裝備技術狀態評估涉及因素非常多，本文僅選用幾個簡單因素進行建模，不夠全面，有待進一步的研究。同時評估軟件只是初步實現，有待進一步研究，需要進一步完善。