灰色決策在船舶結(jié)構(gòu)維修管理中的應(yīng)用分析

湯克旺

（廣州華南船舶修造廠，廣東 廣州 510715）

0 引言

船舶維修工作非常復(fù)雜，而船舶維修方案的差異性將會影響到船舶設(shè)備的可靠性。為了優(yōu)化船舶維修效果，需要綜合各方面的影響因素，利用針對性的決策方法優(yōu)化裝備維修方案，為船舶裝備管理人員的工作提供便利。船舶維修方案存在較多的影響因素，如決策信息的不完整性和不充分性、決策人員存在主觀判斷的情況，均增加了船舶維修方案的決策難度。在船舶結(jié)構(gòu)維修管理工作中利用灰色決策，有利于優(yōu)化選擇船舶結(jié)構(gòu)維修方案，進(jìn)一步提高船舶結(jié)構(gòu)維修管理水平。

1 船舶結(jié)構(gòu)維修現(xiàn)狀和特點(diǎn)

在船舶運(yùn)行過程中，因?yàn)楣ぷ鳝h(huán)境復(fù)雜，極易影響到船舶結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生船舶結(jié)構(gòu)維修的需求。而船舶結(jié)構(gòu)維修工程大、涉及專業(yè)多、工作內(nèi)容也比較復(fù)雜，因此難度較大，船舶結(jié)構(gòu)維修主要特點(diǎn)如下。

第一，船舶維修工作注重動(dòng)力裝置維修，常常忽略結(jié)構(gòu)維修工作。出現(xiàn)這種問題的主要原因如下：

首先，船舶運(yùn)營并不會因?yàn)榇w結(jié)構(gòu)受損而受到影響。機(jī)器設(shè)備和系統(tǒng)部件的損傷會導(dǎo)致性能指標(biāo)惡化、影響船舶性能，此時(shí)必須開展維修工作。但船體結(jié)構(gòu)損傷沒有達(dá)到一定的嚴(yán)重程度之前，通常不會影響船舶運(yùn)輸性能，因此很容易被人們忽視。

其次，動(dòng)力裝置屬于可修復(fù)的系統(tǒng)，同時(shí)不能一次性大量更換船體結(jié)構(gòu)部件。在設(shè)計(jì)動(dòng)力裝置的過程中就要考慮維修保養(yǎng)需求，設(shè)置檢測和報(bào)警設(shè)備，實(shí)現(xiàn)大部分部件的標(biāo)準(zhǔn)化，突出其可替代性。動(dòng)力裝置維修工作相對簡單，工作成本比較低。但在設(shè)計(jì)船體結(jié)構(gòu)的時(shí)候，很少有設(shè)計(jì)人員考慮維修工作，很難更換結(jié)構(gòu)部件，如果更換船體結(jié)構(gòu)部件，將會耗費(fèi)較多的資金。

最后，對比機(jī)器維修工作，船體維修保養(yǎng)工作的任務(wù)量和工作難度均比較大。船體結(jié)構(gòu)涉及較多的部件，一些部件所處的位置比較特殊，不利于開展檢修工作，而且動(dòng)力裝置設(shè)備的數(shù)量有限的。

第二，船體結(jié)構(gòu)相比輪機(jī)設(shè)備來說，維修管理工作具有較高的復(fù)雜性，再加上船舶結(jié)構(gòu)故障的隱蔽性，大大增加了維修工作的難度。特別是營運(yùn)時(shí)間較長的船舶，因各種原因?qū)е麓霸O(shè)計(jì)資料及維修資料缺失，都會影響到船舶維修方案的編制和維修工作。

第三，船舶逐漸實(shí)現(xiàn)大型化發(fā)展，但相關(guān)規(guī)范和理論研究沒有全面考慮大型化發(fā)展模式對船舶結(jié)構(gòu)的影響。

第四，船舶結(jié)構(gòu)優(yōu)化問題。隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，船舶結(jié)構(gòu)性能逐漸完善，船舶結(jié)構(gòu)重量不斷降低，從而降低了船舶建造成本，進(jìn)一步提高了船舶的運(yùn)載能力。但工作人員只開展理論研究，不將理論落地指導(dǎo)實(shí)際工作，不利于優(yōu)化船舶結(jié)構(gòu)，而且船舶的建造規(guī)范要求將會形成限制。

近些年產(chǎn)生的船舶結(jié)構(gòu)問題主要解決辦法是使用高強(qiáng)度鋼進(jìn)行修補(bǔ)，或者減小構(gòu)件尺寸。但船舶的某些部位使用高強(qiáng)度鋼之后，雖然提高了脈動(dòng)應(yīng)力，但是并沒有改變抗疲勞能力，沒有從根本上解決船舶的結(jié)構(gòu)問題。

針對船體腐蝕問題，如果沒有采取有效的防腐措施，或者長時(shí)間使用的船舶忽視防腐工作，將會惡化腐蝕問題，對船舶的結(jié)構(gòu)造成更嚴(yán)重的損傷。

第五，除了極端因素的影響之外，重大海損事故中結(jié)構(gòu)事故占據(jù)較大的比例，發(fā)生事故的船舶通常是老齡散貨船，船齡一般都在10年以上。

第六，從經(jīng)濟(jì)性角度出發(fā)，船舶存在超齡服役的情況，增大了船舶結(jié)構(gòu)維修的工作量。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)以20年作為船舶的使用年限，因?yàn)槌诜垭A段大大減少或不再計(jì)提折舊費(fèi)用，考慮運(yùn)輸經(jīng)濟(jì)性，導(dǎo)致很多船舶超期服役。雖然船舶具有較大的運(yùn)載量，而且運(yùn)價(jià)較低，但由于公路運(yùn)輸和空運(yùn)不斷發(fā)展，導(dǎo)致船舶運(yùn)輸受到?jīng)_擊，所以一些船東為了保障經(jīng)濟(jì)效益，雖然船舶結(jié)構(gòu)損傷范圍和損傷程度均已不滿足安全要求，但仍然讓船體帶傷服役、持續(xù)運(yùn)營。

2 船舶結(jié)構(gòu)維修管理決策

當(dāng)前國內(nèi)外航運(yùn)界和造船和驗(yàn)船部門非常關(guān)注船體結(jié)構(gòu)維修和決策問題，要求制定船體維護(hù)管理細(xì)則和船舶資料自動(dòng)反饋系統(tǒng)等，但是當(dāng)前缺乏完善的措施有效指導(dǎo)和制約海運(yùn)和相關(guān)部門。

當(dāng)前在船舶結(jié)構(gòu)維修過程中存在以下問題：

一是缺乏完善的系統(tǒng)性船舶結(jié)構(gòu)定期檢驗(yàn)和定期測厚以及定期狀態(tài)評估等系統(tǒng)。

二是沒有針對船舶結(jié)構(gòu)不同狀態(tài)完善風(fēng)險(xiǎn)分析系統(tǒng)。

三是一些船舶的船齡較高，船體已經(jīng)發(fā)生老化問題。

四是一些構(gòu)件已經(jīng)發(fā)生破損問題，沒有及時(shí)開展強(qiáng)度評估工作，導(dǎo)致船舶帶病運(yùn)行，可能引發(fā)安全事故。因此，需要完善船舶維修保障的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，為相關(guān)技術(shù)人員和管理人員以及使用人員等提供關(guān)鍵信息，為統(tǒng)計(jì)分析和研究計(jì)算等工作提供便利。以安全為前提，合理減少維修費(fèi)用，一方面可以減少維修次數(shù)，另一方面避免加劇損傷程度，否則會降低船舶功能，增加船舶運(yùn)行過程中的風(fēng)險(xiǎn)性。可以為船舶設(shè)計(jì)和建造以及維保等工作提供參考依據(jù)。

在數(shù)據(jù)庫建設(shè)過程中需要考慮以下幾個(gè)方面：

第一，維修依據(jù)因素集。維修依據(jù)是檢測結(jié)果和分析處理結(jié)果。在實(shí)際工作中利用數(shù)據(jù)庫形式，主要包括以下幾個(gè)方面內(nèi)容。其一，損傷部位：通過評估和處理船舶安全風(fēng)險(xiǎn)，通過檢測和強(qiáng)度計(jì)算等確定重點(diǎn)部位，例如船舶貨倉甲板板架和邊水柜等，這些部位的破碎概率相對較高。其二，損傷類型：主要包括焊縫開裂和屈曲變形以及腐蝕等。其三，損傷原因：一方面因?yàn)槭鹿市裕硪环矫嬉驗(yàn)樵O(shè)計(jì)和工藝的方面，此外因?yàn)榫S護(hù)保養(yǎng)不到位也會引發(fā)損傷。通過統(tǒng)計(jì)規(guī)律和理論分析以及經(jīng)驗(yàn)判斷等可以確定損傷原因。第二，維修決策內(nèi)容。首先需要判斷修復(fù)的必要性和可能性，其次需要選擇維修方法，最后需要確定維修的費(fèi)用。

3 灰色決策概述

灰色決策在工程控制領(lǐng)域和農(nóng)業(yè)以及生態(tài)等領(lǐng)域中被廣泛應(yīng)用，并且獲得成功。船舶結(jié)構(gòu)維修管理工作非常復(fù)雜，如選擇維修方案、預(yù)測修理時(shí)間以及預(yù)測維修費(fèi)用等方面都具有灰色性特征。在編制維修方案的時(shí)候，預(yù)測是重要的依據(jù)，因此在船舶結(jié)構(gòu)維修管理過程中灰色預(yù)測和決策發(fā)揮著重要的作用。

灰色控制理論可以顯著簡化工程控制論運(yùn)算方法，同時(shí)減少計(jì)算工作量。而且灰色模型比較簡單，可以在時(shí)間連續(xù)方程中應(yīng)用，提高分析工作的便利性。

灰色決策主要是度量解決某個(gè)事件采取某種對策的效果。在灰色預(yù)測過程中，需要建立灰色模型，利用關(guān)聯(lián)度和殘差辨識方式獲得預(yù)測概念和方法等。如在船舶結(jié)構(gòu)維修管理過程中，決策是綜合考慮物力資源、人力資源以及經(jīng)費(fèi)等方面因素，決定選擇何種管理對策獲得最佳結(jié)果。評價(jià)準(zhǔn)則直接關(guān)系到?jīng)Q策的優(yōu)劣性，灰色決策具有以下特點(diǎn)：

第一，灰靶是灰色決策的主要方法，如果決策的某個(gè)效果點(diǎn)落入注重規(guī)定區(qū)域，就說明這個(gè)角色具有較高的滿意度；第二，灰色決策屬于定量和定性之間的決策，具有明確的智能含義，指決策者再決權(quán)和自主權(quán)，具有較高的靈活性，便于順利實(shí)現(xiàn)決策；第三，灰色決策需要提前選擇合適的靶徑，靶徑也被稱為目標(biāo)值范圍和灰靶面積，用于集中效果點(diǎn)、提高工作的便利性。

4 確定量化指標(biāo)

保證船舶裝備維修方案的可靠性和船舶的使用性能，有利于實(shí)現(xiàn)海洋強(qiáng)國戰(zhàn)略，而船舶裝備維修工作發(fā)揮著重要的作用。船舶管理人員針對船舶維修工作提出的要求，即利用最低成本維持裝備的正常狀態(tài)、保障裝備的可靠性，需要提高船舶結(jié)構(gòu)維修方案的實(shí)用性，如可以延長維修間隔、減少維修費(fèi)用和維修時(shí)間，降低維修風(fēng)險(xiǎn)等。

4.1 維修間隔時(shí)間

船舶裝備維修之后，維修方案決策的關(guān)鍵指標(biāo)是維修質(zhì)量，而維修間隔時(shí)間是裝備維修質(zhì)量重要的量化指標(biāo)。

4.2 維修費(fèi)用

在維修方案決策過程中，維修費(fèi)用是重要的指標(biāo)，也是方案優(yōu)劣評價(jià)的重要因素。維修費(fèi)用指的是維持裝備使之保持正常工作狀態(tài)消耗的資源，主要包括工時(shí)費(fèi)用、備件費(fèi)用以及維修設(shè)施的費(fèi)用等。

4.3 維修時(shí)間

時(shí)效性是船舶結(jié)構(gòu)維修管理工作重要的指標(biāo)，制定裝備維修方案的時(shí)候需要綜合考慮維修時(shí)間，如果維修方案制定過程中沒有考慮維修時(shí)間，不僅不利于裝備按時(shí)投入正常使用，還會影響到船舶使命任務(wù)的實(shí)現(xiàn)。

4.4 維修風(fēng)險(xiǎn)

維修質(zhì)量、維修費(fèi)用以及維修時(shí)間等都會影響到維修方案，因此增加了維修失敗的風(fēng)險(xiǎn)，在制定維修方案的時(shí)候需要考慮方案的可行性，可以利用德爾菲法確定維修風(fēng)險(xiǎn)，采取專家打分的辦法確定維修方案的量化指標(biāo)。

5 灰色決策在船舶結(jié)構(gòu)維修管理中的運(yùn)用

當(dāng)前相關(guān)部門非常關(guān)注船舶結(jié)構(gòu)維修管理問題，已經(jīng)結(jié)合實(shí)際情況制定船舶結(jié)構(gòu)維修管理細(xì)則和自動(dòng)反饋系統(tǒng)等，但是缺乏針對性的指導(dǎo)和制約措施。如果老化船舶沒有及時(shí)開展評估，將會引發(fā)安全事故，因此，需要完善數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，為工作人員提供針對性的信息，以安全為前提合理減少維修費(fèi)用、縮短維修時(shí)間、減少維修次數(shù)，通過適時(shí)的維修避免損傷加劇、降低船舶營運(yùn)能力、提高運(yùn)營風(fēng)險(xiǎn)，為船舶維修和管理工作提供參考依據(jù)，需要考慮的因素如下。

5.1 維修的依據(jù)因素集

根據(jù)檢測結(jié)果進(jìn)行開焊處理工作，需要利用數(shù)據(jù)庫開展以下工作。

第一，損傷部位：評估和處理整船安全風(fēng)險(xiǎn)的影響結(jié)構(gòu)，根據(jù)檢測結(jié)果和強(qiáng)度計(jì)算明確重點(diǎn)部位，例如甲板板架和邊水柜等。第二，損傷類型：焊縫開裂、板材變形以及腐蝕等。第三，損傷原因：事故性因素、設(shè)計(jì)因素以及工藝因素等，或者缺乏保養(yǎng)和自然損傷。可以通過綜合統(tǒng)計(jì)規(guī)律、理論分析以及經(jīng)驗(yàn)判斷等方法確定最終預(yù)案。第四，損傷影響和后果：可以通過綜合統(tǒng)計(jì)規(guī)律、經(jīng)驗(yàn)判斷等方法確定影響程度和影響后果，還可以計(jì)算總縱強(qiáng)度和局部強(qiáng)度等，進(jìn)一步開展判斷工作。

5.2 維修決策內(nèi)容

第一，判斷修復(fù)必要性和可能性，主要包括修復(fù)、不可修復(fù)以及不必修復(fù)三種情況。如船性的腐蝕和疲勞損傷屬于不可修復(fù)的，還有一些損傷是不必修復(fù)的。因?yàn)閭€(gè)別構(gòu)件損傷不會影響到局部強(qiáng)度、船體總縱強(qiáng)度和船舶的完整性及安全性。

第二，維修時(shí)間具有不同的含義。比如，按規(guī)定某個(gè)破損項(xiàng)的危險(xiǎn)性較大，應(yīng)在一定時(shí)間段內(nèi)解決，就應(yīng)停止?fàn)I運(yùn)、立即修復(fù)破損項(xiàng)；某些破損項(xiàng)可以在半年內(nèi)修復(fù)，那么船舶可以繼續(xù)營運(yùn)，合理安排修復(fù)時(shí)間；某些修理項(xiàng)目則可以根據(jù)規(guī)模預(yù)估修理時(shí)間，安排修理，此時(shí)應(yīng)注意將修理時(shí)間壓縮到最短范圍內(nèi)。

第三，維修方法。可以直接更換型材，也可以增加補(bǔ)強(qiáng)結(jié)構(gòu)，或者采取修補(bǔ)措施。

第四，維修項(xiàng)目的關(guān)系。如果無法同時(shí)開展多個(gè)修理項(xiàng)目，需要在數(shù)據(jù)庫中標(biāo)明。

第五，維修費(fèi)用。構(gòu)建維修費(fèi)用統(tǒng)計(jì)模式，如分項(xiàng)列舉不同維修項(xiàng)的費(fèi)用等。

第六，與船體結(jié)構(gòu)檢修維修同時(shí)開展的其他項(xiàng)目檢測維修的情況，主要涉及輪機(jī)和電氣等。

第七，規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)對維修項(xiàng)目的約束情況。

5.3 維修決策的要求

維修數(shù)據(jù)庫可以延伸和拓寬檢測數(shù)據(jù)庫，而且維修結(jié)果可以進(jìn)一步豐富數(shù)據(jù)庫。通過調(diào)查分析不同的因素集選項(xiàng)，確認(rèn)之后即可開展填充工作。負(fù)責(zé)人判斷提示內(nèi)容之后將其填入數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)庫的充實(shí)度達(dá)到一定程度之后，需要總結(jié)規(guī)律，便于發(fā)現(xiàn)船體結(jié)構(gòu)問題，為維修管理工作提供參考依據(jù)，進(jìn)一步支持維修決策。在維修計(jì)劃制定過程中，需要根據(jù)嚴(yán)重程度和所需時(shí)間，安排可以同時(shí)施工的項(xiàng)目，這樣有利于完成更多的維修工作，也可以減少停航損失。確定維修規(guī)模的過程中，需要結(jié)合船舶船齡預(yù)估船舶使用時(shí)間，從而確定船舶維修規(guī)模。例如可以估計(jì)船舶退役時(shí)間，縮小維修規(guī)模，集中維修可能影響到船舶安全和使用性能的項(xiàng)目。當(dāng)前船舶結(jié)構(gòu)維修工作對工作人員提出較高的要求，需要不斷提高維修管理水平、掌握維修工作特征、把握維修工作的重點(diǎn)，這樣才可以占據(jù)主導(dǎo)性，順利完成維修工作。

6 結(jié)語

在船舶結(jié)構(gòu)維修管理工作中應(yīng)用灰色決策，可以解決船舶管理中的預(yù)測和決策問題，今后在船舶結(jié)構(gòu)維修管理工作中需要總結(jié)工作經(jīng)驗(yàn)，提高整體工作水平。灰色決策具有較多的優(yōu)勢，但是也存在不足之處，在今后發(fā)展過程中需要不斷完善。