一种面向船舶冗余设备的使用辅助决策支持方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及船舶设备技术领域，尤其涉及一种面向船舶冗余设备的使用辅助决策 支持方法及系统。
【背景技术】
[0002] 对于船舶设备来说，存在着大量的冗余系统，如船舶电站通常由3台柴油发电机构 成，共同承担全船发电任务，又比如一些电力推进和多机推进的船舶，共同承担着全船的推 进任务，这种冗余一方面提高了船舶运行的可靠性和使用的灵活性，另一方面也给决策者 在制定船舶设备的最佳使用方案时带来了一定的困难。
[0003] 决策支持技术为决策者提供分析问题、建立模型、模拟决策过程和方案提供技术 支持，帮助决策者提高决策水平和质量。与这项技术对应的决策支持系统已经被广大使用 者接受，决策支持系统能够为决策者提供所需的数据、信息和背景资料，帮助明确决策目标 和进行问题的识别，建立或修改决策模型，提供各种备选方案，并且对各种方案进行评价和 优选，通过人机交互功能进行分析、比较和判断，为正确的决策提供必要的支持。
[0004] 针对带有冗余特性的船舶设备和系统，对于船舶使用者和管理者来说，通常会考 虑在出现设备异常或故障情况下如何对设备的使用进行调整，设备的最佳合理使用期是到 什么时候，如何对不在合理使用期的设备进行处理等问题。
[0005] 目前，现有的使用辅助决策方法主要采取"拍脑袋"方式完成，随意性比较大，与实 际需求的匹配度相差较多，准确性不够。
【发明内容】
[0006] 鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种面向船舶冗余设备的使用辅助决策支持方 法及系统，用以解决现有辅助决策随意性比较大的问题。
[0007] 本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：
[0008] 本发明提供了一种面向船舶冗余设备的使用辅助决策支持方法，包括：
[0009] 各终端对船舶柴油机系统和机电平台系统的使用和维修保证情况进行监控和数 据收集，并上报给服务器；
[0010] 所述服务器对接收到的数据进行分析，得到面向船舶冗余设备的使用辅助决策。
[0011] 进一步地，所述监控和收集的数据包括:组成系统的基本设备列表、设备磨损记录 表以及设备维修费记录表；
[0012] 所述面向船舶冗余设备的使用辅助决策包括以下至少一种决策：
[0013] 备余度降级和功能重构辅助决策，设备合理使用期辅助决策，以及设备更新辅助 决策。
[0014] 进一步地，分析得到备余度降级和功能重构辅助决策的过程具体包括：
[0015] 由组成系统的基本设备列表，得到各项基本功能，以基本功能的实现为前提，根据 功能的实现方式，即设备的原定功能或拓展功能将其划分为相同功能设备组和相似功能设 备组，建立功能关联设备组，进而得到系统余度；
[0016] 结合设备的当前状态与使用需求，在系统余度的基础上，根据系统有余度、无余度 但设备能够在非全负荷状态下满足使用需求、以及设备状态无法满足使用需求三种情况， 利用可靠性框图、基于成功树、基于网络技术，分别对余度降级、功能降级以及功能重构进 行建模，针对当前系统的不同状况，最终分析得出
[0017] 进一步地，分析得到设备合理使用期辅助决策的过程具体包括：
[0018] 根据设备磨损记录表以及设备维修费记录表，用如下方法进行设备合理使用期辅 助决策分析：
[0019] 令Ko为设备原值，△ E为低劣化数值，那么第T年时，设备低劣化数值为△ E*T，T年
，因此每年的平均设备费用为：
[0020] Ε=Κο/Τ+ΔΕ*Τ/2
[0021] 对T取导数，令dE/dT = 0得
[0022] dE/dT= ΔΕ/2-Κο/Τ2 = 0
[0023] 于是每年使用费和维修费最少的使用年限
[0024]进一步地，如果无法获得设备低劣化数值ΔΕ，则利用如下方法进行进行设备合理 使用期辅助决策分析：
[0025]假设设备原值Ko为恒值，而它的残值和使用维修费都是最佳合理使用期t的函数， 则总成本的数学模型是
[0027] 式中，B(t)--设备在时间t时的残值；
[0028] ff(t)--使用及维修成本。
[0029]由上式可得单位时间内的成本c为
[0033] 若B(t)>0,则总成本存在极小值，由此得到最佳的使用年限t。
[0034] 进一步地，根据设备的磨损记录表，分析得出设备更新辅助决策：
[0035] 针对有形磨损的更新决策:设备的有形磨损如果是不可消除的，则只能进行设备 更新;如果可以消除的，则可通过大修来恢复期功能；
[0036] 针对无形磨损的更新决策:如果从有形磨损角度来看，设备还有使用价值，而此时 新型高效设备已经出现，进行更新决策时除要分析年度使用费用外，还要考虑长远的发展 目标；
[0037] 针对生产能力不足时的更新决策:在原有的设备基础上增加相同型号的新设备同 时投入使用;或者，将原来的设备废弃，另购大型设备取代。
[0038] 本发明还提供了一种面向船舶冗余设备的使用辅助决策支持装置，包括：
[0039] 终端，用于对船舶柴油机系统和机电平台系统的使用和维修保证情况进行监控和 数据收集，并上报给服务器；
[0040] 服务器，用于对接收到的数据进行分析，得到面向船舶冗余设备的使用辅助决策。
[0041] 进一步地，所述监控和收集的数据包括:组成系统的基本设备列表、设备磨损记录 表以及设备维修费记录表；
[0042] 所述面向船舶冗余设备的使用辅助决策包括以下至少一种决策：
[0043]备余度降级和功能重构辅助决策，设备合理使用期辅助决策，以及设备更新辅助 决策。
[0044] 进一步地，所述服务器分析得到备余度降级和功能重构辅助决策的过程具体包 括：
[0045] 由组成系统的基本设备列表，得到各项基本功能，以基本功能的实现为前提，根据 功能的实现方式，即设备的原定功能或拓展功能将其划分为相同功能设备组和相似功能设 备组，建立功能关联设备组，进而得到系统余度；
[0046] 结合设备的当前状态与使用需求，在系统余度的基础上，根据系统有余度、无余度 但设备能够在非全负荷状态下满足使用需求、以及设备状态无法满足使用需求三种情况， 利用可靠性框图、基于成功树、基于网络技术，分别对余度降级、功能降级以及功能重构进 行建模，针对当前系统的不同状况，最终分析得出
[0047]进一步地，所述服务器分析得到设备合理使用期辅助决策的过程具体包括：
[0048]根据设备磨损记录表以及设备维修费记录表，用如下方法进行设备合理使用期辅 助决策分析：
[0049] 令Ko为设备原值，Δ E为低劣化数值，那么第T年时，设备低劣化数值为Δ E*T，T年
，因此每年的平均设备费用为：
[0050] Ε=Κο/Τ+ΔΕ*Τ/2
[0051 ] 对T取导数，令dE/dT = 0得 [0052] dE/dT= ΔΕ/2-Κο/Τ2 = 0
[0054] 进一步地，如果无法获得设备低劣化数值ΔΕ，则所述服务器利用如下方法进行进 行设备合理使用期辅助决策分析：
[0055] 假设设备原值Ko为恒值，而它的残值和使用维修费都是最佳合理使用期t的函数， 则总成本的数学模型是
[0057] 式中，B(t) -一设备在时间t时的残值；
[0058] ff(t)--使用及维修成本。
[0059]由上式可得单位时间内的成本c为
[0061]令 dc/dt = 0,则
[0063] 若B(t)>0,则总成本存在极小值，由此得到最佳的使用年限t。
[0064] 进一步地，所述服务器根据设备的磨损记录表，分析得出设备更新辅助决策的过 程包括：
[0065] 针对有形磨损的更新决策:设备的有形磨损如果是不可消除的，则只能进行设备 更新;如果可以消除的，则可通过大修来恢复期功能；
[0066] 针对无形磨损的更新决策:如果从有形磨损角度来看，设备还有使用价值，而此时 新型高效设备已经出现，进行更新决策时除要分析年度使用费用外，还要考虑长远的发展 目标；
[0067] 针对生产能力不足时的更新决策:在原有的设备基础上增加相同型号的新设备同 时投入使用;或者，将原来的设备废弃，另购大型设备取代。
[0068]本发明有益效果如下：
[0069] 本发明能够结合船舶冗余设备的特性以及现代化的信息处理方式，给出一种面向 船舶冗余设备的使用辅助决策支持方法，并能够提供设备余度降级和功能重构辅助决策、 设备合理使用期辅助决策、设备更新辅助决策等使用辅助决策支持，增加了与实际需求的 匹配度，提高了准确率。
[0070] 本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分的从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明 书、权利要求书、以及