灰色决策在船舶结构维修管理中的应用分析

2022-11-02汤克旺

运输经理世界 2022年12期

汤克旺

（广州华南船舶修造厂，广东广州 510715）

0 引言

船舶维修工作非常复杂，而船舶维修方案的差异性将会影响到船舶设备的可靠性。为了优化船舶维修效果，需要综合各方面的影响因素，利用针对性的决策方法优化装备维修方案，为船舶装备管理人员的工作提供便利。船舶维修方案存在较多的影响因素，如决策信息的不完整性和不充分性、决策人员存在主观判断的情况，均增加了船舶维修方案的决策难度。在船舶结构维修管理工作中利用灰色决策，有利于优化选择船舶结构维修方案，进一步提高船舶结构维修管理水平。

1 船舶结构维修现状和特点

在船舶运行过程中，因为工作环境复杂，极易影响到船舶结构，产生船舶结构维修的需求。而船舶结构维修工程大、涉及专业多、工作内容也比较复杂，因此难度较大，船舶结构维修主要特点如下。

第一，船舶维修工作注重动力装置维修，常常忽略结构维修工作。出现这种问题的主要原因如下：

首先，船舶运营并不会因为船体结构受损而受到影响。机器设备和系统部件的损伤会导致性能指标恶化、影响船舶性能，此时必须开展维修工作。但船体结构损伤没有达到一定的严重程度之前，通常不会影响船舶运输性能，因此很容易被人们忽视。

其次，动力装置属于可修复的系统，同时不能一次性大量更换船体结构部件。在设计动力装置的过程中就要考虑维修保养需求，设置检测和报警设备，实现大部分部件的标准化，突出其可替代性。动力装置维修工作相对简单，工作成本比较低。但在设计船体结构的时候，很少有设计人员考虑维修工作，很难更换结构部件，如果更换船体结构部件，将会耗费较多的资金。

最后，对比机器维修工作，船体维修保养工作的任务量和工作难度均比较大。船体结构涉及较多的部件，一些部件所处的位置比较特殊，不利于开展检修工作，而且动力装置设备的数量有限的。

第二，船体结构相比轮机设备来说，维修管理工作具有较高的复杂性，再加上船舶结构故障的隐蔽性，大大增加了维修工作的难度。特别是营运时间较长的船舶，因各种原因导致船舶设计资料及维修资料缺失，都会影响到船舶维修方案的编制和维修工作。

第三，船舶逐渐实现大型化发展，但相关规范和理论研究没有全面考虑大型化发展模式对船舶结构的影响。

第四，船舶结构优化问题。随着科学技术不断发展，船舶结构性能逐渐完善，船舶结构重量不断降低，从而降低了船舶建造成本，进一步提高了船舶的运载能力。但工作人员只开展理论研究，不将理论落地指导实际工作，不利于优化船舶结构，而且船舶的建造规范要求将会形成限制。

近些年产生的船舶结构问题主要解决办法是使用高强度钢进行修补，或者减小构件尺寸。但船舶的某些部位使用高强度钢之后，虽然提高了脉动应力，但是并没有改变抗疲劳能力，没有从根本上解决船舶的结构问题。

针对船体腐蚀问题，如果没有采取有效的防腐措施，或者长时间使用的船舶忽视防腐工作，将会恶化腐蚀问题，对船舶的结构造成更严重的损伤。

第五，除了极端因素的影响之外，重大海损事故中结构事故占据较大的比例，发生事故的船舶通常是老龄散货船，船龄一般都在10年以上。

第六，从经济性角度出发，船舶存在超龄服役的情况，增大了船舶结构维修的工作量。传统设计以20年作为船舶的使用年限，因为超期服役阶段大大减少或不再计提折旧费用，考虑运输经济性，导致很多船舶超期服役。虽然船舶具有较大的运载量，而且运价较低，但由于公路运输和空运不断发展，导致船舶运输受到冲击，所以一些船东为了保障经济效益，虽然船舶结构损伤范围和损伤程度均已不满足安全要求，但仍然让船体带伤服役、持续运营。

2 船舶结构维修管理决策

当前国内外航运界和造船和验船部门非常关注船体结构维修和决策问题，要求制定船体维护管理细则和船舶资料自动反馈系统等，但是当前缺乏完善的措施有效指导和制约海运和相关部门。

当前在船舶结构维修过程中存在以下问题：

一是缺乏完善的系统性船舶结构定期检验和定期测厚以及定期状态评估等系统。

二是没有针对船舶结构不同状态完善风险分析系统。

三是一些船舶的船龄较高，船体已经发生老化问题。

四是一些构件已经发生破损问题，没有及时开展强度评估工作，导致船舶带病运行，可能引发安全事故。因此，需要完善船舶维修保障的数据库系统，为相关技术人员和管理人员以及使用人员等提供关键信息，为统计分析和研究计算等工作提供便利。以安全为前提，合理减少维修费用，一方面可以减少维修次数，另一方面避免加剧损伤程度，否则会降低船舶功能，增加船舶运行过程中的风险性。可以为船舶设计和建造以及维保等工作提供参考依据。

在数据库建设过程中需要考虑以下几个方面：

第一，维修依据因素集。维修依据是检测结果和分析处理结果。在实际工作中利用数据库形式，主要包括以下几个方面内容。其一，损伤部位：通过评估和处理船舶安全风险，通过检测和强度计算等确定重点部位，例如船舶货仓甲板板架和边水柜等，这些部位的破碎概率相对较高。其二，损伤类型：主要包括焊缝开裂和屈曲变形以及腐蚀等。其三，损伤原因：一方面因为事故性，另一方面因为设计和工艺的方面，此外因为维护保养不到位也会引发损伤。通过统计规律和理论分析以及经验判断等可以确定损伤原因。第二，维修决策内容。首先需要判断修复的必要性和可能性，其次需要选择维修方法，最后需要确定维修的费用。

3 灰色决策概述

灰色决策在工程控制领域和农业以及生态等领域中被广泛应用，并且获得成功。船舶结构维修管理工作非常复杂，如选择维修方案、预测修理时间以及预测维修费用等方面都具有灰色性特征。在编制维修方案的时候，预测是重要的依据，因此在船舶结构维修管理过程中灰色预测和决策发挥着重要的作用。

灰色控制理论可以显著简化工程控制论运算方法，同时减少计算工作量。而且灰色模型比较简单，可以在时间连续方程中应用，提高分析工作的便利性。

灰色决策主要是度量解决某个事件采取某种对策的效果。在灰色预测过程中，需要建立灰色模型，利用关联度和残差辨识方式获得预测概念和方法等。如在船舶结构维修管理过程中，决策是综合考虑物力资源、人力资源以及经费等方面因素，决定选择何种管理对策获得最佳结果。评价准则直接关系到决策的优劣性，灰色决策具有以下特点：

第一，灰靶是灰色决策的主要方法，如果决策的某个效果点落入注重规定区域，就说明这个角色具有较高的满意度；第二，灰色决策属于定量和定性之间的决策，具有明确的智能含义，指决策者再决权和自主权，具有较高的灵活性，便于顺利实现决策；第三，灰色决策需要提前选择合适的靶径，靶径也被称为目标值范围和灰靶面积，用于集中效果点、提高工作的便利性。

4 确定量化指标

保证船舶装备维修方案的可靠性和船舶的使用性能，有利于实现海洋强国战略，而船舶装备维修工作发挥着重要的作用。船舶管理人员针对船舶维修工作提出的要求，即利用最低成本维持装备的正常状态、保障装备的可靠性，需要提高船舶结构维修方案的实用性，如可以延长维修间隔、减少维修费用和维修时间，降低维修风险等。

4.1 维修间隔时间

船舶装备维修之后，维修方案决策的关键指标是维修质量，而维修间隔时间是装备维修质量重要的量化指标。

4.2 维修费用

在维修方案决策过程中，维修费用是重要的指标，也是方案优劣评价的重要因素。维修费用指的是维持装备使之保持正常工作状态消耗的资源，主要包括工时费用、备件费用以及维修设施的费用等。

4.3 维修时间

时效性是船舶结构维修管理工作重要的指标，制定装备维修方案的时候需要综合考虑维修时间，如果维修方案制定过程中没有考虑维修时间，不仅不利于装备按时投入正常使用，还会影响到船舶使命任务的实现。

4.4 维修风险

维修质量、维修费用以及维修时间等都会影响到维修方案，因此增加了维修失败的风险，在制定维修方案的时候需要考虑方案的可行性，可以利用德尔菲法确定维修风险，采取专家打分的办法确定维修方案的量化指标。

5 灰色决策在船舶结构维修管理中的运用

当前相关部门非常关注船舶结构维修管理问题，已经结合实际情况制定船舶结构维修管理细则和自动反馈系统等，但是缺乏针对性的指导和制约措施。如果老化船舶没有及时开展评估，将会引发安全事故，因此，需要完善数据库系统，为工作人员提供针对性的信息，以安全为前提合理减少维修费用、缩短维修时间、减少维修次数，通过适时的维修避免损伤加剧、降低船舶营运能力、提高运营风险，为船舶维修和管理工作提供参考依据，需要考虑的因素如下。

5.1 维修的依据因素集

根据检测结果进行开焊处理工作，需要利用数据库开展以下工作。

第一，损伤部位：评估和处理整船安全风险的影响结构，根据检测结果和强度计算明确重点部位，例如甲板板架和边水柜等。第二，损伤类型：焊缝开裂、板材变形以及腐蚀等。第三，损伤原因：事故性因素、设计因素以及工艺因素等，或者缺乏保养和自然损伤。可以通过综合统计规律、理论分析以及经验判断等方法确定最终预案。第四，损伤影响和后果：可以通过综合统计规律、经验判断等方法确定影响程度和影响后果，还可以计算总纵强度和局部强度等，进一步开展判断工作。

5.2 维修决策内容

第一，判断修复必要性和可能性，主要包括修复、不可修复以及不必修复三种情况。如船性的腐蚀和疲劳损伤属于不可修复的，还有一些损伤是不必修复的。因为个别构件损伤不会影响到局部强度、船体总纵强度和船舶的完整性及安全性。

第二，维修时间具有不同的含义。比如，按规定某个破损项的危险性较大，应在一定时间段内解决，就应停止营运、立即修复破损项；某些破损项可以在半年内修复，那么船舶可以继续营运，合理安排修复时间；某些修理项目则可以根据规模预估修理时间，安排修理，此时应注意将修理时间压缩到最短范围内。

第三，维修方法。可以直接更换型材，也可以增加补强结构，或者采取修补措施。

第四，维修项目的关系。如果无法同时开展多个修理项目，需要在数据库中标明。

第五，维修费用。构建维修费用统计模式，如分项列举不同维修项的费用等。

第六，与船体结构检修维修同时开展的其他项目检测维修的情况，主要涉及轮机和电气等。

第七，规范和标准对维修项目的约束情况。

5.3 维修决策的要求

维修数据库可以延伸和拓宽检测数据库，而且维修结果可以进一步丰富数据库。通过调查分析不同的因素集选项，确认之后即可开展填充工作。负责人判断提示内容之后将其填入数据库，数据库的充实度达到一定程度之后，需要总结规律，便于发现船体结构问题，为维修管理工作提供参考依据，进一步支持维修决策。在维修计划制定过程中，需要根据严重程度和所需时间，安排可以同时施工的项目，这样有利于完成更多的维修工作，也可以减少停航损失。确定维修规模的过程中，需要结合船舶船龄预估船舶使用时间，从而确定船舶维修规模。例如可以估计船舶退役时间，缩小维修规模，集中维修可能影响到船舶安全和使用性能的项目。当前船舶结构维修工作对工作人员提出较高的要求，需要不断提高维修管理水平、掌握维修工作特征、把握维修工作的重点，这样才可以占据主导性，顺利完成维修工作。