Содержание к диссертации
Введение
1. Анализ литературных источников и обоснование методических инструментов исследования . 12
1.1. Методы решения сложных задач 12
1.2. Структуризация сложных систем 20
1.3; Стратегии получения обобщенных оценок ТС 28
1.4. Получение и анализ экспертной информации 40
1.5. Постановка задач исследования 49
2. Модель подсистемы «корпус и надстройка» 51
2.1. Структура подсистемы и выбор параметров ТС 51
2.2. Признаки ТС и формуляры обследования 58
2.3. Уравнения математической модели ТС корпуса и надстроек 64
2.4. Компьютерная модель ТС корпуса и надстройки 72
3. Модели подсистем энергетики судна и его технических средств 80
3.1. Модель подсистемы «Энергетическая установка» 80
3.2. Модель подсистемы «Электрооборудование и автоматика» 93
3.3. Модели подсистем «Устройства, оборудование и снабжение», «Системы» и «Оборудование экологической безопасности» 103
3.4. Компьютерные модели ТС энергетической установки, электрооборудования, устройств и систем 119
4. Вычислительный эксперимент и практические рекомендации по порядку обследования судна и его элементов 125
4.1. Исследование подсистемы «Корпус и надстройка» 125
4.2. Исследование подсистемы «Энергетическая установка» 135
4.3. Исследование подсистемы «Электрооборудование и автоматика» .139
4.4. Исследование подсистем «Устройства, оборудование и снабжение», «Системы» и «Оборудование экологической безопасности» 142
4.5. Документы, регламентирующие порядок осмотра (освидетельствования) судна при определении его ТС 146
Выводы 150
Список использованной литературы 152
- Структуризация сложных систем
- Признаки ТС и формуляры обследования
- Модель подсистемы «Электрооборудование и автоматика»
- Исследование подсистемы «Энергетическая установка»
Введение к работе
Актуальность темы. В результате перехода к рыночным отношениям и акционированию организаций, осуществлявших эксплуатацию речных судов, были потеряны основные черты сложившейся при і плановом хозяйствовании системы технической эксплуатации флота, и только сейчас третьи или четвёртые владельцы флота начинают понимать, что роль качественной технической эксплуатации флота в транспортном процессе существенно выше, чем они предполагали все эти годы.
Органы классификации судов, например, такие как Российский Речной Регистр, оперируют понятиями; «годное» и «негодное» техническое состояние (ТС) судна. Однако, представитель судоремонтной организации, страховой компании, фрахтователь, грузоотправитель или? судовладелец помимо прочего хотели бы знать более точно, каково действительное состояние того или иного судна, признанного, скажем, Речным Регистром годным или негодным к плаванию или предполагаемым к списанию, иначе хотели бы иметь количественную оценку ТС судна или его составных частей. Важным является определение с помощью количественных оценок ТС протяженности допустимого межремонтного периода и объема необходимых судоремонтных работ по корпусу, двигателям и т. д.
Анализ литературных источников показал, что в настоящее время работ, посвященных методам и стратегиям получения количественных оценок ТС судов, практически нет.
Поэтому исследование, ориентированное на получение знаний о наиболее эффективных стратегиях количественного оценивания ТС судов и их элементов, представляется актуальным.
Целью диссертации является решение актуальной научной задачи получения количественных оценок ТС эксплуатирующихся или выведенных из эксплуатации судов, а также их элементов по результатам осмотра или обследования судна независимым экспертом — сюрвейером.
Поставленная цель предопределила следующие задачи исследования:
Создание структурной модели судна — объекта системного анализа — путем структурирования судна, как системы, корпуса, энергетической установки, судовых систем, электрического оборудования, устройств и т. д., как подсистем.
Разработка математических моделей ТС корпуса и всех значимых объектов судовой техники.
Создание компьютерной модели ТС судна и его элементов.
Исследование чувствительности компьютерной модели и разработка рекомендаций по проведению осмотров судна, а также по оптимизации технического обслуживания судна и его основных элементов.
Разработка форм текстовых материалов, необходимых для совершенствования процедур осмотра судна и его элементов.
Методы исследования. Исследование выполнено с помощью экспериментальных и теоретических методов.
Экспериментальные исследования включали в себя проведение экспертного опроса специалистов речного флота с целью использования трудно формализуемого опыта и профессиональных знаний капитанов и механиков в математической модели ТС судна и его элементов, а также экспериментальные проверки достоверности созданных математической и компьютерной модели. С помощью компьютерной модели был проведен вычислительный эксперимент, позволивший сделать важные практические выводы.
Были разработаны специальные формуляры обследования элементов судна и компьютерное приложение, предназначенное для обработки результатов обследования элементов судна, работающее в архитектуре «клиент-сервер» среды Borland C++ Builder 4.0 под управлением операционной системы Microsoft Windows 95/98, NT, Me, 2000, XP.
Теоретическое исследование было выполнено с использованием основных положений системного подхода, теории принятия решений, мето-
дов исследования операций, теории двигателей внутреннего сгорания, электрических машин и др.
Научная новизна диссертационной работы заключается:
в разработке стратегии получения количественных оценок ТС судов и их элементов;
в разработке метода структуризации судна как системы и его основных элементов как подсистем;
в разработке метода синтеза системы «Судно» в виде математической модели ТС его элементов, выстроенной в соответствии с принятой схемой структуризации;
в применении десятибалльной шкалы количественного оценивания ТС судна и его элементов без промежуточной корректировки (округления или укрупнения) количественных оценок ТС компонентов и подсистем;
в разработке способа выявления признаков ТС, точности оценивания которых при обследовании судна сюрвейер должен уделить повышенное внимание.
На защиту выносятся следующие результаты работы:
метод получения количественных оценок ТС судна и его элементов;
математическая и компьютерная модель ТС судна и его элементов
практические рекомендации по проведению осмотра (обследования) судна и его элементов независимым экспертом (сюрвейером).
Практическая ценность и внедрение работы. Разработана технология количественной оценки ТС судов, основными этапами которой являются:
- заполнение независимым экспертом (сюрвейером) в ходе осмотра
(обследования) судна специальных полей разработанных автором форму
ляров оценки ТС конструктивных элементов корпуса и объектов судовой
техники;
-9-.
введение кодированных значений признаков ТС корпуса судна и объектов судовой техники в созданное автором компьютерное приложение;
получение в результате работы приложения количественных оценок ТС судна и его элементов по десятибалльной шкале;
выдача документов, содержащих количественные оценки ТС судна и его элементов, заказчику.
Основные положения работы внедрены и используются в компьютерном приложении Российского Речного Регистра по определению ТС судов в рамках, углубленного освидетельствования судов, выполняемого по отдельному договору с Российским Речным Регистром с целью достоверного определения ТС «возрастных» судов и их элементов. Разработанное автором диссертации компьютерное приложение предназначено для менее, углубленной оценки ТС судов по сравнению с компьютерным приложением Российского Речного Регистра, оно принято Российским Речным Регистром для выполнения неуставных работ, связанных с оцениванием ТС и стоимости судов по заявкам заинтересованных организаций.
Апробация работы. Основные результаты исследований докладывались и получили положительную оценку на пятой Международной научно-технической конференции «АВИА-2003» (Киев, 2003 г.), на девятой Международной научно-практической конференции «Фундаментальные и прикладные проблемы совершенствования поршневых двигателей» (Владимир, 2003 г.), на научно-техническом совете Российского Речного Регистра, совещаниях при генеральном директоре Речного Регистра.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и девяти приложений.
Во введении дана краткая оценка состояния вопроса, обоснована актуальность темы диссертационной работы и рассмотрены основные задачи.
Первая глава посвящена обзору и анализу литературных источников. Обосновано применение системного подхода и экспертного анализа к поставленной задаче. Рассмотрена стратегия построения комплексной функции полезности и принцип нормирования неметрических частных критериев. Определено число экспертов, необходимых для получения достоверной экспертной информации, и обоснована методика обработки результатов экспертного опроса. По результатам анализа сформулированы конкретные задачи исследования.
Во второй главе приведена: структура подсистемы «Корпус и* надстройка» и обоснован выбор параметров ТС подсистемы. Дано обоснование шкалы оценок TG подсистемы «Корпус и надстройка» и остальных подсистем судна. Рассмотрены особенности получения экспертной информации, определен вид анкет опроса экспертов и подход к выбору самих экспертов, вид уравнений «свертки» и значения коэффициентов весомости. В конце главы приведено описание компьютерной модели ТС «Корпус и надстройка», а также комплекса текстовых, графических и программных модулей входящих в компьютерное приложение.
Третья глава включает в себя модели остальных подсистем судна, а именно: «Энергетическая . установка», «Электрооборудование и автоматика», «Системы», «Устройства, оборудование и снабжение», «Оборудование экологической безопасности». Для этих подсистем: обоснован выбор параметров ТС, рассмотрены особенности получения экспертной информации, анкеты опроса экспертов, принципы выбора самих экспертов, вид; «уравнений свертки» и значения коэффициентов весомости. Описаны компьютерные модели ТС всех перечисленных выше подсистем.
В четвертой главе описан вычислительный эксперимент, поставленный с помощью разработанной модели с целью выявления параметров подсистем судна, оказывающих наибольшее влияние на его ТС, и, следовательно, для получения рекомендаций, важных при непосредственном про-
ведении осмотра (обследования) судна. Результаты вычислительного эксперимента обработаны с помощью программы пошаговой множественной регрессии.
В разделе «Выводы» подведены итоги исследования и сформулированы основные выводы.
Публикации. Основные научные результаты, полученные в диссертации, опубликованы в четырех печатных работах автора.
Структуризация сложных систем
Хотя смысл понятия структуры представляется интуитивно ясным, дать ему удовлетворительное определение не так-то легко. Может быть, поэтому в литературе встречается большое число различных определений структуры. В качестве примера приведем некоторые из них, на наш взгляд, наиболее типичные.
«Структура есть форма представления некоторого объекта в виде составных частей» [79]. «Структура?— это множество всех возможных отношений между подсистемами и элементами внутри; системы» [41]. «Под структурой;., понимается совокупность и взаимодействие ее отдельных подсистем» [109]. «Под структурой ... будем понимать совокупность элементов и связей между ними, которые определяются, исходя из распределения функций и целей; поставленных перед системой» [35]1 «Структура5 системы — это то, что остается неизменным в системе при изменении ее состояния, при реализации различных форм поведения, при совершении» системой операций и т. п.» [87].
В совокупности данные определения достаточно хорошо отражают то главное, что присутствует в любой структуре: элементный состав, наличие связей, инвариантность (неизменность) во времени. В і сущности лишь последнее свойство позволяет разграничить понятия системы и структуры. Однако учесть только инвариантность структуры еще недостаточно. Поскольку структура— это часть системы, необходимо четко указать, какая именно часть, какие свойства и признаки системы являются структурными, а какие — нет. Ответы на эти вопросы, естественно, зависят от целей исследования системы, что также необходимо учитывать. Поэтому далее под структурой предложено понимать совокупность тех составных частей и свойств системы, которые являются существенными с точки зрения проводимого исследования и обладают инвариантностью на всем интересующем исследователя интервале функционирования или на каждом непересекающемся подмножестве, на которые разбит интервал функционирования.
Из определения следует, что структура может включать в себя как общесистемные свойства (наличие элементов, существование связей между ними и т. п.), так и специальные, присущие только данной конкретной системе и связанные с особенностями ее функционирования.
Можно сказать, что формирование структуры является частью решения общей задачи построения системы, причем такой, которая не определяет заранее систему в целом, а лишь выявляет ее конфигурацию. Следовательно, построение структуры — самостоятельная задача, предваряющая синтез системы в целом и облегчающая его проведение.
Если изобразить систему как совокупность блоков, осуществляющих некоторые функциональные преобразования, и связей между ними, то получим структурную схему, в обобщенном виде описывающую структуру системы. Под блоком обычно понимают, особенно в технических системах, функционально законченное и оформленное в виде отдельного целого устройство. Но, в принципе, членение на блоки не должно соответствовать этому принципу и может осуществляться исходя из требуемой степени детализации описания структуры, наглядности отображения в ней особенностей процессов функционирования, присущих системе. Для системного анализа важное значение имеют понятия внутренних и внешних связей. Внутренние связи — это связи между переменными (элементами системы). Такие связи исследуются методами» теории вероятностей и математической статистики. Внешние связи — это связи между системой и внешней средой. Под внешней средой понимается комплекс всех объектов, которые влияют на изменение системы, а также объектов, которые изменяются в результате изменения системы. В нашем случае методика системного анализа используется при структурировании сложного объекта — судна, количественную оценку ТС которого предполагается получить, с выделением иерархических уровней входящих в него элементов и присвоением им различных рангов, то есть при создании распределенной структурной модели этого объекта. Выбор, разработка структуры производится на одном из начальных этапов разработки системы и во многом определяет ее будущие характеристики. Вполне естественно стремление построить не просто одну из возможных, а в некотором смысле оптимальную структуру. Однако предложить критерий для выбора оптимальной структуры не просто.
Структура, являясь частью системы, должна оцениваться по тем же критериям, что и сама система. Но такой подход вряд ли реализуем, особенно для сложных систем,- поскольку значения критериев системы невозможно вычислить с достаточной точностью на этапе проектирования ее структуры. Выбор структуры приходится делать в условиях неопределенности значений показателей проектируемой системы. Если эту неопределенность нельзя описать соответствующими вероятностными мерами, например, при проектировании уникальных систем, то возникает ситуация, рассматриваемая в теории игр. Более распространенным случаем является проектирование систем, относительно которых уже накоплен инженерный опыт, причем в объеме, позволяющем разработчикам судить о возможностях реализации элементов системы с заданными техническими характеристиками.
В подобной ситуации критерием выбора оптимальной структуры может служить либо математическое ожидание значений показателей системы, либо вероятность того, что значения этих показателей будут удовлетворять поставленной задаче. Первый критерий ориентирует на выбор наиболее успешной и перспективной, структуры. Второй критерий минимизирует риск невыполнения технической задачи, что является наиболее тяжелой по своим последствиям ошибкой. Нам представляется, что именно второй критерий пригоден для решения поставленных в диссертации задач. В этом случае при структурировании системы мы должны ориентироватьсяна накопленный инженерный опыт и эвристические методы решения научных задач.
Признаки ТС и формуляры обследования
Напомним, что решаемая нами задача базируется на предпосылке о том, что не требуется определять, находятся ли обследуемые объекты судна в годном или негодном ТС. Это позволяет отказаться от браковки объектов и процедур дополнительного преобразования «свернутых» оценок, а, следовательно, и от услуг экспертов. Поэтому мы выбрали десятибалльную шкалу оценок (см. параграф 1.3) как частных, так и комплексных критериев полезности и разработали совокупность определений для идентификации той или иной оценки ТС для каждого из признаков.
Благодаря этому уровень ТС «простого» объекта, выделенного в результате структуризации, и количественная оценка ТС этого объекта устанавливаются; в соответствии с заранее разработанными для данного признака определениями, ансамбль которых разрабатывался нами с учетом отражаемых каждым признаком физических процессов [12, 52, 53, 54, 56, 92]. Рассмотрим признаки ТС объектов, «размещенных» на низшем иерархическом уровне принятой структуризации подсистемы «Корпус и надстройка», а также разработанные нами определения для идентификации той или иной оценки ТС для каждого из признаков. «Коррозионный износ». 1. нет следов коррозии (эрозии) (количественная оценка ТС по этому признаку — 10); 2. присутствуют следы местной или точечной коррозии (количественная оценка ТС по этому признаку — 5); 3. выявлено равномерное разрушение металла по всей поверхности либо язвенная коррозия металла (количественная оценка ТС по этому признаку — 0). «Наличие механического износа» . 1. нет следов износа (количественная оценка ТС по этому признаку— 10); 2. износ наличествует, но в пределах допускаемых норм с запасом не менее 25 % (количественная оценка ТС по этому признаку — 5); 3. параметры износа приближаются к той черте, за которой де таль бракуется, то есть износ в пределах допускаемых норм с запа сом менее 25 % (количественная оценка ТС по этому признаку — 0). «Наличие повреждений». 1. повреждения отсутствуют (количественная оценка ТС по этому признаку— 10); 2. выявлены единичные повреждения отдельных связей, элементов (количественная оценка ТС по этому признаку — 5); 3. разрушения, трещины, деформации вследствие которых судно может быть признано годным с ограничениями по району плавания, высоте волны и т. п. (количественная оценка ТС по этому признаку -0). определяется с помощью инструментальных методов «Наличие повреждений, остаточных деформаций». 1. остаточные деформации отсутствуют (количественная оценка ТС по этому признаку— 10); 2. выявлены единичные остаточные прогибы без деформации балок (количественная оценка ТС по этому признаку — 5); 3. гофрировка обшивки в результате массовых остаточных деформаций, прогибы листов обшивки и настилов корпуса (количественная оценка ТС по этому признаку — 0). «Загрязненность». 1. загрязненность отсутствует (количественная оценка ТС по этому признаку —10); 2. загрязненность незначительная, то есть не более 20 % рассматриваемой поверхности покрыто слоем грязи, застывших нефтепродуктов и т. п. (количественная оценка ТС по этому признаку — 5); 3. загрязненность существенная, то есть более 20 % рассматриваемой поверхности покрыто слоем грязи, застывших нефтепродуктов и т. п. (количественная оценка ТС по этому признаку — 0). «Износ лакокрасочного покрытия». 1. нет следов износа (количественная оценка ТС по этому признаку— 10); 2. износ лакокрасочного покрытия в пределах 25% (количественная оценка ТС по этому признаку — 5); 3. износ лакокрасочного покрытия, требующий его замены (количественная оценка ТС по этому признаку — 0). «Засоренность». 1. засоренность не выявлена (количественная оценка ТС по этому признаку — 10); -61 2. засоренность незначительная, то есть не более 20 % проходного сечения рассматриваемого объекта загромождена отложениями (количественная оценка ТС по этому признаку — 5); 3. засоренность существенная, то есть более 20 % проходного сечения рассматриваемого объекта загромождена отложениями (количественная оценка ТС по этому признаку — 0). «Моральное старение». 1. нет элементов, устаревших морально, но пригодных для эксплуатации (количественная оценка ТС по этому признаку — 10); 2. присутствуют элементы (в пределах 25%), которые было бы целесообразно в удобном случае заменить или обновить (количественная оценка ТС по этому признаку — 5); 3. более 25% элементов целесообразно заменить или обновить (количественная оценка ТС по этому признаку — 0).
Разумеется, назначенные цифры предельных значений, например, загрязненных поверхностей (20 %) или износа (25 %), являются приблизительными и при обследовании корпусных конструкций должны соблюдаться «на глазок». Тем не менее, наличие хотя бы приблизительно соблюдаемых количественных ориентиров существенно упрощает задачу определения ТС тех или иных объектов по рассматриваемому признаку.
Анализ представленного на рис. 2.2-2 фрагмента показывает, что рассматриваемый акт предполагается использовать в деятельности Российского Речного Регистра. Это действительно так — автор принимал участие в разработке математической модели и компьютерной программы Речного Регистра и в результате разработаны два подхода к оценке ТС корпуса и соответственно два акта обследования (осмотра) корпуса. Представленный на рис. 2.2-2 фрагмент как раз и отражает подход, внедренный в Российском Речном Регистре, — осмотр корпуса судна производится применительно к тем элементам корпуса, которые не состоят под техническим наблюдением Речного Регистра (ТС «поднадзорных» элементов корпуса определяется отдельно). Помимо этого нами разработан и другой подход, реализация которого не требует участия представителей Речного Регистра, при этом оценивается ТС всех важных для страховщика или фрахтователя, судовладельца элементов корпуса (см. параграф 2.1 и приложение Б).
Однако, вернемся к рис. 2.2-2. Заполняя, например, форму ТС 1-1, страховой сюрвейер, не обнаружив износа настила палуб, помещает в поле позиции 1 формы ТС1-1 (в маленький прямоугольник) акта осмотра код 75, руководствуясь кодировкой, помещенной в «Книге формуляров для определения технического состояния элементов корпуса судна, не состоящих под техническим наблюдением Речного Регистра». Работник инспекции (представитель независимой организации в случае реализации другого подхода), получив акт осмотра, переносит код 75 в окно редактирования позиции 1 формы ТСГ-1 бланка 1 формы «Техническое состояние корпуса, надстроек и рубок» компьютерного приложения Речного Регистра, оставаясь, таким образов в неведении относительно истинного положения с оценкой ТС корпуса и надстроек.
Как уже указывалось, при обследовании судовых объектов определяются коды их ТС, которые затем являются входными данными математической модели ТС судна и его элементов. Уравнения, с помощью которых реализуется принцип системного синтеза подсистем и системы в це -65 лом (уравнения «свертки»), как раз и являются уравнениями указанной математической модели (системный анализ позволяет выполнить структуризацию системы и определить «простейшие» объекты с признаками ТС, которые легко определить при освидетельствовании; системный синтез, опираясь на результаты структуризации и «экспериментального» определения оценок ТС выделенных объектов по отдельным признакам, позволяет воссоздать в виде математических уравнений: виртуальный аналог реальной системы — ее математическую модель).
Модель подсистемы «Электрооборудование и автоматика»
После проведенного исследования и анализа литературных источников [2, 48, 64, 69, 78, 97, 101, 107], в результате структуризации подсистемы «Электрооборудование и автоматика» мы получили структуру, включающую в себя четыре уровня оценок ТС. Выполненная нами структуризация составных частей подсистемы показана на рис. 3.2-1 — 3.2-6. Третий уровень: оценка ТС источников энергии, электрических сетей, электроприводов, распределительных щитов и электрической аппаратуры (см. рис. 3.2-2 — 3.2-6). Четвёртый уровень: оценка ТС составных частей объектов третьего уровня: источников энергии (структурирование приведено на рис. 3.2-2), электрических сетей (структурирование приведено нарис. 3.2-3)., электроприводов (структурирование приведено на рис. 3.2-4)., распределительных щитов (структурирование приведено на рис. 3.2-5)., электрической аппаратуры (структурирование приведено на рис. 3.2-6).
Пятый уровень: оценка ТС компонент четвёртого уровня, которая осуществляется, например, по признакам неисправностей (механического износа, коррозионного износа, повреждений, искрения, пониженного сопротивления изоляции и т. д.). Оценки признаков ТС, перечисленных выше объектов, легко выявить при их внешнем осмотре с ограниченным применением инструментальных методов [20, 25, 86, 88, 91].
Рассмотрим признаки ТС объектов, «размещенных» на низшем иерархическом уровне принятой структуризации подсистемы «Электрооборудование и автоматика» отличные от признаков рассмотренных в параграфе 2.2 и параграфе 3.1. Для признаков «сопротивление изоляции», «плотность электролита», «биение коллекторов и контактных колец» во всех случаях первому значению соответствует оценка «10», второму — «5», третьему — «0». «Отклонения от нормальных режимов работы». 1. приборы (аппараты) исправны (количественная оценка ТС по этому признаку — 10); 2. отклонения в работе, увеличение погрешностей (количественная оценка ТС по этому признаку — 5); 3. приборы (аппараты) не работают (количественная оценка ТС по этому признаку — 0). Остальные признаки ТС подсистемы «Электрооборудование и автоматика» идентичны рассмотренным ранее признакам ТС подсистемы «Корпус и надстройка» и «Энергетическая установка» и идентифицируются таким же образом.
На основе структуризации и определений признаков ТС, приведенных в настоящем параграфе, нами также были разработаны специальные формуляры обследования электрооборудования и автоматики (приложение F). В результате обработки анкет нами были получены значения коэффициентов весомости объектов структуры «Электрооборудование и автоматика» на всех рассматриваемых уровнях (в данном случае, для определения коэффициентов весомости объектов данной подсистемы привлекались опытные электромеханики судов). Ниже (табл. 3.2-1, табл. 3.2-2) приведены значения этих коэффициентов весомости, а также уравнения «свертки», в которых использованы эти коэффициенты. Источники энергии: г.\ = 0,462; электрические сети: а2 = 0,103; электроприводы: аз = 0,217; распределительные щиты: а4 = 0,152; электрическая аппаратура: as = 0,066. Уравнение «свертки»: у2 = 0,462у,3 + 0,103у23 + 0,217у33 + 0,152у43 + + 0,066у53. Последовательно рассчитывая с помощью приведенных в настоящем параграфе уравнений количественные оценки объектов рассматриваемой структуры, начиная с самого низкого иерархического уровня и заканчивая вторым, в итоге получим одну интегральную количественную оценку подсистемы «Электрооборудование и автоматика» — у2.
В результате проведенной структуризации подсистемы «Устройства, оборудование и снабжение» мы получили структуру, включающую в себя четыре уровня оценок ТС. Выполненная нами структуризация составных частей подсистемы «Устройства, оборудование и снабжение» [21, 34, 47, 65, 85,90,92, 102, 104] показана нарис. 3.3-1, 3.3-4 — 3.3-10.
Подсистема «Системы» включает в себя до пяти уровней оценок ТС [5, 60, 67, 76, 80, 83, 93, 96] и представлена на рис. 3.3-2, 3.3-11 — 3.3-17.
Также как и при структуризации подсистем судна, рассмотренных выше, на низшем уровне иерархии систем выделены признаки ТС компонентов. Таковыми, например, являются признаки: наличия механического износа, повышенной вибрации, коррозионного износа, увеличения давления и т. д.
Перечисленные признаки ТС легко выявить при внешнем осмотре объектов низшего иерархического уровня с ограниченным применением инструментальных методов [28]. На основе структуризации и определений признаков ТС, приведенных в настоящем параграфе, нами также были разработаны специальные формуляры обследования для всех вышеперечисленных подсистем, которые сведены в «Книгу формуляров для определения технического состояния элементов устройств, оборудования, снабжениям систем судна по результатам обследования» (приложение Д). На основе структуризации и определения признаков ТС, приведенных в настоящем параграфе, нами также были разработаны специальные анкеты опроса экспертов (в данном случае для экспертизы объектов данных подсистем привлекались капитаны судов, опытные механики и их первые помощники).
В результате обработки анкет нами были получены значения коэффициентов весомости объектов структур «Устройства, оборудование и снабжение», «Системы» и «Оборудование экологической безопасности» на всех рассматриваемых уровнях.
Последовательно рассчитывая, с помощью уравнений «свертки», количественные оценки объектов каждой из рассматриваемых структур, начиная с самого низкого иерархического уровня и заканчивая вторым, в итоге получим одну интегральную количественную оценку для каждой из подсистем — у2.
Исследование подсистемы «Энергетическая установка»
Аналогично проверке компонентов подсистемы «Корпус и і надстройка» для каждого из компонентов подсистемы «Энергетическая установка» по плану отсеивающих экспериментов создавалась матрица планирования, по которой в дальнейшем производился вычислительный эксперимент. Результаты вычислительных экспериментов, также как и в 4.1, обрабатывались с:помощью программы пошаговой множественной регрессии.
Для компонентов «Главные двигатели» и «Вспомогательные двигатели» статистически; значимыми оказались примерно 68 % факторов ТС (13 из; 19). Проверенное нами исследование показало, что при обследовании двигателей наибольшее внимание следует уделить: наличию разгерметизации уплотнений блока цилиндров {первый ранг по значимости), измерению расхода топлива с последующим определением удельного расхода топлива (второй ранг), измерению давления газов в цилиндре в конце процесса сжатия, (третий ранг), определению максимального давления цикла (четвертый ранг) и проверке увеличения расхода масла на угар: (пятый ранг). Перечисленные факторы предопределяют ТС топливной аппаратуры (проверяется по расходу топлива, «гребенке», окраске выпускных газов и дополнительно — по температуре выпускных газов, температуре стенок топливных насосов, толчкам в трубопроводе высокого давления), деталей ЦПГ (проверяется по расходу топлива, «гребенке», окраске выпускных газов и дополнительно — по температуре выпускных газов, изменению давления в картере, наличию звонких стуков, путем визуального контроля без разборки двигателя с помощью эндоскопа), деталей КШМ (проверяется по расходу топлива и дополнительно — по наличию стуков в картере, раске-пам коленчатого вала, результатам визуального контроля шатунных подшипников при вскрытых лючках, температуре масла). Все остальные факторы, как уже указывалось, являются значимыми, но не в такой степени, как топливная аппаратура, детали ЦПГ И КШМ; Специалисты могут поставить под сомнение результаты исследования, указав, что в число - важнейших факторов; ТС не попали температура выпускных газов (шестой ранг по значимости), признаки-ТС турбокомпрессора (вибрация турбокомпрессора имеет 10-ый ранг, а шум и стуки— 13-ый), и т. д. В ответ можно указать, что во всем «виноваты» эксперты — именно их оценки и предопределили выявленные ранги факторов. Отметим, что в начале исследования после регрессионного анализа значимым оказался один фактор, но причина была выявлена быстро — «дефектным» оказался план отсеивающего эксперимента. Пришлось использовать план дробного факторного эксперимента 2 19 13 с существенным увеличением (в четыре раза) числа опытов (64 опыта против первоначальных 16).
Результаты исследования вклада; факторов ТС компонента «Котлы, теплообменные аппараты и сосуды под давлением» в интегральную оценку отклика (количественная оценка ТС рассматриваемого компонента) позволили получить следующие данные. При проведении обследования объектов этой подсистемы в первую очередь (рис. 4.2-2) следует проверить тепловой поток автономных котлов (Х ) — нет ли недопустимого снижения значений этого параметра, затем — загрязнение поверхностей нагрева у автономных котлов (Х ю) . Далее проверяют наличие коррозионного износа элементов конструкций, труб у бойлеров и теплообменников (Х65), протечек через сальники у арматуры и контрольно-измерительных приборов (Х72), снижение теплового потока утилизационных котлов (Х64), повреждение изоляции автономных котлов (Х59).
Для компонента «Валопроводы и движители» все факторы, определяющие ТС данного компонента, оказались значимыми. В результате проверенного нами исследования было выявлено, что при обследовании вало-проводов и движителей наибольшее внимание следует уделить ТС редуктора (если он есть) или упорного подшипника (проверяется по наличию шума и гула, повышенному нагреву), затем — ТС упорного вала (проверяется по наличию трещин и механического износа, расцентровке вала, выявлению коррозионного износа), затем — ТС гребного вала (проверяется по наличию трещин и механического износа, повышенной вибрации), далее — ТС опорных подшипников (проверяется по наличию шума и гула, повышенному нагреву), ТС движителей (основными признаками износа или повреждений являются: повышенная вибрация судна на глубокой воде, снижение скорости судна ниже паспортной при номинальной частоте вращения). Все остальные факторы, определяющие ТС компонента «Вало-проводы и движители», в результате исследования оказались менее значимыми. Так же, как и в случае анализа результатов исследования для компонентов «Главные двигатели», «Вспомогательные двигатели» специалисты могут указать, что, скажем, ТС движителей должно получить более высокий ранг и т. д. Как уже указывалось, в основе полученных результатов лежат предпочтения экспертов. Как известно, сколько специалистов, столько и мнений. Вот поэтому ни один фактор ТС из числа выбранных при структуризации системы и подсистем не должен быть проигнорирован — мы здесь говорим только о том, что измерять или проверять одни факторы ТС следует с большей тщательностью, а другие — с меньшей.
Исследование компонентов подсистемы выполнялось по той же методике, которая использована в 4.1 и 4.2, то есть вначале обосновывался (рассчитывался) план отсеивающего вычислительного эксперимента с варьированием факторов на двух уровнях. Затем этот план преобразовывался в матрицу исходных данных эксперимента, с помощью компьютерной модели рассчитывались отклики для всех точек плана. Таким путем создавалась таблица исходных данных для приложения Statistica (для примера приводим такую таблицу на рис. 4.3-1, полученную для исследования значимости факторов ТС компонента «Источники энергии»).
Из анализа рис. 4.3-2 и 4.3-3 следует, что при обследовании компонента «Источники энергии» сюрвейер должен в первую очередь проверить данные о сопротивлении изоляции основных генераторов (Х7) и плотность электролита аккумуляторных батарей (Х2). Остальные факторы этой подсистемы статистически незначимы, следовательно, точность количественного оценивания соответствующих им признаков ТС особой роли не играет.
Проведя аналогичное исследование для компонентов «Электрические сети», «Электроприводы», «Распределительные щиты» и «Электрическая аппаратура», мы получили следующие результаты.
При обследовании компонента «Электрические сети» особо точно должны быть измерены или проверены следующие признаки (в порядке снижения значимости): сопротивление изоляции силовых кабелей (Хц); сопротивление изоляции сетей управления и контроля (Хц); повреждения сигнальных и отличительных огней (X2i); повреждения силовых кабелей (Х}4); повреждения сетей управления и контроля (Xj8); сопротивление изоляции сетей освещения (Х/5). Факторы Хгз (отклонения в работе сигнальных и отличительных огней), Х20 (повреждения осветительных приборов),-,Xjg (сопротивление изоляции осветительных приборов), Хіб (повреждения: сетей освещения), Х22 (коррозионный износ корпусов фонарей сигнальных и отличительных огней) могут быть оценены с меньшей точностью.
При обследовании компонента «Электроприводы» особо точно должны быть измерены или проверены следующие признаки (в порядке снижения значимости): сопротивление изоляции электроприводов рулевых машин (Х24) , сопротивление изоляции электроприводов противопожарной системы (Х3з), коррозионный износ электроприводов противопожарной системы (Х34), сопротивление изоляции электроприводов неответственного назначения (Хзб) и сопротивление изоляции электропривода подруливающего устройства (Х27).
Факторы Х31 — коррозионный износ электроприводов палубных механизмов, Х28 — коррозионный износ электропривода подруливающего устройства, Х32 — биение, искрение коллекторов и контактных колец электроприводов палубных механизмов, Х25 — коррозионный износ электроприводов рулевых машин, Х37 —коррозионный износ электроприводов неответственного назначения, Х35 — биение, искрение коллекторов и контактных колец электроприводов противопожарной системы и Х29 — биение, искрение коллекторов и контактных колец электропривода подруливающего устройства — допускают менее тщательные измерения.
