船舶维修性设计综述

时间:2022-10-23 18:42:01 教案设计 来源:网友投稿

摘 要:船舶维修性是船舶的固有属性,与可靠性、经济性一样都是影响船舶运营期内整体效益的重要因素。通过介绍船东重视维修性的原因,分析船舶维修性设计的定性和定量要求,指出了船舶维修性的重要性和在船舶设计中满足维修性的方法。结合目前船舶维修性设计的现状,探讨了船舶维修性设计的提升措施。

关键词:船舶;经济性;维修性设计

中图分类号:U672.7 文献标志码:A 文章编号:1673-291X(2013)03-0330-02

引言

良好的维修性是船舶海上安全航行的重要保证。船舶航行于海洋上,远离陆地,其可靠性及可维修性对保证船舶及人员的安全是至关重要的。特别是在复杂的航行或者恶劣气候条件下,船舶任何机械、设备的损坏都会招致严重的后果,并且往往难于获得外界援助,船上的技术力量与现有资源的条件限制要求船舶及船用设备具有良好的维修性,这样才能够及时排除船舶及设备出现的故障,使船舶和船上人员免于发生危险。

船舶维修性直接影响到航运企业的经济效益。如果维修保障费用庞大或者停航维修时间过长,会影响到船舶营运的经营成本,影响经济效益。船舶维修性是船舶可靠性的必要补充。随着系统复杂性的增加,人们承认无论怎样改善设备的可靠性,总不能完全消除维修工作。操作和保障费用的显著增加也是人们关注维修性研究的原因。在实际应用和操作中,可靠性和维修性两者相互结合,互为补充,才能够实现真正意义上的船舶设备性能提高。

一、船舶维修性设计的要求

船舶维修性设计是船舶设计工作中的一个重要组成部分[1],它要求在船舶产品或系统的初始设计阶段将可维修性作为设计的一个目标,使产品或系统具有下列设计特征:(1)用最少的人员,在最少的时间内完成各项维修工作;(2)对测试设备和工具的种类及数量要求最少,对维修设施要求最低;(3)零部件的消耗最少;(4)对维修人员培训的工作量最少。产品具有上述设计特征,可称其具有较好的可维修性,从而可提高产品的整体使用性能[2]。

船舶是由各种各样的机器设备组成的一个综合的大系统,而各设备又是一独立的子系统,如主机、发电机、锅炉等。船舶的可维修性是各种船用设备可维修性的综合反映,各主要设备的可维修性直接影响船舶的整体维修性。这就要求在船舶设计时,对船舶的可维修性进行综合考虑,从维修性的角度优化选择和布置所用的各种设备,使其满足维修性的定性和定量要求,消除潜在的维修性影响因素,并保证船舶在营运中一旦发生故障,能尽快地恢复其使用功能[3]。

1.船舶维修性设计的定性要求。船舶维修性的定性要求是在维修性通用要求的基础上,结合船舶系统或设备的特点制定的。船舶维修性的一般定性要求,主要有:简化设计;维修可达性;标准化、模块化;检测诊断迅速准确;防差错措施;维修安全性;贵重部件可修复性;符合维修人机工程。

2.船舶维修性设计的定量要求。对于船舶设备的维修性来说,仅有定性要求是不够的,还必须将其定量化,以便进行维修性的计算、验证、评估,并能与其他质量特性进行权衡。描述维修性的量称为维修性参数,而对维修性参数要求的量值称为维修性指标。

定量要求是在遵照定性要求对船舶系统或设备进行维修性具体设计后,最终所得到的衡量维修性的具体结果指标,是对整个系统维修性的真正衡量。船东和船厂之间关于维修性的协定,最终只能通过维修性定量要求来达成一致。为保证船舶在海上运行的安全,其不能在海上长时间停机;船舶到港后,进行装卸货时间及停泊时间通常都较紧,故为保证船舶的营运时间,通常都会对平均修复时间(MTTR)提出要求。

二、船舶维修性设计目前存在的问题

在船舶领域,船舶设计部门十分重视可靠性的保证,在船舶设备产品验收中可靠性指标也是必须考虑的指标之一。但可维修性却没有得到相应的重视,现阶段还存在着如下几方面的主要问题:

1.目前的船舶维修性设计还处在初级阶段,主要是凭借维修性的现有理论和技术,在已知装备结构、装配、可靠性数据、维修资源等信息的基础上,设计人员估算和评价设备维修性的一系列特征量。

2.船舶设计分三个阶段:基本设计、详细设计、生产设计。基本设计阶段未明确维修性要求和详细考虑各设备和系统的维修性,生产设计阶段不考虑维修性。只在详细设计的设备布置时,将维修性作为设计满足的目标要求之一。

3.船舶维修性设计在具体设计实施过程时,并没有根据船舶系统和设备自身的使用特点和维修环境,形成完善、有效的维修性设计体系。维修性定性的要求应转化为设计准则,定量的要求应明确选用的参数和确定指标。

4.船厂维修性设计人员自身并没有丰富的实际设备维修经验,设计中主要关注维修时干涉和设备自身是否可以操作,未进行整个维修过程中的步骤优化、维修时间、维修舒适度等方面的考虑。

5.设计阶段对维修性验证缺乏有实际操作性的措施,不能在设计阶段对维修问题进行改善。由于维修性和可靠性相比,其指标、要求都更加烦琐、分散,因此在验收考核时柔性更大、尺度难以把握[6]。

三、提高船舶维修性设计的措施

船舶的可维修性设计已成为整个船舶设计阶段不可缺少的部分。船舶设计过程中如何进行维修性设计,及使其与船舶总体系统设计很好地结合已成为船舶设计中的重要方面。

1.船舶维修性设计的输入信息。只有给船舶维修性设计输入正确的信息,才能通过船舶的维修性设计来达到船舶较好的维修性结果。船舶维修性设计的输入信息,主要包括客户意识、客户的维修性需求、维修数据管理系统的信息。

船舶的维修活动主要发生在船舶交付后的运营中,船东是维修性的真正践行者。在设计和建造阶段对维修性考虑的出发点,都是立足船东将来对船舶的方便、经济、安全的维修。故而,船厂设计人员树立真正的客户意识,是作好维修性设计的起点。

针对具体的船舶,在进行维修性设计之前,要与船东充分沟通,了解其对维修性的需求。船东依据其在以往船舶使用实际中的经验,及考虑船舶整个生命周期内的各种维修情况,向船厂设计人员提出其的整体维修性要求信息。

2.船舶维修性的并行设计。维修性是由设计赋予的产品维修简便、迅速、经济的固有属性,维修性设计在产品设计中占有重要地位。并行设计要求设计初期同时考虑产品寿命周期中的各种因素,维修性作为寿命周期中的重要因素当然是并行设计重点考虑的,因此并行维修性设计是维修性设计发展的必然趋势[7]。可维修性设计是产品或系统设计工作中的一个重要组成部分,它要求在产品或系统的初始阶段将可维修性作为设计的一个目标。

在船舶设计的初始阶段,将各种专门特性(经济性、可靠性、维修性、保障性等)一并考虑,可避免针对各性能的设计工作各自独立进行,造成的工作内容重复进行或是顾此失彼。使维修性设计的信息流在整个设计过程中真正变成了输入信息,而不是反馈信息。

3.船舶维修性的详细设计。详细设计阶段,在先期设计已明确对船舶各项维修性的的基础上,对船舶整个生命周期内如何提供维修保障以保证其正常工作给以明确的说明和落实。编制维修性设计指导书,明确对各设备的定性、定量维修性要求,并针对维修性要求和设备的维修性特点,制定可维修性设计准则。

针对各设备的定性和定量维修性要求,依照维修性设计准则,提出详细的维修性设计方案。在进行维修性方案设计时,要将维修性与可靠性、安全性等其他质量属性一并进行综合权衡。各设备在船上安装后,其维修时的操作空间受周围其他设备的限制和影响。从设备拆卸后到运至维修处,其所走的路线和经历的通道约束条件,必须系统地进行各种优化。在详细设计阶段对为满足不同性能而产生的设计冲突部分进行全面考虑、综合衡量,能较好地解决矛盾,减少后期设计变更的损失。

4.船舶维修性的设计验证。随着计算机技术和虚拟现实技术的快速发展,对船舶维修性指标进行可视化分析与验证成为可能。因此可以利用虚拟现实技术以及计算机软、硬件平台,在基于计算机辅助设计生成的三维实体模型上进行各种维修活动的模拟,对产品维修性设计中的一些定性定量特征(如可达性、可视化、作业姿态、维修时间等)进行分析与评价,并为船舶的维修性设计及时提供信息反馈[8]。但船舶设备众多,且有些设备的内部具体结构船厂设计掌握信息有限,不能进行完整的验证建模。通过将各船用设备的部分维修性要求,向船用的设备厂家提出,由其进行维修性设计。船厂维修性设计只进行设备安装在船上后,所要求的维修条件是否满足的验证即可。

在生产过程开始之后,对维修性设计进行修改和验证比较困难,也会带来成本的增加。在船舶设计阶段对设备可维修性进行验证,将会避免重大的维修性问题发生。

结束语

在航运市场萎缩和运营成本上升的双重挤压下,船东一直在谋求提高船舶的运营经济性、安全性,而船舶的维修性对其影响显著,所以越来越受到关注。而要提高船舶的维修性,就需要在船舶设计时,在分析船舶维修性定性和定量要求的具体内容及特点的基础上,将维修性与其他性能(经济性、可靠性、维修性、保障性等)一并考虑,作为一个明确的设计目标。并在各设计阶段,对各项维修性目标,给以明确落实和利用可视化技术进行验证。尽管目前船舶维修性设计仍处于较低水平,但随着其从理论向实际转化的逐渐完善,将凸显实际应用价值,增加船舶的整体性能。

参考文献:

[1] 秦英孝.可靠性、维修性、保障性管理[M].北京:国防工业出版社,2003.

[2] 陈璐,蔡建国.可维修性设计及其技术方法研究[J].机械设计与研究,2002,(4):13-17.

[3] 滕宪斌,蔡振雄,林少芬,等.船舶及船用设备的可维修性[J].上海海事大学学报,2007,(3):89-93.

[4] 刘玉明.维修性的定量设计[J].舰船电子工程,2003,(5):73-79.

[5] 刘继民,甘茂治,于永利,等.装备维修性设计领域存在的问题及对策分析[J].装备指挥技术学院学报,2007,(8):35-38.

[6] 胡晓棠,张文瑶,郦智斌.船舶可维修性设计分析[J].中国修船,2007,(12) :46-48.

[7] 高明君,郝建平,于永利.基于约束的维修性系统设计研究[J].计算机工程,2004,(12):165-167.

[8] 彭飞,朱晓军,朱志洁.虚拟环境下的舰船维修性设计方法探讨[J].中国修船,2008,(10):35-41.[责任编辑 魏 杰]

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