海洋工程裝備故障診斷模型分析范文

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【摘要】

海洋在地球上占據非常大的面積，其蘊含的資源非常豐富，因此近年來我國加強了對海洋資源的開發。海洋工程裝備作為開發海洋資源的設施，其結構非常復雜，且存在質量問題難以追溯的情況，因此為了能夠及時發現海洋工程裝備故障，相關行業加強了對貝葉斯網絡故障診斷模型的研究。本文主要分析了海洋工程裝備故障貝葉斯網絡診斷模型，并針對海洋工程裝備故障貝葉斯網網絡診斷模型的應用進行了研究和探討，以期促進海洋工程裝備故障診斷系統的完善。

【關鍵詞】

貝葉斯網絡；海洋工程裝備；故障診斷模型

隨著我國經濟實力的提升和科學技術的發展，我國逐漸加大了對海洋資源的開發，即利用海洋工程裝備進行海洋資源的勘探、開采、儲運等。目前我國海洋工程裝備項目故障診斷沒有得到良好的發展，主要是由于傳統的故障分析方法，無法在具有小批量、多品種等特點的海洋工程裝備項目中得到完善的應用。而貝葉斯網絡可以良好地解決海洋工程裝備項目故障診斷問題，且具有安全性和可靠性的優勢。

一、引起海洋工程裝備項目故障的因素

相比于傳統制造項目，海洋工程裝備項目非常復雜，且比較龐大，如何進行海洋工程裝備項目質量問題的追溯，成為人們考慮的重要問題，其中故障分析是進行質量問題追溯的主要步驟。影響海洋工程裝備項目故障的因素主要有材料、設備和工藝，因此需要針對該三個方向進行質量追蹤管理。其中材料與設備是由其他廠家提供，因此對材料和設備的管理主要是由供貨廠家把握，而海洋工程裝備的生產廠家，主要是進行工藝的質量管理。工藝主要是指將各種材料及設備組成海洋工程裝備平臺，同時其還能夠體現出對人力、物資等生產條件和因素的應用方式。通過對海洋工程裝備項目研究可以發現，雖然不同的產品平臺具有較大的差異，但不同產品卻存在較小的工藝差異，因此可以將工藝作為故障診斷的主要對象。

二、海洋工程裝備故障貝葉斯網絡診斷模型構建

1、貝葉斯網絡的概述貝葉斯網絡能夠對不確定性和概率性的事務進行良好的表達和分析，其主要是采用二元組BN=<S,P>進行表示。另外貝葉斯網絡還可以稱之為因果網，主要是由于有向邊表達了因果關系。

2、貝葉斯網絡的結構由于海洋工程裝備項目具有小批量和多品種的特點，因此在進行貝葉斯網絡分析模型的構建時，需要全面考慮不用品種差異問題、小批量樣本有限問題等。本文主要通過建立動態模型，并結合專家經驗和客觀數據的方式，提高預測精度，并減少數據需求量。故障診斷的主要作用是通過分析相關數據找出引起故障的因素，并明確該故障所產生的影響。本文主要針對焊接工藝作為產品的故障因素進行模型的構建，需要對電流、電壓、鋼材、焊材等進行分析，引起質量問題的因素主要有人為因素（X1）,設備因素（X2）、材料因素（X3）、方法因素（X4）、測量因素（X5）及環境因素（X6），可以通過Ω={X1，X2，X3，X4，X5，X6}表示。其中人為因素主要包括有人員的綜合素質、焊接資格等，設備因素主要包括設備本身缺陷及使用年限等，材料因素主要包括鋼板質量問題、管件質量問題等，方法因素主要包括焊接方式問題等，測量因素主要包括試驗測量錯誤等，環境因素主要包括溫度、濕度對焊接質量的影響。人為因素、設備因素、材料因素、方法因素、測量因素、環境因素等對焊接質量產生直接影響，構成了貝葉斯網絡結構。其中還有很多因素對其他因素也會產生影響，如環境因素會對材料因素、方法因素、測量因素等都產生影響。因此對于這種含有n個節點的貝葉斯網絡結構，需要專家的經驗進行因果關系的確定。另外，為了避免專家的主觀性，還需要結合多個不同專家的意見，采用數據進行因果關系的確定。

3、概率參數引用通過明確各個因素之間的關系后，需要采用定量描述進行故障診斷，因此需要引用概率參數。貝葉斯網絡的描述能力更加完善，如對于焊點質量，其在焊接前后都會有報驗，并將合格狀態分為不同次數，即1次合格、2次合格、3次合格、不合格等不同的等級，然后根據專家意見和大量的數據進行概率的計算。另外還可以采用統計方法進行概率的計算，如人員歷史焊接故障率。在實際生產中，工藝質量常會出現專家經驗和歷史數據沒有考慮進去的因素，從而導致所構建模型的分析精度出現問題。因此模型還需要將生產持續數據考慮在其中，從而使其預測準確性得到有效的提高。

三、海洋工程裝備故障貝葉斯網絡診斷模型的應用

本文主要針對某海裝企業焊接工藝質量進行了分析，該企業建造平臺在港口。采用貝葉斯網絡診斷模型針對該企業焊接工藝進行診斷應用。首先明確影響因素包括有溫度、濕度、焊條材質、管材材質、工作人員、打壓測試、其他因素等。如果發現焊接質量出現問題，管材材質的變化最大，焊條材質和焊工水平其次，因此通過利用貝葉斯網絡診斷模型，可以更加明確焊接質量的故障原因。綜上所述，隨著我國加大海洋資源的開發，海洋工程設備質量逐漸受到人們的關注。傳統的故障分析方法主要是采用統計方法進行診斷，難以滿足海裝項目的實際需求，因此我國開始加強對貝葉斯網絡診斷在海洋工程設備故障中的應用。通過上述分析可知，貝葉斯網絡故障診斷模型主要結合專家意見和數據的方式，進行故障診斷，使診斷更加具有針對性，有效提高了海裝企業的質量管理水平。

參考文獻

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作者：王釗 單位：中海油節能環保服務有限公司