王釗

【摘要】海洋在地球上占據(jù)非常大的面積，其蘊(yùn)含的資源非常豐富，因此近年來我國加強(qiáng)了對(duì)海洋資源的開發(fā)。海洋工程裝備作為開發(fā)海洋資源的設(shè)施，其結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，且存在質(zhì)量問題難以追溯的情況，因此為了能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)海洋工程裝備故障，相關(guān)行業(yè)加強(qiáng)了對(duì)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)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(wǎng)絡(luò)診斷模型，并針對(duì)海洋工程裝備故障貝葉斯網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)診斷模型的應(yīng)用進(jìn)行了研究和探討，以期促進(jìn)海洋工程裝備故障診斷系統(tǒng)的完善。

【關(guān)鍵詞】貝葉斯網(wǎng)絡(luò)；海洋工程裝備；故障診斷模型

隨著我國經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提升和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國逐漸加大了對(duì)海洋資源的開發(fā)，即利用海洋工程裝備進(jìn)行海洋資源的勘探、開采、儲(chǔ)運(yùn)等。目前我國海洋工程裝備項(xiàng)目故障診斷沒有得到良好的發(fā)展，主要是由于傳統(tǒng)的故障分析方法，無法在具有小批量、多品種等特點(diǎn)的海洋工程裝備項(xiàng)目中得到完善的應(yīng)用。而貝葉斯網(wǎng)絡(luò)可以良好地解決海洋工程裝備項(xiàng)目故障診斷問題，且具有安全性和可靠性的優(yōu)勢(shì)。

一、引起海洋工程裝備項(xiàng)目故障的因素

相比于傳統(tǒng)制造項(xiàng)目，海洋工程裝備項(xiàng)目非常復(fù)雜，且比較龐大，如何進(jìn)行海洋工程裝備項(xiàng)目質(zhì)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(jìn)行質(zhì)量問題追溯的主要步驟。影響海洋工程裝備項(xiàng)目故障的因素主要有材料、設(shè)備和工藝，因此需要針對(duì)該三個(gè)方向進(jìn)行質(zhì)量追蹤管理。其中材料與設(shè)備是由其他廠家提供，因此對(duì)材料和設(shè)備的管理主要是由供貨廠家把握，而海洋工程裝備的生產(chǎn)廠家，主要是進(jìn)行工藝的質(zhì)量管理。工藝主要是指將各種材料及設(shè)備組成海洋工程裝備平臺(tái)，同時(shí)其還能夠體現(xiàn)出對(duì)人力、物資等生產(chǎn)條件和因素的應(yīng)用方式。通過對(duì)海洋工程裝備項(xiàng)目研究可以發(fā)現(xiàn)，雖然不同的產(chǎn)品平臺(tái)具有較大的差異，但不同產(chǎn)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(duì)象。

二、海洋工程裝備故障貝葉斯網(wǎng)絡(luò)診斷模型構(gòu)建

1、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的概述

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)Σ淮_定性和概率性的事務(wù)進(jìn)行良好的表達(dá)和分析，其主要是采用二元組BN=進(jìn)行表示。另外貝葉斯網(wǎng)絡(luò)還可以稱之為因果網(wǎng)，主要是由于有向邊表達(dá)了因果關(guān)系。

如圖1所示，其具有7個(gè)隨機(jī)變量，采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)表達(dá)，則只需要給出17個(gè)參數(shù)，相對(duì)于傳統(tǒng)的128個(gè)參數(shù)，其計(jì)算更加簡(jiǎn)單。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)表達(dá)方式為P（v1，v2，v3，v4，v5，v6，v7）=P（v7丨v5，v4）P（v6丨v5）P（v5丨v3）P（v4丨v1，v3）P（v3丨v1）P（v2丨v1）P（v1）。

2、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)

由于海洋工程裝備項(xiàng)目具有小批量和多品種的特點(diǎn)，因此在進(jìn)行貝葉斯網(wǎng)絡(luò)分析模型的構(gòu)建時(shí)，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(dòng)態(tài)模型，并結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)和客觀數(shù)據(jù)的方式，提高預(yù)測(cè)精度，并減少數(shù)據(jù)需求量。故障診斷的主要作用是通過分析相關(guān)數(shù)據(jù)找出引起故障的因素，并明確該故障所產(chǎn)生的影響。本文主要針對(duì)焊接工藝作為產(chǎn)品的故障因素進(jìn)行模型的構(gòu)建，需要對(duì)電流、電壓、鋼材、焊材等進(jìn)行分析，引起質(zhì)量問題的因素主要有人為因素（X1），設(shè)備因素（X2）、材料因素（X3）、方法因素（X4）、測(cè)量因素（X5）及環(huán)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(zhì)、焊接資格等，設(shè)備因素主要包括設(shè)備本身缺陷及使用年限等，材料因素主要包括鋼板質(zhì)量問題、管件質(zhì)量問題等，方法因素主要包括焊接方式問題等，測(cè)量因素主要包括試驗(yàn)測(cè)量錯(cuò)誤等，環(huán)境因素主要包括溫度、濕度對(duì)焊接質(zhì)量的影響。人為因素、設(shè)備因素、材料因素、方法因素、測(cè)量因素、環(huán)境因素等對(duì)焊接質(zhì)量產(chǎn)生直接影響，構(gòu)成了貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。其中還有很多因素對(duì)其他因素也會(huì)產(chǎn)生影響，如環(huán)境因素會(huì)對(duì)材料因素、方法因素、測(cè)量因素等都產(chǎn)生影響。因此對(duì)于這種含有n個(gè)節(jié)點(diǎn)的貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，需要專家的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行因果關(guān)系的確定。另外，為了避免專家的主觀性，還需要結(jié)合多個(gè)不同專家的意見，采用數(shù)據(jù)進(jìn)行因果關(guān)系的確定。

3、概率參數(shù)引用

通過明確各個(gè)因素之間的關(guān)系后，需要采用定量描述進(jìn)行故障診斷，因此需要引用概率參數(shù)。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的描述能力更加完善，如對(duì)于焊點(diǎn)質(zhì)量，其在焊接前后都會(huì)有報(bào)驗(yàn)，并將合格狀態(tài)分為不同次數(shù)，即1次合格、2次合格、3次合格、不合格等不同的等級(jí)，然后根據(jù)專家意見和大量的數(shù)據(jù)進(jìn)行概率的計(jì)算。另外還可以采用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行概率的計(jì)算，如人員歷史焊接故障率。在實(shí)際生產(chǎn)中，工藝質(zhì)量常會(huì)出現(xiàn)專家經(jīng)驗(yàn)和歷史數(shù)據(jù)沒有考慮進(jìn)去的因素，從而導(dǎo)致所構(gòu)建模型的分析精度出現(xiàn)問題。因此模型還需要將生產(chǎn)持續(xù)數(shù)據(jù)考慮在其中，從而使其預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性得到有效的提高。

三、海洋工程裝備故障貝葉斯網(wǎng)絡(luò)診斷模型的應(yīng)用

本文主要針對(duì)某海裝企業(yè)焊接工藝質(zhì)量進(jìn)行了分析，該企業(yè)建造平臺(tái)在港口。采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)診斷模型針對(duì)該企業(yè)焊接工藝進(jìn)行診斷應(yīng)用。首先明確影響因素包括有溫度、濕度、焊條材質(zhì)、管材材質(zhì)、工作人員、打壓測(cè)試、其他因素等。如果發(fā)現(xiàn)焊接質(zhì)量出現(xiàn)問題，管材材質(zhì)的變化最大，焊條材質(zhì)和焊工水平其次，因此通過利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)診斷模型，可以更加明確焊接質(zhì)量的故障原因。

綜上所述，隨著我國加大海洋資源的開發(fā)，海洋工程設(shè)備質(zhì)量逐漸受到人們的關(guān)注。傳統(tǒng)的故障分析方法主要是采用統(tǒng)計(jì)方法進(jìn)行診斷，難以滿足海裝項(xiàng)目的實(shí)際需求，因此我國開始加強(qiáng)對(duì)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)診斷在海洋工程設(shè)備故障中的應(yīng)用。通過上述分析可知，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)故障診斷模型主要結(jié)合專家意見和數(shù)據(jù)的方式，進(jìn)行故障診斷，使診斷更加具有針對(duì)性，有效提高了海裝企業(yè)的質(zhì)量管理水平。

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