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面向自主船维修决策的可用性建模与评估研究
| 论文题名： | 面向自主船维修决策的可用性建模与评估研究 |
| 关键词： | 水面船舶;机械系统;故障模式;计划性维修;动态贝叶斯网络 |
| 摘要： | 随着通讯技术、人工智能等相关技术的快速发展，海事自主水面船舶（Maritime Autonomous Surface Ships, MASS）将逐步成为水上交通的重要载运工具之一。与此同时，近年来自主系统事故频发，如何保证MASS安全受到行业内外广泛关注。目前诸多研究均聚焦于MASS自主航行安全，有关其机械系统的安全问题研究较少。MASS机械系统存在结构复杂、设备繁多、运行环境恶劣等特征，同时无船员对其进行检测、维修和紧急处理，其安全问题愈发的突出。 论文针对MASS机械系统可用性这一安全问题，以冷却水系统为例，开展了常规船舶与MASS冷却水系统故障影响及其危害性分析，识别了冷却水系统中危害较高的故障模式；基于动态贝叶斯网络（Dynamic Bayesian Networks， DBN），建立了考虑维修策略下的船舶机械系统多状态DBN可用性模型，计算了常规船舶冷却水系统的可用度；并以此为基准探讨MASS冗余结构和计划性维修策略优化问题。具体研究内容如下： （1）MASS机械系统故障模式及其危害性分析。以冷却水系统为例，基于常规船舶冷却水系统结构、历史数据和专家调查，识别了常规船舶和MASS冷却水系统的故障模式，并依据风险优先数对其进行排序。从发生度、探测度和严酷度三个方面，对提升MASS机械系统安全性的方法进行了一定探讨。 （2）基于DBN的船舶机械系统可用性模型。在DBN理论的基础上，提出了考虑维修策略下的船舶机械系统DBN可用性模型，在现行计划性维修策略下，计算了有在船维修的常规船舶冷却水系统可用度，并以其为基准，研究了无在船维修的MASS机械系统冗余结构及其最长计划性维修间隔，为MASS计划性维系保养策略优化问题提供模型基础。 （3）基于可用度的MASS机械系统计划性维修策略优化。以常规船舶冷却水系统的可用度作为基准，提出了MASS机械系统计划性维修预算的计算方法，并基于DBN可用性模型优化不同冗余结构的周期性计划维修和非周期性计划维修的维修预算，对制定MASS机械系统计划性维修策略具有一定的借鉴意义。 |
| 作者： | 韩哲鹏 |
| 专业： | 交通运输工程 |
| 导师： | 张笛 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2022 |
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