1、圖1 澳大利亞5個(gè)主要碼頭作業(yè)效率統(tǒng)計(jì)結(jié)果境外碼頭的船舶作業(yè)效率統(tǒng)計(jì)結(jié)果。近年為適應(yīng)競(jìng)爭的需要,部分碼頭開始公布船舶作業(yè)效率統(tǒng)計(jì)結(jié)果。如深圳港鹽田港區(qū)2004年9月公布的2004年1月8月的平均岸邊集裝箱起重機(jī)作業(yè)效率為32.2箱/h,同比提高了6.7%;2004年12月公布的2004年1月10月的平均岸邊集裝箱起重機(jī)作業(yè)效率為32.6箱/h,同比提高了8.3%,11月份平均岸邊集裝箱起重機(jī)作業(yè)效率達(dá)35.0箱/h。上海港集裝箱外高橋碼頭分公司透露,該公司2004年將平均岸邊集裝箱起重機(jī)作業(yè)效率提高到26.0箱/h以上。船舶作業(yè)效率是船公司關(guān)注的集裝箱碼頭關(guān)鍵指標(biāo),也是碼頭核心競(jìng)爭力表示的重要

2、參數(shù)。集裝箱碼頭需要優(yōu)化配置設(shè)施和設(shè)備,采用實(shí)用的高新技術(shù),提高機(jī)械、車輛的操作水平和調(diào)度管理水平,并使生產(chǎn)組織管理更加高效有序,進(jìn)一步提高以一段時(shí)間內(nèi)統(tǒng)計(jì)出的泊位作業(yè)效率、船時(shí)作業(yè)效率和岸邊集裝箱起重機(jī)作業(yè)效率的平均值度量的碼頭船舶作業(yè)效率,增強(qiáng)碼頭的競(jìng)爭力。參考文獻(xiàn)1 W illia m V ill a lon.S m arter Is O ften Bette r T han L arger W henD eve l oping P ort Infrastructure.1998T ransporta ti on Infrastruct ure Su mm it.W ashi ngton

3、: D.C.,1998.2 M TL c lai m s new records.W or l d Cargo N e w s,2001.3 中華人民共和國交通部.公路、水路、港口主要統(tǒng)計(jì)指標(biāo)及計(jì)算方法規(guī)定.北京:人民交通出版社,2002.4 鄭佳.香港:一個(gè)關(guān)于壟斷創(chuàng)造效率的故事.www.jj x j(經(jīng)濟(jì)學(xué)家.2003-05-02.5 A T er m i na l Case?Conta i neriza ti on Interna ti ona,l2003.6 Con tainer Stevedor i ng M on itor i ng R epo rt N o.6.A ustra l

4、i anCo m pe titi on and Consu m er Co mm ission,2004.彭傳圣:100088,北京市西土城路8號(hào)收稿日期:2005-01-06門機(jī)結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的應(yīng)用分析武漢理工大學(xué)物流工程學(xué)院 黃 海 孫國正摘 要:對(duì)基于模糊理論的機(jī)械結(jié)構(gòu)裂化指數(shù)及安全性評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)系統(tǒng)作簡要的介紹,分析和研究系統(tǒng)的指標(biāo)體系。根據(jù)實(shí)際使用的情況,對(duì)指標(biāo)體系作出修改和完善,并在 16t帶斗門機(jī)技術(shù)狀態(tài)評(píng)價(jià)及安全使用期限預(yù)測(cè)項(xiàng)目中進(jìn)行了驗(yàn)證,效果較好。提出用層次分析法(AH P和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法相結(jié)合確定指標(biāo)體系中權(quán)重和狀態(tài)指數(shù)的設(shè)想。關(guān)鍵詞:門機(jī);安全性評(píng)價(jià);指標(biāo)體系;

5、層次分析法;人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)Abst ract:The safety eva l uati on and predicti on syste m for the mechan i ca l structures based on the f uzzy theo ry and deter i o ration nor m is i ntroduced and ana l y zed i n t h is paper.Based on the practice,the index syste m is m odified w it h i m provem ent and ver ifi ed suc

6、cessfull y i n a rea l pro j ec t.A t last,an idea i s brought fo r wa rd f o r deter m i nati on o f t he w e i ghts and t he state i ndexes i n the i ndex syste m based on the comb i nati on of AHP and the artific i a l neura l net w orks.K ey w ord:porta l crane;safety eva l uati on;index syste m

7、;AHP;A rtificia l neura l net wo rk門機(jī)是量大面廣的機(jī)械產(chǎn)品之一。現(xiàn)在全國各港口普遍使用的門機(jī)中的很大一部分是20世紀(jì)60 70年代生產(chǎn)的。這批起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)已出現(xiàn)不同程度的損傷,對(duì)其進(jìn)行安全性評(píng)價(jià)是很有必要的。應(yīng)用安全性評(píng)價(jià)系統(tǒng)對(duì)暫時(shí)還沒有出現(xiàn)嚴(yán)重故障的門機(jī)進(jìn)行安全性方面的預(yù)測(cè),是具有現(xiàn)實(shí)意義的。文獻(xiàn)1中提出了基于模糊理論的機(jī)械結(jié)構(gòu)裂5港口裝卸 2005年第2期(總第160期 化指數(shù)及安全性評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)系統(tǒng)。該系統(tǒng)由技術(shù)狀態(tài)評(píng)價(jià)和安全使用期限預(yù)測(cè)兩部分組成。在劣化指數(shù)(綜合考慮了起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)各指標(biāo)的狀態(tài)指數(shù)和權(quán)重值后得到的,它反映了兩者之間的相互關(guān)系的基礎(chǔ)

8、上,根據(jù)模糊理論對(duì)門機(jī)的技術(shù)性能狀態(tài)進(jìn)行分類,得到狀態(tài)評(píng)價(jià)結(jié)果。同時(shí),根據(jù)劣化指數(shù)的非線性變化,可以進(jìn)行安全使用期限估算。本文通過應(yīng)用,對(duì)上述系統(tǒng)作了修改和完善。1 門機(jī)金屬結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)系統(tǒng)中的指標(biāo)體系1.1 指標(biāo)體系應(yīng)用中的分析文獻(xiàn)1中表征結(jié)構(gòu)件技術(shù)性能狀態(tài)的主要指標(biāo)由描述類指標(biāo)和數(shù)值類指標(biāo)組成,各由多項(xiàng)一級(jí)指標(biāo)及子級(jí)指標(biāo)表述。1.1.1 評(píng)價(jià)對(duì)象上述系統(tǒng)的評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)對(duì)象是整個(gè)門機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)。門機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)可分為臂架、人字架、轉(zhuǎn)臺(tái)、轉(zhuǎn)柱、門架等構(gòu)件。在實(shí)際使用過程中,所有的金屬結(jié)構(gòu)同時(shí)出現(xiàn)故障的可能性很小,而往往是某個(gè)或某幾個(gè)構(gòu)件出問題。如果能單獨(dú)對(duì)構(gòu)件做出評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè),則更接近實(shí)際情況。1

9、.1.2 指標(biāo)等級(jí)上述系統(tǒng)中指標(biāo)等級(jí)分為三級(jí)。在實(shí)際運(yùn)用過程中發(fā)現(xiàn),三級(jí)指標(biāo)系統(tǒng)過于復(fù)雜,大多數(shù)情況下,第三級(jí)指標(biāo)都沒有應(yīng)用。改為二級(jí)指標(biāo)系統(tǒng)更接近實(shí)際使用情況。另外,系統(tǒng)中的部分二級(jí)指標(biāo)范圍過小,如二級(jí)指標(biāo)中的臂架變形情況、大拉桿或小拉桿變形情況、象鼻梁變形情況。改為臂架系統(tǒng)變形情況、人字架變形情況、轉(zhuǎn)臺(tái)變形情況、轉(zhuǎn)柱變形情況、門架變形情況,更符合金屬結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)組成,并且涵蓋的范圍更廣。部分二級(jí)指標(biāo)在實(shí)際應(yīng)用中很難得到,如固有頻率指標(biāo)。1.1.3 開裂情況上述系統(tǒng)中將開裂情況設(shè)定為一級(jí)指標(biāo),體現(xiàn)了開裂情況在評(píng)價(jià)系統(tǒng)中的重要地位。在門機(jī)的使用過程中,裂紋一直是主要的故障之一。但實(shí)際檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)裂

10、紋在門機(jī)的很多部位都發(fā)生,如能在開裂情況這一級(jí)指標(biāo)下按臂架開裂情況、人字架開裂情況、轉(zhuǎn)臺(tái)開裂情況、轉(zhuǎn)柱開裂情況、門架開裂情況增加二級(jí)指標(biāo),更符合實(shí)際情況。1.2 新的指標(biāo)體系通過對(duì)基于模糊理論的機(jī)械結(jié)構(gòu)裂化指數(shù)及安全性評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)系統(tǒng)指標(biāo)體系的分析,以及根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中的總結(jié),本文對(duì)指標(biāo)體系進(jìn)行了修改,見表1。表1 結(jié)構(gòu)件技術(shù)性能狀態(tài)的指標(biāo)體系指標(biāo)類型一級(jí)指標(biāo)二級(jí)指標(biāo)描述類指標(biāo)開裂情況變形情況銹蝕情況振動(dòng)情況探傷情況材料性能情況維修情況維修后使用情況臂架系統(tǒng)開裂情況人字架開裂情況轉(zhuǎn)臺(tái)開裂情況轉(zhuǎn)柱開裂情況門架開裂情況臂架系統(tǒng)變形情況人字架變形情況轉(zhuǎn)臺(tái)變形情況轉(zhuǎn)柱變形情況門架變形情況數(shù)值類指標(biāo)靜應(yīng)力值

11、靜剛度(撓度值動(dòng)剛度(動(dòng)位移、振動(dòng)加速度值動(dòng)應(yīng)力值1.3 新指標(biāo)體系的應(yīng)用根據(jù)指標(biāo)體系,本文對(duì)某港口16t帶斗門機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)進(jìn)行了技術(shù)狀態(tài)評(píng)價(jià)及安全使用期限的預(yù)測(cè)。按表1的要求,分析對(duì)象的狀態(tài)指數(shù)、權(quán)重及相關(guān)參數(shù),計(jì)算后可得出各主要部件的劣化指數(shù),根據(jù)劣化指數(shù)可得出各部件在正常載荷下(工況!和超載情況下(工況,見表2的剩余安全使用期限。 表2 主要部件在工況下的技術(shù)狀態(tài)和剩余安全使用期限部件名稱指 標(biāo)劣化指數(shù)技術(shù)狀態(tài)評(píng)價(jià)剩余安全使用期限/y 大拉桿未發(fā)現(xiàn)開裂有明顯振動(dòng),最大振幅:128.1mm水平加速度:0.14g*;垂直加速度:0.21g0.65較差2臂架未發(fā)現(xiàn)開裂局部有銹蝕現(xiàn)象變形較小探傷

12、結(jié)果正常靜應(yīng)力:-19.6M Pa0.46正常9.5人字架未發(fā)現(xiàn)開裂銹蝕情況良好探傷結(jié)果正常靜應(yīng)力:83.4M Pa最大動(dòng)應(yīng)力:62.0M Pa0.47正常8.76Po rt Operati on 2005.N o.2(Se rial N o.160續(xù)表2部件名稱指 標(biāo)劣化指數(shù)技術(shù)狀態(tài)評(píng)價(jià)剩余安全使用期限/y轉(zhuǎn)臺(tái) 未發(fā)現(xiàn)開裂銹蝕情況良好探傷結(jié)果正常靜應(yīng)力:12M Pa0.47正常8.7圓筒門架 未發(fā)現(xiàn)開裂輕微銹蝕存在局部變形探傷結(jié)果不理想靜應(yīng)力:115.3M Pa最大動(dòng)應(yīng)力:96.8M Pa0.63較差2.02*為重力加速度。 工況結(jié)果分析:(1大拉桿技術(shù)狀態(tài)較差,主要原因是有明顯的振動(dòng),振幅

13、偏大。(2臂架技術(shù)狀態(tài)一般,主要原因是局部有銹蝕現(xiàn)象。(3圓筒門架技術(shù)狀態(tài)較差,主要原因是有較大局部變形;探傷存在缺陷;應(yīng)力值較大。2 關(guān)于狀態(tài)指數(shù)與權(quán)重優(yōu)化的思考2.1 基于模糊理論的機(jī)械結(jié)構(gòu)裂化指數(shù)及安全性評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)系統(tǒng)的狀態(tài)指數(shù)與權(quán)重文獻(xiàn)1中狀態(tài)指數(shù)是反映結(jié)構(gòu)件技術(shù)性能狀態(tài)的一種表征數(shù),是對(duì)結(jié)構(gòu)件劣化程度的一種度量,在0和1之間取值。對(duì)描述類指標(biāo),由專家綜合各種研究結(jié)果和經(jīng)驗(yàn),按各指標(biāo)反映的劣化程度給出狀態(tài)指數(shù)m i。對(duì)數(shù)值類指標(biāo),均以實(shí)測(cè)值或計(jì)算值及許用值為依據(jù)計(jì)算后得出狀態(tài)指數(shù)。表1中的各項(xiàng)指標(biāo)均有相應(yīng)的狀態(tài)指數(shù)。權(quán)重值k i反映了每項(xiàng)指標(biāo)自身的權(quán)重隸屬關(guān)系。k i的值根據(jù)模糊理論中

14、的 查德公式確定,計(jì)算過程中部分?jǐn)?shù)據(jù)需要專家給定。2.2 狀態(tài)指數(shù)與權(quán)重優(yōu)化方法的設(shè)想目前確定權(quán)重的方法有很多,可大致分為兩大類:主觀賦權(quán)法和客觀賦權(quán)法2。在當(dāng)前權(quán)重確定方法中,層次分析法(AHP是用得較多的一種,應(yīng)用AH P方法計(jì)算指標(biāo)權(quán)重,實(shí)際是在建立指標(biāo)體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上,通過指標(biāo)之間的兩兩比較,對(duì)系統(tǒng)中各指標(biāo)予以優(yōu)劣評(píng)判,并利用這種評(píng)判結(jié)果來綜合計(jì)算各指標(biāo)的權(quán)重。采用AHP法來確定權(quán)重,能把復(fù)雜系統(tǒng)的決策問題進(jìn)行層次化分解,通過判斷矩陣的建立、排序計(jì)算和一致性檢驗(yàn)得到的最后結(jié)果具有說服力。但是這種方法對(duì)專家評(píng)分的要求較高,同時(shí)當(dāng)用冪迭代特征法求解權(quán)向量時(shí),由于判斷矩陣的不一致性,收斂較緩

15、慢,迭代次數(shù)較多,從而增加了計(jì)算量。人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法可以確定多目標(biāo)決策問題的權(quán)重分配。在這種方法里將進(jìn)行歸一化處理后的屬性參數(shù)作為輸入層,而將方案的綜合評(píng)價(jià)值作為輸出層,然后應(yīng)用BP網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法3,當(dāng)網(wǎng)絡(luò)收斂時(shí),即可獲得屬性的權(quán)重分配向量。由BP網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)造來看,這種方法對(duì)于兩層多目標(biāo)決策問題是可以實(shí)現(xiàn)的,但當(dāng)決策問題的層次多于兩層以后,則構(gòu)造決策問題的BP網(wǎng)絡(luò)時(shí),網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的確定存在問題,該權(quán)重學(xué)習(xí)方法還是存在一定局限性的。通過對(duì)基于模糊理論的機(jī)械結(jié)構(gòu)裂化指數(shù)及安全性評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)系統(tǒng)的狀態(tài)指數(shù)與權(quán)重分析可以看出,在確定系統(tǒng)中狀態(tài)指數(shù)與權(quán)重時(shí),主客觀賦值法都已用到。為了提高系統(tǒng)智能化程度,又能很好地體現(xiàn)狀態(tài)指數(shù)、權(quán)重與實(shí)際情況的一致,綜合主觀賦權(quán)及智能自學(xué)習(xí)的優(yōu)點(diǎn),可以考慮首先對(duì)屬性主觀賦權(quán),然后通過權(quán)重自學(xué)習(xí)的方法來確定權(quán)重。3 結(jié)語基于模糊理論的機(jī)械結(jié)構(gòu)裂化指數(shù)及安全性評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)系統(tǒng),根據(jù)模糊理論建立了結(jié)構(gòu)安全性評(píng)價(jià)準(zhǔn)則和量化體系,能夠在量化情況下預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)的安全使用期限4。實(shí)踐證明,該系統(tǒng)在重新設(shè)定指標(biāo)體系后,更便于應(yīng)用,所得結(jié)果也有一定的參考價(jià)值。如果能夠在狀態(tài)指數(shù)和權(quán)重方面進(jìn)一步研究,該體系將更加完善。參考文獻(xiàn)1 劉剛.幾何缺陷結(jié)構(gòu)可靠性與安全性分析及評(píng)價(jià)方