基于風(fēng)險的港口門座起重機評價技術(shù)研究

（福建省特種設(shè)備檢驗研究院莆田分院 莆田 351100）

二十世紀(jì)50年代末，美國首次將風(fēng)險評價理論應(yīng)用于軍事武器的研制工作，1981年我國在安全系統(tǒng)工程理論上引入風(fēng)險評價理論之后，在冶金、機械、化工、航空、航天等多方面開始應(yīng)用。在起重機械，尤其是在港口門座式起重機的風(fēng)險評價中，風(fēng)險評價理論仍存在許多不足：一方面缺乏規(guī)范性的起重機械風(fēng)險評價標(biāo)準(zhǔn)，國家并未制定這方面的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。以往的風(fēng)險管理多是集中在檢測設(shè)備和檢測手段等“檢測硬件”上的研究，在風(fēng)險“評價理論”方面投入不足；另一方面缺乏對門座起重機風(fēng)險評價理論的研究，主要表現(xiàn)在缺乏系統(tǒng)、全面性的風(fēng)險評價指標(biāo)體系以及標(biāo)準(zhǔn)[1]。因此，提出風(fēng)險評價方法，在風(fēng)險評價理論上取得新成果是一種趨勢。

1 基于風(fēng)險的檢驗技術(shù)（RBI）

RBI是近年來國際上新興的一門學(xué)科，其基本思想是采用系統(tǒng)理論的原理和方法，對系統(tǒng)中的固有或者潛在風(fēng)險及其程度進行定量分析和評估，找到薄弱環(huán)節(jié)，優(yōu)化檢測的效率和頻次，降低非計劃停機、減少檢測和維修的費用，維持原有的安全保障，提出安全技術(shù)的建議及對策[2]。

1.1 RBI的定義

RBI定義的風(fēng)險由兩部分組成，即失效可能性（POF，Probability of Failure)和失效后果（COF，Consequence of Failure)， 風(fēng)險的表達式是[3]：

式中：

Ri——某一事故所導(dǎo)致的風(fēng)險；

Pi——失效可能性；

Ci——失效后果。

1.2 風(fēng)險評價流程

風(fēng)險評價工作主要包括：準(zhǔn)備、風(fēng)險識別、開展評價、風(fēng)險控制和編制風(fēng)險評價報告五個階段。具體流程如圖1所示。

圖1 風(fēng)險評價流程圖

1.3 灰色模糊綜合處理

灰色模糊集合是一種能夠同時描述事件的灰色性和模糊性的集合，不但有灰色集合的優(yōu)點，而且有模糊集合的內(nèi)容[4]。

●1.3.1 模部評價處理

其次，對評語集中的每個評語（等級）賦值，得到賦值列向量為：

最后，利用向量的內(nèi)積運算得出等級參數(shù)評判的結(jié)果：

●1.3.2 灰部評價處理

在一定意義上，灰度是指結(jié)果的“不可信”程度，所以灰度越小越好，也就是說灰度越小表明信息量越充分，得到的評價向量中，一般取最小灰度值作為評價結(jié)果的灰度。

1.4 起重機整機風(fēng)險值的確定

港口門座起重機失效可能性風(fēng)險評價指標(biāo)，見表1。

借鑒RBI風(fēng)險計算原理，可以分別確定起重機的失效總體可能性P以及起重機失效后果的嚴(yán)重程度C。

則有：

表1 門座起重機失效可能性風(fēng)險評價指標(biāo)體系

進一步可得門座起重機風(fēng)險值R=P×C。

本文應(yīng)用“風(fēng)險矩陣圖”顯示起重機風(fēng)險的高低，提出了它的表示方法，“風(fēng)險矩陣圖”最大的好處就是直觀性，在得出“失效可能性等級”和“失效后果等級”之后，就可以落入對應(yīng)的位置。借鑒這個方法，在表示門座起重機風(fēng)險評價結(jié)果時，能夠直接得知風(fēng)險等級結(jié)果，如圖2所示。

圖2 風(fēng)險評判矩陣

2 舉例應(yīng)用

某港口公司的MQ40—30型港口門座起重機額定起重量為40t，起吊最大工作幅度30m。在2018年5月，檢驗部門對該起重機進行了年度定期檢驗，檢驗發(fā)現(xiàn)大車軌道邊積土嚴(yán)重，大車無法行走，錨定位置驗證電氣開關(guān)功能失效，回轉(zhuǎn)連鎖開關(guān)功能失效，按照TSG Q7015—2016《起重機械定期檢驗規(guī)則》，該機檢驗結(jié)論為不合格，要求起重機使用企業(yè)進行整改維護[5]。根據(jù)現(xiàn)場檢驗發(fā)現(xiàn)的問題，發(fā)現(xiàn)該起重機主要存在風(fēng)險的位置是安全裝置部分（錨定位置驗證電氣開關(guān)功能失效、回轉(zhuǎn)連鎖開關(guān)功能失效），現(xiàn)運用前文所述方法，對該起重機進行風(fēng)險評價。

以該起重機安全裝置存在最大風(fēng)險的相關(guān)指標(biāo)為例進行說明。安全裝置D28可分為制動器E28、超速保護裝置E29、起升高度限制器E30、起重量限制器E31、力矩限制器E32、抗風(fēng)防滑防傾翻裝置E33、聯(lián)鎖保護裝置E34、風(fēng)速儀E35、軌道清掃器E36這9個子指標(biāo)，同時它們是最底層評價指標(biāo)。

1)建立評語集。

建立起重機失效可能性評價評語集為V={很大，大，較大，中等，較小，小，很小}，失效后果嚴(yán)重性評價評語集為W={很嚴(yán)重，嚴(yán)重，較嚴(yán)重，一般，較輕微，輕微，很輕微}；

2)確定權(quán)重集。

運用模糊層次分析法，可以在MATLAB中通過編程計算出E28到E36這9個指標(biāo)的權(quán)重值為

3)進行評價。

根據(jù)現(xiàn)場檢驗結(jié)論，對照指標(biāo)評價標(biāo)準(zhǔn)，得評價結(jié)論，見表2：

表2 各指標(biāo)評價情況

可得風(fēng)險評價矩陣：

利用MATLAB進行運算

由此可得到安全裝置的風(fēng)險評價向量，根據(jù)最大隸屬度原則和最小灰度原則，安全裝置以隸屬度0.194和灰度0.0001處于“小”風(fēng)險級別。該部分裝置的檢驗結(jié)果不符合TSG Q7015—2016《起重機械定期檢驗要求》的要求，檢驗部門在檢驗之后，要求該起重機使用單位對存在的問題落實整改，清理完軌道邊積土和軌道清掃器中被卡住的沙土，大車恢復(fù)正常行走，錨定裝置關(guān)系到起重機的穩(wěn)定性，經(jīng)檢查錨定裝置驗證電氣開關(guān)由于經(jīng)常使用導(dǎo)致?lián)p壞功能失效，更換之后可恢復(fù)保護功能?；剞D(zhuǎn)連鎖開關(guān)也是在更換之后恢復(fù)保護功能，這些都是容易受損保護裝置，便于更換。

同理，可得金屬結(jié)構(gòu)D21、司機室D22、吊具D23、鋼絲繩D24、卷筒D25、電氣系統(tǒng)D26、液壓系統(tǒng)D27的評價向量分別為：

然后進行四級指標(biāo)的評價：金屬結(jié)構(gòu)D21、司機室D22、吊具D23、鋼絲繩D24、卷筒D25、電氣系統(tǒng)D26、液壓系統(tǒng)D27、安全裝置D28這8個四級子指標(biāo)都屬于三級指標(biāo)中的使用C8，根據(jù)前文所述的方法，可以得到三級指標(biāo)使用C8的評價向量為：

同理依次可得到，二級指標(biāo)設(shè)備指標(biāo)B2的評價向量為：

最后得到一級指標(biāo)起重機失效可能性A1的評價向量為：

起重機失效后果嚴(yán)重性A2的評價向量為：

4）結(jié)果處理。

以 此 類 推，Q=（q1，q2，q3，q4，q5，q6，q7）T=（1，0.8，0.6，0.5，0.4，0.2，0.1）T

運用式（2）、式（3）處理，得出整機失效可能性P=0.319，失效后果C=0.29，相對風(fēng)險R=0.093，對照風(fēng)險劃分等級標(biāo)準(zhǔn)，可得風(fēng)險矩陣圖3，可知該機屬于較低等級風(fēng)險，在整改之后可以繼續(xù)使用。

圖3 門座起重機風(fēng)險評價結(jié)果的矩陣表示

3 結(jié)束語

本文運用評價理論，建立了門座起重機風(fēng)險評價模型，把建立的風(fēng)險評價模型運用到案例起重機的理論計算中，檢驗?zāi)Ｐ偷恼_性，能夠更合理的安排檢驗維修計劃，減少非計劃停機，改變了傳統(tǒng)的停機檢驗維修帶來大量人工和時間浪費，有效保證了港口門座起重機的可靠運行和提高使用單位的經(jīng)濟效益。