Như đã trình bày trong phần trên, việc lựa chọn được mô hình cây hư hỏng phù hợp với đối tượng nghiên cứu có vai trò quan trọng trong quá trình tính toán. Kết quả
nghiên cứu những mô hình cây hư hỏng đã được sử dụng trong thực tế, cho thấy có thể
phân chia chúng thành các dạng chính sau đây :
1.Mô hình theo cấu trúc
Mô hình theo cấu trúc là dạng mô hình được xây dựng theo cấu trúc của hệ. Đặc
điểm của mô hình này là để xây dựng cây hư hỏng chỉ cần phải nghiên cứu đến mối liên hệ giữa những hư hỏng của các phần tử với hư hỏng của hệ mà không cần thiết
phải xem xét đến các nguyên nhân đã gây ra những hư hỏng đó. Nói theo cách khác, trong mô hình cây hư hỏng xây dựng theo cấu trúc thì những sự kiện nhánh và lá đều là các sự kiện hư hỏng của phân hệ hay phần tử nào đó, chứ không có các sự kiện là hư hỏng xem xét theo nguyên nhân gây ra chúng. Điển hình theo dạng này có mô hình
cây hư hỏng dùng trong đánh giá độ tin cậy của hệ thống động lực của các tàu vận tải biển Việt Nam có sử dụng động cơ 6L350PN bằng phương pháp logic xác suất của tác giả Nguyễn Trung Hải [7, 8], trong đó các sự kiện trong cây hư hỏng được nghiên cứu theo mối liên hệ đều là trạng thái hư hỏng hoặc là làm việc hiệu suất thấp của hệ – phân hệ – phần tử, chứ không xem xét, phân tích các sự kiện trên theo nguyên nhân gây ra.
2.Mô hình theo nguyên nhân
Đây là dạng mô hình xây dựng dựa theo nguyên nhân gây hư hỏng của hệ. Mô hình này ngược với mô hình cấu trúc, trong đó mô hình cây hư hỏng được xây dựng bằng cách chỉ xét các nguyên nhân gây ra hư hỏng của hệ mà không nghiên cứu mối
liên hệ giữa các hư hỏng của các phần tử với hư hỏng của hệ. Trong mô hình này, các sự kiện từ nhánh đến lá đều là nguyên nhân gây hư hỏng. Trong thực tế hiện nay, mô hình dạng này không được sử dụng để nghiên cứu.
3.Mô hình kết hợp
Đây là dạng mô hình có tính chất kết hợp cả hai dạng mô hình nêu ở trên, nghĩa
là cây hư hỏng được xây dựng dựa theo đặc điểm của hệ thống nghiên cứu trong đó tác
động của các sự kiện đến sự kiện đỉnh xây dựng vừa căn cứ vào mối liên hệ giữa hư hỏng của các phần tử với hư hỏng của hệ theo cấu trúc của nó, đồng thời cũng vừa
nghiên cứu đến những nguyên nhân gây ra hư hỏng của hệ, nhất là những nguyên nhân gây ra các hư hỏng của các phần tử trong hệ thống. Mô hình theo dạng này thường được áp dụng rộng rãi trong thực tế nghiên cứu tính an toàn và độ tin cậy của các hệ
thống, bởi vì nó không những cho thấy rõ mối quan hệ giữa các hư hỏng thành phần tới hư hỏng đỉnh, mà còn chỉ ra được các nguyên nhân chủ yếu, thứ yếu trong việc gây ra những hư hỏng của hệ thống. Mô hình dạng này đã được các tác giả A.Pillay và J.Wang sử dụng để xây dựng mô hình cây hư hỏng khi đánh giá tính an toàn của tời
thủy lục Gilson đã nêu.
Qua phân tích các dạng mô hình cây hư hỏng nêu trên, rút ra các nhận xét :
-Hai dạng mô hình theo cấu trúc hoặc theo nguyên nhân có ưu điểm chính là đơn giản, dễ xây dựng mô hình cây hư hỏng hơn, quá trình thống kê, tổng hợp và phân tích số liệu đơn giản và dễ thực hiện hơn dạng kết hợp. Tuy nhiên, nó có
nhược điểm cơ bản là chỉ cho thấy mối liên hệ riêng lẻ, tách rời ở từng khía
cạnh chỉ theo cấu trúc hoặc theo nguyên nhân.
-Mô hình kết hợp tuy có nhược điểm là quá trình xây dựng cây hư hỏng, cũng
như tiến hành thống kê, tổng hợp và phân tích số liệu phức tạp hơn, nhưng lại có
ưu điểm đánh giá vấn đề nghiên cứu một cách toàn diện hơn vì không những chỉ ra được khâu nào là yếu nhất và dẫn đến hư hỏng của hệ thống nhiều nhất (theo cấu trúc), mà còn cho thấy được nguyên nhân nào là chủ yếu gây ra những hư hỏng đó (theo nguyên nhân)
Từ đó nhận thấy, việc sử dụng mô hình kết hợp phù hợp với việc xây dựng mô
3.2.4. Xây dựng mô hình cây hư hỏng cho đối tượng nghiên cứu
1.Các thành phần của cây hư hỏng
Trên cơ sở sơ đồ cấu trúc của hệ động lực của các tàu lưới vây Bình Định, cùng với mô hình cây hư hỏng dưới dạng mô hình kết hợp đã được lựa chọn và nội dung
của phương pháp phân tích cây hư hỏng đã trình bày trong mục 2.2, có thể xác định các thành phần cấu thành cây hư hỏng của đối tượng nghiên cứu, trong trường hợp này chính là hệ động lực của các tàu lưới vây tỉnh Bình Định, sử dụng các động cơ bộ đã qua sử dụng hiệu Mitsubishi làm máy chính trên tàu, cụ thể như sau :
Gốc (sự kiện đỉnh) chính là hư hỏng cuối cùng của hệ thống khảo sát. Đây
chính là hư hỏng xảy ra đối với hệ động lực của các tàu lưới vây, khai thác xa bờ tại Bình Định.
Nhánh (sự kiện trung gian) là các hư hỏng trung gian nằm giữa hư hỏng đỉnh và các hư hỏng cơ bản hoặc là các hư hỏng trung gian cấp dưới. Đối với trường hợp đang xét thì đó chính là hư hỏng của ba phân hệ của hệ thống gồm động cơ chính, hộp số và hệ trục chân vịt đã nêu ở trên. Khi phân tích mối quan hệ logic của ba sự kiện trung gian nêu trên với các sự kiện thành phần tiếp theo sẽ nhận được những sự kiện trung gian cấp dưới của nó, chính là hư hỏng của các phần tử trong từng phân hệ. Tên gọi và ký hiệu của các phân hệ, cùng với các phần tử trong hệ thống được trình bày trong các bảng 3.1,
bảng 3.2, bảng 3.3 và bảng 3.4.
Lá (sự kiện cơ bản) là nguyên nhân đầu tiên gây ra hư hỏng các phần tử, là sự
kiện không thể tiếp tục phân tích thành các sự kiện cấp dưới khác. Trong trường hợp đang nghiên cứu thì đây chính là những hư hỏng của các phần tử
2.Các ký hiệu được sử dụng trong mô hình
Để đơn giản và thống nhất cách gọi trong quá trình phân tích và xây dựng mô hình cây hư hỏng, sử dụng ký hiệu của các phân hệ cho hư hỏng của chúng cụ thể như
sau :
Sự kiện đỉnh
I - hư hỏng của hệ động lực tàu thủy.
Sự kiện trung gian
Các sự kiện trung gian gồm có :
X - hư hỏng của phân hệ động cơ chính. Y - hư hỏng của phân hệ hộp số.
Z - hư hỏng của phân hệ hệ trục chân vịt.
Các sự kiện trung gian cấp dưới gồm có :
Xi (i = 1,…, 6) – hư hỏng của phần tử thứ i thuộc phân hệ X.
trong đó : X1 - hư hỏng của cơ cấu piston - thanh truyền - trục khủy. X2 - hư hỏng của cơ cấu phân phối khí.
X3 - hư hỏng của hệ thống nhiên liệu. X4 - hư hỏng của hệ thống bôi trơn. X5 - hư hỏng của hệ thống làm mát. X6 - hư hỏng của hệ thống hỗ trợ máy chính. Yi (i = 1, 2) - Hư hỏng của phần tử thứ i trong đó : Y1 - hư hỏng của cụm thủy lực. Y1 - hư hỏng của cụm cơ khí.
Zi (i = 1,…, 7) – hư hỏng của phần tử thứ i thuộc phân hệ Z. trong đó : Z1 - hư hỏng của khớp nối trục. Z2 - hư hỏng của trục chân vịt. Z3 - hư hỏng của ổ đỡ trục chân vịt. Z4 - hư hỏng của chân vịt. Z5 - hư hỏng của trục trung gian. Z6 - hư hỏng của ổ đỡ trục trung gian. Z7 - hư hỏng của ổ kín nước đuôi tàu.
Sự kiện cơ bản
Các sự kiện cơ bản được ký hiệu như sau :
xij (i = 1,…, 6 ; j = 1,…, 8): hư hỏng của phần tử thứ i thuộc phân hệ X do nguyên nhân thứ j gây ra.
yij (i = 1, 2 ; j = 1,…, 8) : hư hỏng của phần tử thứ i thuộc phân hệ Y do nguyên nhân thứ j gây ra.
zij (i = 1,…,7 ; j = 1,.., 8) : hư hỏng của phần tử thứ i thuộc phân hệ Z do nguyên nhân thứ j gây ra.
trong đó, các nguyên nhân hư hỏng được xác định như sau :
j = 1 - do môi trường làm việc. j = 2 - do tác động cơ học.
j = 3 - già hóa, hao mòn trong quá trình sử dụng. j = 4 - sai lỗi trong thiết kế, chế tạo, lắp đặt. j = 5 - do lỗi bảo dưỡng không đúng kỹ thuật. j = 6 - sai lỗi trong khai thác, vận hành.
j = 7 - do lần sửa chữa trước không đạt chất lượng. j = 8 - sử dụng vượt khả năng của thết bị.
3.Xây dựng mô hình cây hư hỏng
Theo sơ đồ cấu trúc của hệ thống nhận thấy, khi hệ động lực tàu bị hư hỏng cũng
có nghĩa là đã có các hư hỏng của ít nhất một trong những phân hệ của nó. Nói cách khác, sự kiện đỉnh I (sự kiện gốc) xảy ra khi và chỉ khi có sự xuất hiện của một sự kiện nào đó trong các sự kiện trung gian được ký hiệu là X, Y, Z . Như vậy, theo khái niệm
trong phương pháp phân tích cây hư hỏng thì X, Y, Z chính là sự kiện vào của sự kiện ra I và được nối với nhau qua các cổng logic Ỏ. Khi đó, mô hình cây hư hỏng của sự
kiện đỉnh I với các phân hệ như đã nêu được mô tả trên hình 3.7.
Hình 3.7 : Mô hình cây hư hỏng của sự kiện I với các phân hệ
Phân tích liên hệ logic của sự kiện trung gian X với các sự kiện thành phần tiếp theo sẽ nhận được các sự kiện trung gian cấp dưới của nó là các sự kiện Xi. Tương tự như trên, các sự kiện Xi cũngchính là các sự kiện vào của sự kiện ra X theo sơ đồ cấu trúc, vì chúng có mối quan hệ nối tiếp nên được nối với nhau bởi cổng logic OR.
I
OR
Tiếp tục lần theo dấu vết để tìm ra nguyên nhân hư hỏng sẽ xác định được các sự
kiện cấp dưới của các sự kiện Xi. Mỗi một sự kiện Xi xảy ra là do ít nhất một nguyên nhân nào đó gây nên, nghĩa là đã có sự xuất hiện của một trong các sự kiện xij nào đó và đây cũng chính là các sự kiện cơ bản của những sự kiện Xi. Theo như cách thức xác
định mối quan hệ như đã trình bày thì xij là sự kiện vào của các sự kiện ra Xi và chúng sẽ được nối với nhau bởi cổng logic OR đã nêu. Phân hệ (nhánh) X của cây hư hỏng
được biểu diễn ở hình 3.8
Hình 3.8 : Mô hình nhánh X của Cây hư hỏng.
Khi phân tích mối quan hệ logic của các sự kiện trung gian Y và Z với các sự
kiện thành phần tiếp theo của chúng, tương tự như trên ta có :
Các sự kiện Yi là sự kiện vào của sự kiện ra Y và yij là sự kiện vào của các sự
kiện ra Yi được nối với nhau bởi các cổng logic OR và phân hệ Y của cây hư hỏng biểu diễn ở hình 3.9
Các sự kiện Zi là sự kiện vào của sự kiện ra Z và zij là sự kiện vào của các sự
kiện ra Zi đều được nối với nhau bởi các cổng logic OR và phân hệ Z của cây
OR xij … … … xij OR xij … … … xij OR X1 X2 X3 X4 X5 X6 X …. ….. ….. ….
Hình 3.9, 3.10 là mô hình nhánh Y và Z của cây hư hỏng
Hình 3.9 : Mô hình nhánh Y của cây hư hỏng
Hình 3.10 : Mô hình nhánh Z của cây hư hỏng
Tổng hợp kết quả các bước đã thực hiện nêu trên sẽ xây dựng được mô hình cây
hư hỏng tổng quát của hệ động lực nhóm tàu lưới vây Bình Định (hình 3.11).
OR yij … … … yij OR yij … … … yij OR Y1 Y2 Y OR Zij … … OR Zij … … OR Z1 Z2 Z3 Z5 Z6 Z7 Z …. ….. ….. ….. Z4 Zij Zij
OR Z ………. OR zij …… Z7 zij OR zij …… Z1 zij OR X ………. OR xij …… X6 xij OR xij …… X1 xij OR Y13 …… Y2 Y13 OR Y OR yij …… Y1 yij OR I
3.3.PHÂN TÍCH VÀ XỬ LÝ SỐ LIỆU THỐNG KÊ THỰC TẾ
Trong các phương pháp đánh giá tính an toàn của hệ thống kỹ thuật nói chung và của hệ động lực các tàu lưới vây Bình Định có máy chính Mitsubishi nói riêng, số liệu
thống kê chính là tình trạng và nguyên nhân xảy ra các hư hỏng của hệ thống, cơ sở để
thực hiện các tính toán và đưa ra các kết luận về độ tin cậy và tính an toàn. Để đạt độ
chính xác cần thiết, số liệu thông kê phải đảm bảo được tính toàn diện và khách quan,
đồng thời phải có đầy đủ số liệu cần thiết để làm cơ sở cho quá trình phân tích, tính toán và xác định các chỉ tiêu đánh giá tính an toàn hệ động lực tàu. Quá trình thu thập
và xử lý các số liệu thông kê thực hiện theo trình tự sau.
3.3.1.Lập danh sách và lựa chọn số lượng tàu khảo sát
Tiến hành thống kê và lập danh sách các tàu đánh bắt lưới vây ở Bình Định có sử dụng động cơ bộ đã qua sử dụng hiệu Mitsubishi làm máy chính tàu. Danh sách có đầy đủ các thông tin cần thiết phục vụ quá trình thống kê như tên chủ
tàu, địa chỉ, số đăng ký tàu, kiểu và công suất của động cơ chính. Theo số liệu thống kê chính thức tính đến 31/12/2008 của Phòng đăng kiểm tàu cá thuộc Chi
cục bảo vệ nguồn lợi Thủy sản Bình Định thì trên toàn tỉnh có 1355 tàu làm nghề lưới vây, với 319 tàu lắp máy có công suất trên 90 ml, trong đó có 155tàu sử dụng động cơ bộ cũ hiệu Mitsubishi làm máy chính, phân bố ở các địa phương như sau : huyện Hoài Nhơn 03 tàu, huyện Phù Mỹ 98 tàu, huyện Phù Cát 20 tàu, Thành phố Qui Nhơn 34 tàu (Danh sách và thông số cơ bản của 155 tàu được giới thiệu trong phụ lục 3).
Trên cơ sở danh sách đã có, xác định số lượng tàu cần phải thực hiện khảo sát dựa trên cơ sở yêu cầu của lý thuyết thống kê về tính đại diện, khách quan nhằm đảm bảo quá trình tính cho ra kết quả phù hợp với quy luật thực tiễn. Nhờ đang làm việc trực tiếp ngay trong cơ quan quản lý tàu thuyền của tỉnh nên chúng tôi chọn phương án khảo sát toàn bộ 155 tàu lưới vây Bình Định.
3.3.2.Phương pháp, thời gian khảo sát
Từ những thông tin ghi trong nhật ký hàng hải và nhật ký vận hành máy tàu, kết
hợp với việc phỏng vấn trực tiếp tất cả những người liên quan đến việc sử dụng, khai thác, vận hành, bảo dưỡng, sửa chữa hệ động lực 155 tàu lưới vây Bình Định trong
thời gian 03 năm, từ 2006 đến 2008, chúng tôi đã ghi lại đầy đủ thông tin về hệ động
lực của nhóm tàu nghiên cứu về đặc điểm và nguyên nhân xảy ra hư hỏng, thời gian
phục hồi của hệ động lực tàu, kết quả và chất lượng sửa chữa của chúng. Thực tế cho
thấy, việc ghi nhớ một cách chính xác các lần hư hỏng trong thời gian quá lâu đối với người chủ tàu, thuyển trưởng và thợ máy vận hành là rất khó khăn. Hơn nữa, việc ghi chép các nhật ký hàng hải và nhật ký vận hành máy theo quy định đối với ngư dân
thường sẽ không được đầy đủ hoặc không được lưu giữ lại quá lâu. Do vậy, việc xác
định thời gian thống kê phù hợp với khả năng ghi nhớ và lưu giữ các ghi chép của các