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应用失效模式和影响分析法对船舶建造操作安全风险进行分析
海洋工程
刊期主页: www.elsevier.com/locate/oceaneng
Burak Efe
Necmettin Erbakan大学工业工程系，土耳其，科尼亚，42100
关键词:
风险评估
失效模式及效果分析
造船
VIKOR
质量功能展开
直觉模糊集
摘要:
这篇文献致力于改进传统失效模式和失效效果分析的局限性。这篇论文提出了一种基于直觉模糊数的质量函数部署的风险评估方法(QFD)和VIKOR (VIsekriterijumska optimizacija i komi -promisno Resenje)方法。基于直觉模糊数的QFD方法处理设计需求(DRs)之间的相关性，客户需求(CRs)之间的相关性，CRs与DRs之间的关系，针对每个准则的发生、严重程度和检测。直觉模糊数的优点是能更准确、更容易地表达专家的判断。本文探讨了船舶建造过程中与职业事故相关的失效模式事故模式和失效模式分别为CRs和DRs。QFD方法引进了一个很好的方法处理职业性意外事故与失效模式的关系。QFD方法为每个标准定义了DRs的权重。利用直觉模糊数通过专家的判断来确定事故发生、严重程度和检测的权重。基于直觉模糊数的VIKOR方法将这些权重综合起来。VIKOR方法的结果给出了在船舶建造过程中与职业事故相关的失效模式的排序。船舶制造过程中最危险的失效模式被定义船舶支架上没有网。
1. 引言
海洋运输的主要组成部分是海上交通工具和港口，它们的边界正在消失，国际竞争正在加剧。港口运输船舶对国民经济的贡献主要体现在国内、国外和过境运输上。他们一次完成大量工业原料的运输。海运的成本分别比铁路、公路和航空节省3.5倍、7倍和22倍。这是海运的一个重要优势(Guuml;muuml;scedil;, 2011).
造船业本质上是一个装配工业。也就是说，造船业是钢铁工业、机械制造业、电子电气工业、涂料工业、橡塑工业等许多行业的结晶，并且在一定的系统和学科的基础上，和科学技术的引导下，统一集中在船厂。这艘船就是这个行业的产品 (Storch et al., 1988).
这个行业具有劳动密集的性质，它一直被各国视为有就业潜力的行业。它作为钢铁工业、机械制造业、化工和涂料工业等行业的龙头行业对它们的发展有着重大贡献(Bakacak, 2007).
造船业是一个以世界贸易额为基础的重工业分支。据估计，大约95%的世界贸易是通过海运实现的。据了解，该行业是一个非常危险并且工作和工作环境要基于职业健康和安全(OHS)的条款下的重工业行业。脚手架和工作平台的操作的频繁使用,除次之外还有其他工作强度的工作,包括在任何位置的焊接操作还有大型起重机运输重型材料,用人力在船厂搬运重物，这些大量的工作可能会导致火灾和爆炸,或电击。这一问题增加了OHS管理在该行业的重要性。摘要工作场所风险评估与风险管理是一项技术要求和人力要求 (Okumuscedil; and Barlas, 2016).
工人们在脚手架和结构上进行各种各样的操作，如焊接、切割和喷漆，导致他们容易从高处跌落，或者从高处跌落使用的材料和手工工具。跌落的最大原因是员工没有系好连接身体和脚手架的安全带。员工睡眠不足、在脚手架上连续工作3小时以上、疲劳、视力缺陷、失去平衡也是导致摔倒的其他因素。这些材料被伸缩绳固定在地面上，导致材料从高处坠落。这会伤害在工作场所不戴头盔，也不使用保护设备的工人。氧气和乙炔源的气体泄漏会引起气体中毒、爆炸和火灾。高质量的化学材料必须用于无污染和真空的环境，以防止爆炸和火灾。身体由于出汗会变得容易导电，而电击的发生正是由于在焊接过程中接触到高强度电流. (Bakacak, 2007).
风险是生产活动的自然结果。不可能说所有的风险都可以被消除，但有可能把风险降低到可接受的水平。风险评估是使用适当的技术来防止意外的错误 (Vahdani vd., 2015). 失效模式与后果分析(FMEA)是一种针对产品开发和运行过程的管理技术。它定义了系统中可能出现的故障模式的概率和严重性。一项有效的FMEA研究可以根据过去类似产品或工艺的经验识别失效模式。它确保以最小的资源利用率和工作量从系统中消除这些故障模式(Efe et al., 2016). FMEA是使用BS EN 60812:2006标准实现的，对如何实施FMEA以实现各种可靠性目标提供了指导.
FMEA的目的是在可能的故障到达客户之前，对其进行定义、识别和消除。FMEA是一种主动的方法，被用作风险评估方法用来定义和消除服务和制造系统及流程中的潜在故障。其他的风险评估方法是针对事故发生后的失效模式才能提出解决方案。这种情况是通过规范当前的程序，以及使用被建议的活动来减少失效模式的可能性，以防止危险事故的发生。它被定义为当系统的设计要求不能满足时的失效模式。一种失效模式可以触发其他失效模式的发生 (Efe et al., 2017).
Eq.用发生概率(O)，严重程度(S)，可检测性(D)的标准提出了风险优先级数(RPN)。其中O、S、D分别表示故障发生的概率、严重程度和可检测性. (Liu et al., 2014).
RPN=0SD (1)
文献对传统的FMEA方法进行了批评原因如下 (Liu et al., 2014; Efe et al., 2017)：
*传统FMEA的三个参数是O, S, D。这些参数的权值被认为是相等的，该问题使得FMEA在实际应用中的产生一些错误。
*两种不同失效模式的RPN值在传统FMEA中是相同的。例如，对于两种失效模式，O、S、D分别为3、2、4、2、4、3。两种失效模式的RPN值为24且相同。FMEA旨在定义风险最大的失效模式。传统FMEA的局限性造成了时间和资源的损失
*使用1-10量表很难确定传统FMEA中O、S、D的值。由于RPN中参数的倍增，造成了信息的丢失。
* RPN的计算是通过O、S、d的相乘来实现的，然而通过相乘来获得RPN是没有根据的。
本研究旨在探讨船舶建造中职业事故(OA)与船舶管理的关系。文献综述部分介绍了传统FMEA的局限性。本文采用一种新的方法来克服传统FMEA的这些缺点。
本文共分五个部分。第二部分是文献综述。第三部分是介绍了所提出的QFD、VIKOR方法、直觉模糊数和IFWA算子。第四部分处理其实际的实现、比较以及敏感性分析。最后一部分是本文的研究结论。
2. 文献综述
文献中已经介绍了表1中的各种方法来应对上述提及的限制。本文所采用的QFD方法和基于直觉模糊数的VIKOR方法在一些文献中得到了应用。Yu等人(2018)处理了一种集成的区间直觉模糊集和基于Choquet积分的模糊QFD方法。Efe等人(2018)将QFD和模糊线性规划方法结合起来进行人机工程学产品设计。Efe等(2017)采用基于直觉模糊数的VIKOR方法对失效模式进行排序。
传统FMEA中的风险优先级数是通过O、S、d的值相乘来实现的。他们没有考虑到职业事故和失效模式之间的关系。本研究提出了QFD方法来克服这一局限性。QFD方法处理DRs之间的相关性、CRs之间的相关性、CRs与DRs之间的关系。在本文中，DRs和CRs分别陈述了职业事故和失效模式。与其他研究不同的是，本研究采用QFD方法处理职业事故与各风险准则O、S、D失效模式之间的关系。QFD方法提供了三种不同的失败等级基于直觉模糊数的VIKOR方法将三种风险标准O、S、d组合起来，得到唯一的排序。VIKOR和QFD方法采用直觉模糊数来收集专家的判断。直觉模糊数包括判断的隶属度、非隶属度和犹豫度。专家们可以很容易地使用直觉模糊数来介绍他们的观点。提出了一种基于直觉模糊集的QFD与VIKOR方法相结合的船舶风险评估方法。这项工作有助于FMEA和造船文献的风险评估，因为这些好处
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作者 |
方法 |
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Chang and Cheng (2010) |
直觉模糊决策试验与评价实验室 |
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Ekmekccedil;ioǧlu and Kutlu (2012) |
模糊层次分析法和模糊TOPSIS |
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Liu et al. (2014) |
直觉模糊混合欧氏距离算子 |
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Liu et al. (2015a) |
直觉模糊混合TOPSIS(相似于理想解的排序偏好技术) |
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Liu et al. (2015b) |
模糊层次分析法、熵值法、模糊维克尔法 |
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Vahdani et al. (2015) |
信仰结构、指标值 |
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Efe et al. (2016) |
模糊PROMETHEE(富集评价的偏好排序组织方法) |
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Tooranloo and Sadat Ayatollah (2016) |
直觉模糊指标值 |
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Wang et al. (2016) |
区间值直觉模糊集下的ANP、COPRAS |
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Mohsen and Fereshteh (2017) |
基于AHP，熵和VIKOR的Z数 |
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Efe et al. (2017) |
直觉模糊集下的线性规划、AHP和VIKOR |
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Battirola Filho et al. (2017) |
AHP, Delphi |
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Certa et al. (2017) |
ELECTRE TRI |
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Tian et al. (2018) |
模糊最佳-最差，相对熵，维柯 |
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Bian et al. (2018) |
基于D数的TOPSIS |
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Fattahi and Khalilzadeh (2018) |
多目标优化(multi - moora)和层次分析法(AHP) |
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Li et al. (2019) |
粗糙云理论和TOPSIS |
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Yazdani et al. (2019) |
模糊ANP |
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Lo et al. (2019) |
粗略的数字，最好最坏的方法，TOPSIS |
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Alrifaey et al. (2019) |
ANP, DEMATEL |
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Liu et al. (2019a) |
选择排队方法 |
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Liu et al. (2019b) |
云模型和层次TOPSIS |
本文对船舶建造过程中与失效模式相关的职业事故进行了排序。决策者利用直觉模糊数对设计需求之间的相关性、客户需求之间的相关性、各准则O、S、D之间的关系提出自己的观点。利用直觉模糊加权平均算子对每个专家的直觉模糊数进行判断集总。通过使用质量功能展开(QFD)来确定每个准则O、S和D的失效模式的优先级值。基于IFNs的方法。这些优先级值用于基于直觉模糊数的VIKOR (VIsekriterijumska optimizacija i komi -承诺no Resenje)方法中的基于标准的失效模式。在这项研究中,采用基于直觉模糊数的VIKOR方法对失效模式进行排序。文献中缺乏使用基于IFNs的QFD和VIKOR方法进行船舶建造风险评估的文献。
3.提议的方法
3.1 直觉模糊集
直觉模糊数包括隶属度（micro;），非隶属度（gamma;）和犹豫度（Pi;）。方程式(2) -(5)是使用脆数的数学运算（lambda;），两个干扰素alpha;1=（micro;alpha;1，gamma;,1）和alpha;2=(micro;alpha;2,gamma;alpha;2).
由Xu(2007)开发的IFWA算子出现在式(6)中，用于结合专家基于IFNs的判断。
3.2 质量功能部署
QFD是一种
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