基于SRCM的維修策略決策與優(yōu)化

王東升李 江張 雷

（1.中海油能源發(fā)展油建機(jī)械設(shè)備技術(shù)服務(wù)中心 天津 2.中海石油（中國）有限公司天津分公司 天津）

一、引言

自20世紀(jì)60年代以來，許多企業(yè)均采用以可靠性為中心（RCM）或類似的過程或方法開展維修策略決策與優(yōu)化（MSR）項(xiàng)目，其中一些企業(yè)取得了巨大的成功，而另外一些則沒有得到想要的效果。影響MSR項(xiàng)目成功的因素很多，重點(diǎn)關(guān)注MSR項(xiàng)目分析結(jié)果的實(shí)施，并由此建立維修策略的持續(xù)改進(jìn)流程作為完整MSR項(xiàng)目的一部分。企業(yè)相關(guān)人員對MSR項(xiàng)目分析過程和結(jié)果的認(rèn)同也是項(xiàng)目成功的關(guān)鍵因素之一，但是，如果沒有管理層的認(rèn)同和推動，MSR項(xiàng)目最終會失敗，因?yàn)镸SR項(xiàng)目成功的關(guān)鍵在于MSR項(xiàng)目分析結(jié)果的實(shí)施、反饋、測量和持續(xù)改進(jìn)。

基于 RCM（SRCM）方法的MSR項(xiàng)目實(shí)施過程，MSR項(xiàng)目分析結(jié)果的實(shí)施和如何建立維修策略持續(xù)改進(jìn)的流程。SRCM過程或方法已在全球各個行業(yè)相關(guān)項(xiàng)目中廣泛應(yīng)用并取得了巨大的成功，但和其他維修策略決策與優(yōu)化的過程或方法（包括傳統(tǒng)的RCM）一樣，需要輸出維修策略的定量結(jié)果，僅靠一次分析的結(jié)果并不能保證完全是最優(yōu)的。主要原因在于大多數(shù)企業(yè)缺乏足夠有效的數(shù)據(jù)，支持維修任務(wù)的頻率計算、識別設(shè)備的故障機(jī)理和成本影響等，這也是為什么建立維修策略的持續(xù)改進(jìn)流程與決策分析本身同等重要，應(yīng)作為完整MSR項(xiàng)目的一部分。

二、定義MSR項(xiàng)目目標(biāo)

在MSR項(xiàng)目開始之前，理解和定義項(xiàng)目目標(biāo)和關(guān)鍵績效指標(biāo)（KPI）是項(xiàng)目成功的關(guān)鍵，如果沒有切實(shí)可行的目標(biāo)，也許項(xiàng)目從技術(shù)角度上是合理的，但最終仍會失敗，因?yàn)閺囊婚_始對項(xiàng)目目標(biāo)就不了解，則項(xiàng)目范圍和努力的方向就更不會明確。例如一家新工廠，MSR項(xiàng)目的主要目標(biāo)為建立優(yōu)化預(yù)防性維修（PM）流程方法（基于供應(yīng)商預(yù)先提供的PM），則主要關(guān)注范圍應(yīng)為工廠的所有系統(tǒng)或設(shè)備。如果項(xiàng)目的主要目標(biāo)是通過設(shè)備維修維護(hù)的優(yōu)化來提高生產(chǎn)設(shè)備的可靠性和可用性，則主要關(guān)注范圍應(yīng)為工廠的生產(chǎn)系統(tǒng)或設(shè)備。MSR項(xiàng)目目標(biāo)的定義示例如下：

☆延長工廠停線/停機(jī)檢修間隔

☆關(guān)注關(guān)鍵設(shè)備的預(yù)防性維修和其主要的失效機(jī)理

☆加強(qiáng)基于狀態(tài)的維修計劃

☆識別不必要的預(yù)防性維修任務(wù)

☆降低或消除重大故障的可能性

☆降低維修維護(hù)費(fèi)用

☆提升設(shè)備可用性和可靠性

☆提升現(xiàn)有EAM/CMMS系統(tǒng)使用

有了明確的項(xiàng)目目標(biāo)后，然后定義相應(yīng)的KPI指標(biāo)，典型的KPI指標(biāo)應(yīng)包括定性和定量的指標(biāo)，例如MSR項(xiàng)目輸出的PM任務(wù)數(shù)量與現(xiàn)有的PM任務(wù)數(shù)量對比等。

三、SRCM分析流程

SRCM是由RCM發(fā)展過來的，基于設(shè)備的可靠性分析和維修歷史決策，確定設(shè)備的維修策略，其最顯著的特點(diǎn)是能夠顯著的降低人工投入。SRCM分析流程重點(diǎn)關(guān)注與系統(tǒng)功能相關(guān)的部件的功能和可靠性分析，重點(diǎn)關(guān)注于關(guān)鍵設(shè)備，以便進(jìn)一步分析如何避免關(guān)鍵部件故障。維修策略任務(wù)則首先基于功能，維修策略任務(wù)的優(yōu)化則基于經(jīng)驗(yàn)和潛在的部件故障。設(shè)備的維修歷史分析決策，和維修部門以及操作運(yùn)行部門相關(guān)人員的共同討論對MSR項(xiàng)目的成功非常重要。SRCM分析流程如圖1所示。在SRCM分析流程中，數(shù)據(jù)收集的主要內(nèi)容包括：

☆系統(tǒng)描述

☆工藝流程及描述

☆系統(tǒng)分布圖（控制回路、電機(jī)控制等）

☆系統(tǒng)安全分析要求

☆裝置運(yùn)行與報警系統(tǒng)

☆設(shè)備臺帳

☆糾正性與預(yù)防性維修歷史記錄

☆預(yù)測性維修歷史記錄

☆設(shè)備供應(yīng)商提供的圖紙和手冊

識別關(guān)鍵系統(tǒng)和和其功能對裝置的安全運(yùn)行是必須的，然后根據(jù)相應(yīng)的關(guān)鍵性判斷標(biāo)準(zhǔn)識別每項(xiàng)系統(tǒng)功能所關(guān)聯(lián)的設(shè)備。在SRCM分析流程中，關(guān)鍵性分析主要采用故障模式影響分析FMEA方法，基于相應(yīng)的關(guān)鍵性矩陣來識別關(guān)鍵的設(shè)備，針對一個裝置，一般30%～40%的設(shè)備是關(guān)鍵設(shè)備。SRCM分析過程允許列出某個部件的多個故障模式，但只識別主要的影響。如果某個部件是關(guān)鍵的，則應(yīng)識別出合適的故障原因和PM任務(wù)，如果為非關(guān)鍵的則需進(jìn)行非關(guān)鍵性分析。

圖1 SRCM分析流程

關(guān)鍵設(shè)備的任務(wù)選擇采用邏輯決斷的分析方法。邏輯決斷圖如圖2所示，針對關(guān)鍵的部件，主要的故障原因通過故障歷史、經(jīng)驗(yàn)和判斷來識別。針對每一項(xiàng)故障原因，都應(yīng)采用邏輯決斷樹的方法來進(jìn)行任務(wù)的選擇，首先選擇PDM/CMB任務(wù)，其次選擇基于時間的維修任務(wù)。如果某一故障原因沒有相應(yīng)的維修活動來預(yù)防，故障后果也不能減輕或降低，則應(yīng)選擇修改設(shè)計來降低關(guān)鍵性等級。如果某一故障不能通過任何維修任務(wù)來預(yù)防，但其后果可接受，則應(yīng)識別其是否為隱蔽故障。針對隱蔽故障，則應(yīng)選取相應(yīng)的功能檢查任務(wù)，例如功能測試等。

非關(guān)鍵性分析評估提供基于成本視角評估非關(guān)鍵零部件的流程方法。在非關(guān)鍵評估分析中，利用幾個問題來確定采取預(yù)防維修任務(wù)的成本與運(yùn)行至失效的成本對比。如果所有的問題均回答為否，則該部件采取運(yùn)行至失效的維修策略。如表1所示。

在關(guān)鍵和非關(guān)鍵分析過程中，需要決策工廠的糾正性維修歷史數(shù)據(jù)，需要和裝置的運(yùn)行人員和維修人員討論以獲取相關(guān)部件的性能和維修相關(guān)的其它數(shù)據(jù)。

任務(wù)比較分析的數(shù)據(jù)來源包括現(xiàn)有的PM任務(wù)數(shù)據(jù)，關(guān)鍵性分析和非關(guān)鍵性分析輸出的任務(wù)數(shù)據(jù)，目的在于：

☆添加新的預(yù)防性維修任務(wù)

圖2 關(guān)鍵設(shè)備任務(wù)選擇邏輯決斷樹

表1 非關(guān)鍵性分析評估問題

☆基于關(guān)鍵與非關(guān)鍵性分析保留、修改或刪除現(xiàn)有的預(yù)防性維修任務(wù)

☆識別現(xiàn)有的多余預(yù)防性維修任務(wù)

四、項(xiàng)目組成員構(gòu)成

執(zhí)行SRCM分析需要裝置相關(guān)人員與分析者或推動者的共同努力合作，這也是SRCM分析項(xiàng)目成功的最關(guān)鍵因素之一。裝置相關(guān)人員包括各工種維修人員、工程師和操作運(yùn)行人員，也包括負(fù)責(zé)該項(xiàng)目的項(xiàng)目成員，項(xiàng)目組成員為SRCM分析項(xiàng)目中投入的主要的人力資源，也稱為核心項(xiàng)目組成員。

核心項(xiàng)目組成員一般由工程部門、運(yùn)行部門和維修部門中的代表組成，其應(yīng)有權(quán)決定維修任務(wù)的修改和執(zhí)行，核心項(xiàng)目組應(yīng)熟知對特定系統(tǒng)最了解的相關(guān)人員，并確保其參與到相應(yīng)的分析過程中來。

五、MSR結(jié)果實(shí)施

圖3展示了MSR項(xiàng)目的結(jié)果如何實(shí)施及如何實(shí)現(xiàn)持續(xù)更新。這部分是MSR項(xiàng)目中最困難的部分，根本原因在于企業(yè)或相關(guān)成員對MSR的結(jié)果是否認(rèn)同，是否有足夠的人力資源或技術(shù)手段。如果不能處理好這兩個方面，則MSR項(xiàng)目必定會失敗，典型的失敗起源于：

☆維修任務(wù)建議沒有實(shí)施或者只有小部分實(shí)施

☆實(shí)施的時間很短，不足以支持項(xiàng)目的成功

六、持續(xù)優(yōu)化

MSR分析結(jié)果實(shí)施之初，就需要建立持續(xù)改進(jìn)的方法流程，目的在于基于企業(yè)的預(yù)防性維修和糾正性維修歷史、技改、行業(yè)經(jīng)驗(yàn)等實(shí)現(xiàn)維修策略的持續(xù)優(yōu)化。圖4給出了基于CMMS/EAM系統(tǒng)建議的持續(xù)優(yōu)化流程。

圖3 MSR項(xiàng)目結(jié)果實(shí)施

維修任務(wù)的變更受幾種因素的影響，當(dāng)如下因素變更時則應(yīng)重新進(jìn)行評估分析：

圖4 基于CMMS/EAM系統(tǒng)的持續(xù)優(yōu)化流程

☆技改或者設(shè)計變更

☆新的PDM技術(shù)

☆對嚴(yán)重的設(shè)備故障進(jìn)行根本原因分析

☆設(shè)備制造商的技術(shù)手冊變更

表2 關(guān)鍵性評估標(biāo)準(zhǔn)

每年度應(yīng)對如下因素進(jìn)行決策分析：

☆糾正性維修歷史

☆預(yù)防性維修歷史

七、海上平臺桁架式吊機(jī)SRCM分析主要結(jié)果

本項(xiàng)目的范圍及目標(biāo)為通過對某海洋平臺吊機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)開展SRCM分析評估，規(guī)范完善維修策略，制定預(yù)防性維修計劃任務(wù)并上載至Maximo系統(tǒng)實(shí)施，同時建立維修策略持續(xù)優(yōu)化流程。關(guān)鍵性評估標(biāo)準(zhǔn)見表2。

依據(jù)關(guān)鍵性評估標(biāo)準(zhǔn)，故障模式關(guān)鍵等級分析結(jié)果見圖5。

通過SRCM分析輸出的預(yù)防性維修計劃任務(wù)數(shù)量見圖6。

通過SRCM分析識別出的修改設(shè)計數(shù)量見圖7。

圖5 故障模式關(guān)鍵等級分析

八、結(jié)論

眾多MSR項(xiàng)目成功的經(jīng)驗(yàn)表明，項(xiàng)目成功的關(guān)鍵在于SRCM分析結(jié)果的實(shí)施和建立持續(xù)優(yōu)化的工作流程。同時，也應(yīng)該意識到，成功的MSR項(xiàng)目會對裝置的許多方面產(chǎn)生有益的影響，如流程、軟件和人員等，因此，管理層人員的持續(xù)推動，明確且切實(shí)可行的項(xiàng)目目標(biāo)和外聘的咨詢服務(wù)對項(xiàng)目的成功同樣重要。

圖6 預(yù)防性維修計劃任務(wù)數(shù)量

圖7 修改設(shè)計數(shù)量