海洋平臺設(shè)備設(shè)施完整性管理體系建立

唐 洋

（西南石油大學(xué)機電工程學(xué)院，四川成都 610500）

1 海洋平臺設(shè)備設(shè)施應(yīng)用現(xiàn)狀分析

海洋平臺作為海上油氣鉆采的載體，所分布的設(shè)備設(shè)施種類繁多，大致可分為靜設(shè)備、動設(shè)備和儀器儀表3大類。海洋平臺設(shè)備設(shè)施的載體、工況及環(huán)境與陸地不同，同時其在應(yīng)用方面也有一定區(qū)別，主要包括5點。

（1）環(huán)境工況惡劣。海洋平臺設(shè)備設(shè)施要經(jīng)受寒冷、炎熱、雨雪等惡劣天氣的影響，同時海洋環(huán)境有別于陸相環(huán)境，存在海水、潮氣和鹽霧等惡劣環(huán)境工況。海洋平臺設(shè)備設(shè)施長期處于上述環(huán)境及工況下，會出現(xiàn)嚴重的電化學(xué)腐蝕，存在許多的安全隱患。

（2）維修基礎(chǔ)數(shù)據(jù)收集及處理難度大。由于作業(yè)過程中設(shè)備設(shè)施會根據(jù)工藝的要求頻繁開停機，且多數(shù)關(guān)鍵設(shè)備設(shè)施具有備用設(shè)備，則會出現(xiàn)設(shè)備設(shè)施存在運行不均衡、使用不連續(xù)、使用頻率不一的現(xiàn)象（作業(yè)時，滿負荷甚至超負荷運行；不作業(yè)時可能長時間閑置），導(dǎo)致故障數(shù)據(jù)、狀態(tài)數(shù)據(jù)和維修數(shù)據(jù)收集難度增高，進而影響設(shè)備設(shè)施維修管理決策。

（3）風險管控要求高。海洋平臺是海上油氣生產(chǎn)的載體，特點是空間狹小、設(shè)備密集、人員集中等，一旦發(fā)生事故將會造成多方面的影響（安全影響、環(huán)境影響、經(jīng)濟性影響等），因此對于海洋平臺設(shè)備設(shè)施的應(yīng)用和管理規(guī)范等都有更高的要求。

（4）維護難度大且成本高。海洋平臺上設(shè)備設(shè)施的維修方式與陸地存在較大的差異，如固定式平臺，由于物資運輸困難，設(shè)備不能實施定期返廠大修；而對于可移動平臺，整體回港檢修周期很長，經(jīng)濟成本高，所以絕大多數(shù)設(shè)備檢修工作依然在平臺上進行。若平臺設(shè)備設(shè)施發(fā)生較嚴重的功能性故障，自修無法恢復(fù)，則需按照公司的 HSE（Health，Safety，Environment，健康、安全、環(huán)境）規(guī)范，向上級機務(wù)部門申報是否進行錨修或廠修。

（5）維修技術(shù)和管理體系落后。我國海洋平臺設(shè)備已歷經(jīng)了事后維修、定期維修和狀態(tài)維修等發(fā)展階段，引入了MAXIMO和SAP（System Applications and Products，系統(tǒng)應(yīng)用和生產(chǎn)軟件）等國外先進設(shè)備資產(chǎn)管理系統(tǒng)，在降低設(shè)備故障、控制事故風險和減少維護成本等方面取得了一定成效。但是對于設(shè)備設(shè)施維修決策、維修優(yōu)化、風險評價和風險管控等，缺乏系統(tǒng)、針對性強的技術(shù)和體系作指導(dǎo)。

2 海洋平臺設(shè)備設(shè)施管理現(xiàn)有問題分析

由于作業(yè)環(huán)境的特殊性和平臺結(jié)構(gòu)及工作狀態(tài)不同，平臺上設(shè)備設(shè)施的維修方式和管理需求與陸地石油裝備存在較大的差異。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，我國海洋平臺設(shè)備維修與管理過程中存在5方面問題。

（1）在海洋平臺設(shè)備設(shè)施維修管理中，尚未找到或形成一套系統(tǒng)、成熟的體系，且海洋平臺設(shè)備設(shè)施維修管理的認可度低、重視度低、投入量少和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)薄弱，導(dǎo)致國外先進技術(shù)無法使用，國內(nèi)相關(guān)技術(shù)及理論發(fā)展緩慢。

（2）在維修實施過程中，未根據(jù)產(chǎn)品的不同重要度來進行分類，導(dǎo)致維修資源分配不合理，對于非關(guān)鍵性設(shè)備維修過度，致使維修資源浪費，而對關(guān)鍵設(shè)備卻出現(xiàn)維修不足，造成安全隱患。

（3）對設(shè)備故障模式、故障原因及影響缺乏認識，尤其是對隱蔽性故障及多重故障模式缺乏認識，從而對設(shè)備設(shè)施在生產(chǎn)過程的風險識別及分析不準確，從而不能及時地對重大事故風險進行預(yù)防。

（4）在設(shè)備設(shè)施運行過程中，部分子系統(tǒng)、設(shè)備或單元僅采用了單一監(jiān)測手段，并未從多個狀態(tài)特征量考慮和分析，導(dǎo)致設(shè)備設(shè)施運行狀態(tài)評價不準甚至誤判，造成對健康設(shè)備進行拆修，不僅增加了維修費用，還會降低設(shè)備本身的可靠性。

（5）設(shè)備設(shè)施維修決策過程中，多是根據(jù)經(jīng)驗進行判斷，缺乏科學(xué)的決策理論與方法，尤其是對于設(shè)備維修間隔期的確定，僅參考同類設(shè)備的技術(shù)要求和標準，未根據(jù)其歷史故障分布規(guī)律、故障模式及影響分析等，建立數(shù)學(xué)模型來優(yōu)化設(shè)備維修間隔期。

3 海洋平臺設(shè)備設(shè)施的資產(chǎn)完整性管理體系核心技術(shù)分析

海洋平臺設(shè)備，尤其是設(shè)備設(shè)施，與管道、站場設(shè)備和井筒等存在較大區(qū)別，主要表現(xiàn)為平臺設(shè)備設(shè)施數(shù)目眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)指標高、故障模式多樣和維修難度高等特點，現(xiàn)有的完整性管理技術(shù)不能直接應(yīng)用于海洋平臺設(shè)備設(shè)施。因此，為實現(xiàn)設(shè)備設(shè)施分級管理，優(yōu)化維修策略，提高設(shè)備管理水平及工作效率；在保證生產(chǎn)安全的前提下，減少停機時間，節(jié)省維修費用，最大程度地提高效益；基于風險的分析與評價，降低高風險事故發(fā)生的概率，在參照現(xiàn)有的AIM技術(shù)體系，建立了基于RCM（Reliability Centered Maintenance，以可靠性為中心的維修）的海洋平臺設(shè)備設(shè)施完整性管理體系。分析流程見圖1。

基于RCM的海洋平臺設(shè)備設(shè)施完整性管理體系，主要包括7步內(nèi)容及關(guān)鍵技術(shù)。

（1）數(shù)據(jù)收集與信息管理。在海洋平臺設(shè)備設(shè)施的整個生命周期中，需要收集和保存各種數(shù)據(jù)，包括設(shè)計圖紙、制造文件、安裝記錄、維修保養(yǎng)記錄、事故記錄、法定檢驗報告、評估報告等。同時，規(guī)范設(shè)備設(shè)施完整性管理相關(guān)的信息記錄和數(shù)據(jù)管理，從而確保完整性管理有關(guān)人員能夠獲得分析所需相關(guān)數(shù)據(jù)，滿足設(shè)備設(shè)施發(fā)證、檢驗機構(gòu)的相應(yīng)要求，為設(shè)備設(shè)施全生命周期的管理和持續(xù)改進提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息。

圖1 海洋平臺設(shè)備設(shè)施完整性管理流程

（2）重要功能產(chǎn)品識別。設(shè)備分類及重要功能產(chǎn)品識別是維修決策、風險評價及完整性評價的基礎(chǔ)。由于系統(tǒng)或設(shè)備的復(fù)雜結(jié)構(gòu)層次，所包含的產(chǎn)品種類繁多，為了合理分配有限的維修資源，更大程度地保證系統(tǒng)或設(shè)備的可靠性，因此，需根據(jù)風險及重要度，對系統(tǒng)或設(shè)備進行劃分；再結(jié)合產(chǎn)品不同的風險等級及重要度級別，對其制定出合理的維修策略。同時，科學(xué)、準確地確定重要功能產(chǎn)品，將有助于對設(shè)備故障風險識別與評價，以及系統(tǒng)及設(shè)備的運行狀態(tài)評價及預(yù)測，且在一定程度可降低分析成本和分析冗余。

（3）制定維修大綱。維修大綱是根據(jù)設(shè)備設(shè)施可靠性、任務(wù)性和經(jīng)濟性的要求做出的維修工作安排，是設(shè)備全生命周期管理中的重要內(nèi)容。維修大綱包括維修工作的對象、工作類型、間隔期及維修級別等?；赗CM分析，可確定產(chǎn)品的工作類型，并引入數(shù)學(xué)模型對間隔期進行優(yōu)化，同時結(jié)合設(shè)備設(shè)施現(xiàn)有的維修體制及方法，綜合分析制定出維修大綱?？茖W(xué)的維修大綱將有助于合理分配維修資源，降低設(shè)備生命周期內(nèi)的維護成本，即時實施維修措施，從而保證設(shè)備設(shè)施持續(xù)安全、經(jīng)濟地運行。

（4）風險分析。設(shè)備故障風險分析是指識別出對設(shè)備安全運行有不利影響的故障模式，評價故障模式發(fā)生的可能性和后果大小，量化故障模式的風險水平，并提出風險管控措施的整個過程。設(shè)備風險評價的主要對象是重要功能產(chǎn)品，這樣可以保證分析的效率和成本。風險評價工作是開展設(shè)備完整性管理的核心環(huán)節(jié)，可以確定出高風險的故障模式，從而明確出高風險的零部件、子系統(tǒng)及系統(tǒng)或設(shè)備，從而有利于實現(xiàn)對風險有針對性的管控，并為后續(xù)設(shè)備運行狀態(tài)的評價及預(yù)測提供支持。

（5）完整性評價。完整性評價是海洋平臺設(shè)備設(shè)施完整性管理的核心步驟，它是通過現(xiàn)有的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)挖據(jù)、數(shù)據(jù)分析等手段獲取設(shè)備歷史信息、運行狀態(tài)信息等，從而對設(shè)備設(shè)施完整性進行評估，即明確設(shè)備設(shè)施當前的健康狀態(tài)和將來健康運行的能力。因此，海洋平臺設(shè)備設(shè)施完整性評價分為兩部分內(nèi)容，一是設(shè)備運行狀態(tài)的識別與評價；二是設(shè)備運行狀態(tài)預(yù)測或剩余壽命估計。完整性評價結(jié)果可為高風險設(shè)備設(shè)施的狀態(tài)維修提供理論依據(jù)，以降低設(shè)備設(shè)施運行風險和提高可靠性，并控制設(shè)備設(shè)施的維護成本。

（6）維修策略優(yōu)化。檢測與維修是設(shè)備設(shè)施全生命周期內(nèi)保證其持續(xù)安全運行的直接手段?；赗CM的維修策略制定主要是針對不同的故障模式及故障影響（隱蔽性故障，安全性、任務(wù)性和經(jīng)濟性影響等），確定出相應(yīng)的維檢修方法和維檢修執(zhí)行時機。然而，設(shè)備設(shè)施的維修策略及維修大綱不是固定不變的，為了保證期可靠性和經(jīng)濟性的運行，需要根據(jù)設(shè)備設(shè)施高風險故障模式的變化和完整性評價結(jié)果的不同而不斷調(diào)整，即維修策略或維修大綱的動態(tài)優(yōu)化。

（7）效能評估。海洋石油企業(yè)對海洋平臺設(shè)備設(shè)施完整性管理的績效評測，即為效能評估，包括完整性管理目標的完成程度、維修計劃完成情況、設(shè)備效率的提升比例、設(shè)備投入產(chǎn)出比、完整性管理有效性等。通過對績效的綜合評價，發(fā)現(xiàn)完整性管理過程中的短板，明確改進方向，從而促進各級單位、人員按照完整性管理的要求開展各項活動，不斷提高設(shè)備設(shè)施完整性管理的有效性和時效性，最終實現(xiàn)設(shè)備設(shè)施的性能、維修成本、運行風險達到最佳的平衡。

4 海洋平臺設(shè)備設(shè)施AIM體系框架建立

結(jié)合現(xiàn)有的AIM體系和設(shè)備設(shè)施管理需求，構(gòu)建了海洋平臺設(shè)備設(shè)施完整性管理體系框架，包括文件體系、標準體系、數(shù)據(jù)庫和管理平臺，如圖2所示。設(shè)備設(shè)施文件體系及標準體系的編制使作業(yè)程序規(guī)范化、標準化、對同一作業(yè)即使不同的人實施也會得到同樣的結(jié)果，減少人為因素的影響。數(shù)據(jù)庫的建立將為完整性管理關(guān)鍵技術(shù)的實施提供數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)不斷更新?；陲L險的設(shè)備設(shè)施完整性管理平臺，采用定量分析的模型及方法，將提升設(shè)備設(shè)施資產(chǎn)管理水平，以達到世界先進的完整性管理水平的目標。

利用成熟的計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，實現(xiàn)了設(shè)備設(shè)施完整性管理體系的文件體系、標準體系、數(shù)據(jù)庫和管理平臺程序化、模塊化，將有助于設(shè)備設(shè)施完整性管理各項技術(shù)的實施，從而實現(xiàn)真正意義上設(shè)備設(shè)施全生命周期的管理。同時，海洋平臺設(shè)備設(shè)施完整性管理體系，將有效管理設(shè)備設(shè)施的維修計劃、工作流程及工作程序文件；掌握設(shè)備設(shè)施及部件的故障模式、故障原因及影響；識別設(shè)備設(shè)施工作運行中的風險，并制定管控措施，將設(shè)備設(shè)施風險控制在標準范圍內(nèi)；運用科學(xué)的檢測、監(jiān)控技術(shù)對設(shè)備設(shè)施的完整性進行評估，判別設(shè)備設(shè)施的工作狀況，并做出處理、決策和反饋，預(yù)防重大事故發(fā)生，降低維檢修成本。實施海洋平臺設(shè)備設(shè)施完整性管理，可以使設(shè)備管理者對設(shè)備設(shè)施各部件實現(xiàn)分級管理，優(yōu)化維修策略，提高設(shè)備設(shè)施的可靠性；減少安全事故的發(fā)生，實現(xiàn)設(shè)備設(shè)施的本質(zhì)安全；節(jié)省維修費用，提高設(shè)備設(shè)施管理水平及工作效率。

圖2 海洋平臺設(shè)備設(shè)施AIM體系

5 結(jié)論

隨著AIM相關(guān)法規(guī)、標準的頒布，實施AIM技術(shù)是全球高風險生產(chǎn)企業(yè)的設(shè)備資產(chǎn)管理發(fā)展的趨勢，對于石油、化工等高風險行業(yè)來說更是勢在必行，這將是保證安全生產(chǎn)和保護資源與環(huán)境、保障可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略實施，也將帶來明顯的經(jīng)濟效益和社會效益。雖然國內(nèi)只是結(jié)合國外現(xiàn)有AIM技術(shù)RBI（Risk-Based Inspection，基于風險的檢測），RCM，SIL（Safety Integrity Level，安全完整性等級）和商業(yè)軟件等，提出一些實施和應(yīng)用設(shè)備完整性管理的構(gòu)想和建議，且主要是針對管道、海管、儲罐等靜設(shè)備，但并未開展相關(guān)的理論和技術(shù)研究，未掌握核心關(guān)鍵技術(shù)。同時，我國對于海洋平臺設(shè)備設(shè)施完整性管理的理論研究和工程應(yīng)用還處于萌芽狀態(tài)，當前應(yīng)用和管理存在較多問題，相關(guān)的標準和法規(guī)等還比較缺乏。因此，在現(xiàn)有設(shè)備管理體系及技術(shù)不能完全適應(yīng)企業(yè)生產(chǎn)發(fā)展需求的情況下，建立了針對具有高技術(shù)、高風險、高成本的海洋平臺設(shè)備設(shè)施完整性管理體系，形成了一種閉環(huán)、系統(tǒng)性的管理模式，具有4個特點。

（1）系統(tǒng)性。設(shè)備設(shè)施完整性管理方法的7步循環(huán)內(nèi)容相互依存又具有獨立性，形成一個有機整體。

（2）全面性。從數(shù)據(jù)采集到風險評價，從完整性評價到效能評價，完整性管理工作涵蓋保障設(shè)備設(shè)施安全平穩(wěn)運行的各個方面，風險管理貫穿始終。

（3）預(yù)防性。事前預(yù)防、持續(xù)改進，有計劃地進行檢測、維護、維修與評價工作，對平臺設(shè)備設(shè)施風險和運行狀態(tài)預(yù)先掌控。

（4）先進性。重要度評價、維修決策、風險評價和狀態(tài)評價等模型及方法建立，提高了海洋平臺設(shè)備設(shè)施完整性管理方法的科學(xué)性及實用性。

海洋平臺設(shè)備設(shè)施AIM體系可與企業(yè)現(xiàn)行的HSE，ISO 9001，ISO 14000和ISO 55000等管理標準相融合，更加完善企業(yè)設(shè)備資產(chǎn)的管理，全面提高企業(yè)整體管理水平。實施海洋平臺設(shè)備設(shè)施AIM體系將實現(xiàn)安全生產(chǎn)管理由經(jīng)驗型向科學(xué)型轉(zhuǎn)變，把企業(yè)安全生產(chǎn)和增強競爭力的手段，建立在科學(xué)理論基礎(chǔ)之上，并制定出科學(xué)有效的方法使設(shè)備設(shè)施維修的工作總量減少、維修費用降低，杜絕重大事故，降低一般事故的發(fā)生概率，從而確保設(shè)備設(shè)施運行時的安全、環(huán)保、節(jié)能、降耗、高效。