以可靠性為中心的維修RCM技術(shù)淺析

鄭晶磊

(中國(guó)石化滄州分公司，河北滄州 061000)

1 維修模式的背景及發(fā)展

1.1 背景

石油化工企業(yè)設(shè)備檢維修模式經(jīng)歷了故障維修、定期預(yù)防性檢修逐步向狀態(tài)檢修、預(yù)知檢修發(fā)展，作為設(shè)備管理的主要內(nèi)容，設(shè)備檢維修管理也從被動(dòng)維修到主動(dòng)維修轉(zhuǎn)變，但是多年以來(lái)系統(tǒng)性的設(shè)備維修管理仍然沒(méi)有解決何時(shí)修、為什么修、修什么和如何修等檢維修策略推導(dǎo)和決策評(píng)價(jià)問(wèn)題。當(dāng)前以預(yù)知維修技術(shù)和可靠性為中心的維修(RCM)管理技術(shù)日臻完善，在發(fā)達(dá)國(guó)家電力、化工、航空、軍工等系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用，并逐漸成熟，在石化系統(tǒng)成為構(gòu)建設(shè)備完整性管理的重要技術(shù)支撐，而國(guó)內(nèi)主流的石油化工企業(yè)仍然還是以負(fù)責(zé)人的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)為主要的決策手段。在當(dāng)前原油劣質(zhì)化逐步加劇的趨勢(shì)下安全環(huán)保壓力爆炸式的增長(zhǎng)，我們現(xiàn)有的設(shè)備管理模式已經(jīng)不能滿足后設(shè)備長(zhǎng)周期高效安全環(huán)保穩(wěn)定運(yùn)行的要求。

1.2 維修模式的發(fā)展

1.2.1事后維修

我國(guó)煉化企業(yè)起步階段對(duì)設(shè)備的維修一般采用日常清潔、潤(rùn)滑、定時(shí)檢修等技術(shù)，當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障后才進(jìn)行維修，并且修理過(guò)程僅限于恢復(fù)原來(lái)的功能，它是一種以故障為主的被動(dòng)式設(shè)備維護(hù)管理方式。這種維護(hù)方式為了應(yīng)對(duì)故障，一般需要維持大量備件庫(kù)存，同時(shí)需要維護(hù)人員對(duì)所有設(shè)備故障做出及時(shí)反應(yīng)，降低了設(shè)備利用率，其在非重要性設(shè)備和設(shè)備停運(yùn)對(duì)裝置無(wú)影響的設(shè)備維修中仍有應(yīng)用。

1.2.2計(jì)劃?rùn)z修加搶修模式

隨著煉化企業(yè)裝置規(guī)模的擴(kuò)大，半自動(dòng)、自動(dòng)化設(shè)備被應(yīng)用到企業(yè)的生產(chǎn)過(guò)程中。此時(shí)，設(shè)備故障造成的停機(jī)損失增大，事后維修方式很難適應(yīng)企業(yè)的發(fā)展，企業(yè)開(kāi)始開(kāi)展計(jì)劃維護(hù)(預(yù)防性維修)工作。該維護(hù)方式通過(guò)對(duì)設(shè)備進(jìn)行日常檢查、事先處理異常情況，對(duì)重要設(shè)備制定年度或隨檢修周期的維護(hù)計(jì)劃，在一定程度上延長(zhǎng)了設(shè)備的使用壽命，降低了設(shè)備故障率，提高了設(shè)備的可靠性。

1.2.3基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)的狀態(tài)檢修、計(jì)劃?rùn)z修加故障事后搶修模式

隨著狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷技術(shù)的發(fā)展，該技術(shù)開(kāi)始應(yīng)用在設(shè)備不停機(jī)的情況下，對(duì)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，如有異常則分析診斷異常的原因、部位、嚴(yán)重程度，預(yù)測(cè)其未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)，并提出針對(duì)性的操作和維修建議。它包括裝備的運(yùn)行狀態(tài)和工況監(jiān)測(cè)、故障診斷、狀態(tài)預(yù)測(cè)、維修決策、操作優(yōu)化、指導(dǎo)改進(jìn)設(shè)備及其設(shè)計(jì)等內(nèi)容，是逐步改進(jìn)的設(shè)備維修方式。隨著煉化裝置的負(fù)責(zé)化和規(guī)?；?，逐步形成了基于狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷為基礎(chǔ)的狀態(tài)檢修+計(jì)劃?rùn)z修+故障事后搶修的模式。

1.2.4以可靠性為中心的維修模式

中國(guó)石化茂名石化最先開(kāi)始以可靠性為中心的維修(RCM)研究，對(duì)其轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備進(jìn)行了基于配件壽命的預(yù)知性維修工作。近些年武漢石化、濟(jì)南煉化開(kāi)始進(jìn)行設(shè)備的完整性管理探討，燕山石化積極開(kāi)展預(yù)知性維修系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，其設(shè)備維修的本質(zhì)也是采用了RCM的原理。

2 煉化企業(yè)動(dòng)設(shè)備維修管理的不足

2.1 設(shè)備前期管理不足，對(duì)設(shè)備正常維護(hù)維修帶來(lái)很大影響

從圖1可看出，由于設(shè)備設(shè)計(jì)缺陷和設(shè)備制造質(zhì)量問(wèn)題造成的非計(jì)劃停工事件也占有相當(dāng)大的比例，而我們目前的設(shè)備管理大多數(shù)只停留在使用階段，前期管理嚴(yán)重不足。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)管理觀念淡薄，維修目標(biāo)不明確

目前中國(guó)石化轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的重要性等級(jí)仍按照傳統(tǒng)的關(guān)鍵、重要、一般設(shè)備進(jìn)行設(shè)備分級(jí)，分為ABC三類設(shè)備，沒(méi)有結(jié)合煉化企業(yè)的特點(diǎn)，按照機(jī)泵設(shè)備在流程中的重要性和故障帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分級(jí)。因此在制定維修策略的時(shí)候，容易出現(xiàn)維修不足和維修過(guò)剩的情況。各個(gè)企業(yè)對(duì)設(shè)備的維修管理仍依賴個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和設(shè)備的重要性，還不能系統(tǒng)地考慮壽命周期內(nèi)相關(guān)的工作，維修模式較為單一。設(shè)備維護(hù)工作的目標(biāo)不夠明確，企業(yè)沒(méi)有對(duì)設(shè)備維護(hù)的工作進(jìn)行合理有效的組織，維護(hù)工作雜亂。

圖1 2010-2015年非計(jì)劃停工情況統(tǒng)計(jì)

2.3 預(yù)防性維護(hù)工作不到位，修舊利廢缺乏動(dòng)力

大部分企業(yè)已開(kāi)展機(jī)泵預(yù)防性檢修工作，但其無(wú)系統(tǒng)的方法和指導(dǎo)思路，沒(méi)有智能化和大數(shù)據(jù)的支撐，設(shè)備突發(fā)故障仍然存在，維修過(guò)剩和維修不足的現(xiàn)象普遍存在。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，一般采取被動(dòng)的事后維修方式進(jìn)行處理，缺乏對(duì)設(shè)備失效過(guò)程的研究。檢修改制企業(yè)修舊利廢動(dòng)力不足，預(yù)防性維修缺少動(dòng)力，改制單位由于保運(yùn)費(fèi)滯漲問(wèn)題，職工待遇與母體企業(yè)相比相對(duì)較差，歸屬感不強(qiáng)，專業(yè)技術(shù)人才流失嚴(yán)重，電儀整體剝離的企業(yè)，電儀專業(yè)管理人員嚴(yán)重不足，母體電儀依賴改制企業(yè)的情況愈發(fā)嚴(yán)重。電儀改制以后，以換代修現(xiàn)象嚴(yán)重，修舊利廢觀念淡漠。

2.4 狀態(tài)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不健全，設(shè)備故障分析缺少有效數(shù)據(jù)支撐

設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)落后，設(shè)備維護(hù)的自動(dòng)化水平低，不足以支撐設(shè)備狀態(tài)檢修的體系，較依賴于人的經(jīng)驗(yàn)和判斷。調(diào)研企業(yè)雖然引入了機(jī)泵狀態(tài)檢測(cè)系統(tǒng)，但部分?jǐn)?shù)據(jù)收集仍然為操作工人手動(dòng)測(cè)量輸入，存在較大的不確定性，同時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)控存在盲區(qū)，不能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性。相比先進(jìn)的無(wú)線泵群監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，存在較大的差異。

2.5 過(guò)修現(xiàn)象普遍存在

配件提報(bào)不準(zhǔn)確，配件儲(chǔ)備不合理。企業(yè)內(nèi)部沒(méi)有對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備按照風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行分級(jí)管理，仍按照設(shè)備重要性選擇維修方式，維護(hù)過(guò)?；蚓S護(hù)不足的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，從而造成設(shè)備維護(hù)成本較高。通過(guò)對(duì)企業(yè)維修費(fèi)用調(diào)研可以看出，轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備的維修費(fèi)用占總修理費(fèi)用較高的份額。

3 RCM理論維修方式努力方向

3.1 RCM的定義

以可靠性為中心的維修(Reliability Centered Maintenance，簡(jiǎn)稱“RCM”)，最初來(lái)自美國(guó)空軍的可靠性維修大綱，經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，已經(jīng)形成了完整的設(shè)備維修管理方法體系。它是目前國(guó)際上流行的、用以確定設(shè)備預(yù)防性維修工作、優(yōu)化維修制度的一種系統(tǒng)工程方法。

3.2 RCM的技術(shù)特點(diǎn)

RCM技術(shù)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品的故障規(guī)律是不同的，應(yīng)采取不同方式控制維修工作時(shí)機(jī)。有耗損性故障規(guī)律的產(chǎn)品適宜定時(shí)拆修或更換，以預(yù)防功能故障或引起多重故障；對(duì)于無(wú)耗損性故障規(guī)律的產(chǎn)品，定時(shí)拆修或更換常常是有害無(wú)益，更適宜于通過(guò)檢查、監(jiān)控，視情進(jìn)行維修。

潛在的失效模式及后果分析(Failure Mode and Effects Analysis,簡(jiǎn)記為FMEA),是“事前的預(yù)防措施”，F(xiàn)MEA開(kāi)始于產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造過(guò)程開(kāi)發(fā)活動(dòng)之前，并指導(dǎo)貫穿實(shí)施于整個(gè)產(chǎn)品周期。進(jìn)行分析分析系統(tǒng)中每一產(chǎn)品所有可能產(chǎn)生的故障模式及其對(duì)系統(tǒng)造成的所有可能影響,并按每一個(gè)故障模式的嚴(yán)重程度,檢測(cè)難易程度以及發(fā)生頻度予以分類的一種歸納分析方法，對(duì)構(gòu)成產(chǎn)品的子系統(tǒng)、零件，對(duì)構(gòu)成過(guò)程的各個(gè)工序逐一進(jìn)行分析，找出所有潛在的失效模式，并分析其可能的后果，從而預(yù)先采取必要的措施，以提高設(shè)備質(zhì)量和可靠性的一種系統(tǒng)化的活動(dòng)。

3.3 RCM技術(shù)的實(shí)施

RCM的實(shí)施圍繞下列7大問(wèn)題開(kāi)展：

a)設(shè)備所要達(dá)到的預(yù)定功能，以及相對(duì)應(yīng)的性能指標(biāo)？

b)裝置為什么無(wú)法完成其預(yù)定功能？

c)功能的失效是如何造成的？

d)故障的發(fā)生造成怎樣的影響？

e)故障發(fā)生的危害度？

f)采取什么樣的措施能有效預(yù)防和阻止故障的發(fā)生？

g)找不到適當(dāng)?shù)念A(yù)防性工作，應(yīng)采取什么行為？

RCM通過(guò)界定設(shè)備功能、功能故障、故障原因及后果，對(duì)設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)分析，應(yīng)用“故障模式及影響分析(FMEA)”方法對(duì)設(shè)備可能發(fā)生的故障和對(duì)應(yīng)的故障模式與故障后果做出評(píng)估，并將故障后果按嚴(yán)重程度進(jìn)行分類，以此制定合理的設(shè)備維護(hù)策略。

3.4 現(xiàn)有RCM技術(shù)存在問(wèn)題

盡管RCM分析方法的基本體系結(jié)構(gòu)已基本形成,但還有許多問(wèn)題有待進(jìn)一步的完善,尤其是實(shí)用性、針對(duì)性和精確性的方面。

a)分析過(guò)程較復(fù)雜、實(shí)用性較差。

b)RCM理論分析定性分析較多,定量研究較少，精確性較差。

c)RCM分析時(shí)沒(méi)有根據(jù)資產(chǎn)所處的不同工作環(huán)境,針對(duì)性不強(qiáng)。

d)RCM分析內(nèi)容復(fù)雜、工作量較大,缺少計(jì)算機(jī)輔助RCM分析系統(tǒng),效率較低。

4 RCM技術(shù)應(yīng)發(fā)展的方向和優(yōu)化持續(xù)開(kāi)展

4.1 RCM技術(shù)應(yīng)發(fā)展的方向

a)改進(jìn)分析過(guò)程、突出實(shí)用性。RCM分析技術(shù)本身的發(fā)展方向?qū)⑹窃诒３諶CM最初的本意基礎(chǔ)上,增加部分設(shè)備關(guān)鍵性能因素(如環(huán)境的完整性和定量化風(fēng)險(xiǎn)等)或省略部分分析步驟,改進(jìn)RCM適用性準(zhǔn)則、有效性準(zhǔn)則和邏輯決斷圖等,力求使RCM更貼近實(shí)際、具有更強(qiáng)的實(shí)用性。

b)引入定量分析,提高精確性。當(dāng)前對(duì)RCM的理論分析和應(yīng)用研究主要集中在定性的分析,定量研究工作不多。應(yīng)把相關(guān)的支持模型引入RCM邏輯決斷過(guò)程,提高分析決斷的精確性。

c)結(jié)合具體問(wèn)題分析,強(qiáng)調(diào)針對(duì)性。應(yīng)用是理論研究的根本目的,在進(jìn)行RCM分析時(shí),如何根據(jù)資產(chǎn)所處的不同工作環(huán)境,對(duì)RCM分析方法中的相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行充分的理解和擴(kuò)展。

d)研制計(jì)算機(jī)輔助RCM分析系統(tǒng),提高分析效率RCM分析內(nèi)容復(fù)雜、工作量較大,針對(duì)此情況,應(yīng)研制開(kāi)發(fā)RCM輔助決策軟件，藉此可以提高RCM分析的效率,提高分析的準(zhǔn)確度,減少重復(fù)性工作。

4.2 優(yōu)化持續(xù)開(kāi)展

建立信息化系統(tǒng)，集成設(shè)備狀態(tài)、腐蝕監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、大機(jī)組在線監(jiān)測(cè)、lims以及工藝運(yùn)行參數(shù)等信息利用大數(shù)據(jù)技術(shù)進(jìn)行工業(yè)分析，診斷設(shè)備故障，支持預(yù)警預(yù)測(cè)及自動(dòng)報(bào)警等功能，建立設(shè)備預(yù)知維修體系，實(shí)現(xiàn)設(shè)備故障診斷與預(yù)測(cè)；應(yīng)用大數(shù)據(jù)探索挖掘技術(shù)，對(duì)故障的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘分析，發(fā)現(xiàn)故障的影響因素，形成故障知識(shí)庫(kù)；應(yīng)用大數(shù)據(jù)搜索技術(shù)，直接搜索匹配，給出有關(guān)故障結(jié)果和可能故障發(fā)生的時(shí)間。應(yīng)用其他人工智能、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行自學(xué)習(xí)，形成知識(shí)庫(kù)，應(yīng)用推理機(jī)進(jìn)行故障診斷與預(yù)測(cè)。實(shí)現(xiàn)診斷知識(shí)庫(kù)的不斷積累和完善，不斷提高故障診斷和預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性；在關(guān)鍵性分析基礎(chǔ)上，選擇重要設(shè)備，建立從策略分析及管理和優(yōu)化、策略實(shí)施、評(píng)估分析、問(wèn)題管理到建議管理的缺陷消除和現(xiàn)有策略管理的閉路循環(huán)。

5 結(jié)語(yǔ)

a)實(shí)施以可靠性為中心的維修(RCM)后，通過(guò)制定合理的維修策略，在保持恰當(dāng)?shù)目煽啃运胶惋L(fēng)險(xiǎn)水平基礎(chǔ)上，合理制定檢修范圍和檢修周期，有效降低綜合運(yùn)行成本。

b)利用實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，分析確定關(guān)系變量，通過(guò)故障模式和可靠性的分析研究，及時(shí)預(yù)警設(shè)備故障，預(yù)期故障周期，及時(shí)采取措施，可減少或避免非計(jì)劃停機(jī)，有效提高設(shè)備可靠性，降低運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

c)通過(guò)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)分析，可以合理制定備品備件的采購(gòu)和儲(chǔ)存策略，幫助裝置采購(gòu)人員進(jìn)行科學(xué)的設(shè)備選型，合理制定采購(gòu)周期，以合理降低采購(gòu)成本，提高采購(gòu)效能，降低備件庫(kù)存。

d)通過(guò)可靠性指標(biāo)體系的研究，建立標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)體系，可以通過(guò)不同企業(yè)的相互對(duì)比分析和學(xué)習(xí)，提高設(shè)備運(yùn)行管理水平。

e)通過(guò)RCM的實(shí)施，建立從策略分析及管理和優(yōu)化、策略實(shí)施、評(píng)估分析、問(wèn)題管理到建議管理的缺陷消除和現(xiàn)有策略管理的閉路循環(huán)，通過(guò)精準(zhǔn)維修，提高設(shè)備利用率，減少非計(jì)劃停工或因設(shè)備故障造成的工藝波動(dòng)。