FRACAS在軌道交通設(shè)備管理中的應(yīng)用

秦成虎，范三龍

（國電南京自動(dòng)化股份有限公司，江蘇南京 210032）

0 引言

EN50126 標(biāo)準(zhǔn)廣泛應(yīng)用于軌道交通領(lǐng)域，該標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)地介紹了可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性（RAMS）的管理流程。在RAMS 的V 型模型[1]中，推薦使用FRACAS（Failure Reporting Analysis and Corrective Action System，故障報(bào)告、分析和糾正措施系統(tǒng)）[2]工作流程，對(duì)系統(tǒng)的設(shè)備進(jìn)行維護(hù)管理，對(duì)設(shè)備出現(xiàn)的故障進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析和糾正。

FRACAS 常用于跟蹤產(chǎn)品缺陷并有效地進(jìn)行更正以解決問題的過程。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、測(cè)試、制造和現(xiàn)場(chǎng)部署期間，都可以跟蹤產(chǎn)品缺陷，為設(shè)備提供標(biāo)準(zhǔn)的可靠性和性能報(bào)告以及監(jiān)控。FRACAS 具有以下優(yōu)勢(shì)。

（1）通過定期統(tǒng)計(jì)分析記錄數(shù)據(jù)，確保設(shè)備滿足可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性的要求。

（2）指導(dǎo)故障數(shù)據(jù)收集過程，以進(jìn)行有效的故障報(bào)告和故障原因分析。

（3）為分析和糾正故障的工作提供原始數(shù)據(jù)。

（4）監(jiān)測(cè)并驗(yàn)證在故障原因分析之后實(shí)施的糾正措施的效率。

（5）簡(jiǎn)化生命周期成本估算，以優(yōu)化維護(hù)策略和設(shè)備壽命。

FRACAS 過程是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)，作為軌道交通的設(shè)備供應(yīng)商，應(yīng)定期檢查FRACAS 數(shù)據(jù)和報(bào)告，以確定是否需要對(duì)運(yùn)行和維護(hù)程序和手冊(cè)、系統(tǒng)培訓(xùn)文檔、系統(tǒng)設(shè)計(jì)以及運(yùn)行和維護(hù)的人為因素進(jìn)行升級(jí)改進(jìn)。

1 FRACAS 工作流程

在軌道交通工程中，設(shè)備工作環(huán)境差異性大，用戶分布范圍廣泛，設(shè)備管理存在一定難度。為有效進(jìn)行軌道交通的設(shè)備管理，首先需要能及時(shí)準(zhǔn)確、持續(xù)不斷地收集現(xiàn)場(chǎng)故障信息；其次是對(duì)收集的產(chǎn)品故障信息進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，找出故障原因并制定糾正措施；最后要保證糾正措施的實(shí)施，并對(duì)實(shí)施效果進(jìn)行跟蹤及驗(yàn)證。合理可行的FRACAS 工作流程可以有效解決軌道交通設(shè)備管理中存在的問題。目前建立的FRACAS 流程如圖1 所示。

圖1 FRACAS 流程

1.1 故障報(bào)告

FRACAS 流程從故障報(bào)告開始，在操作和維護(hù)階段，設(shè)備發(fā)生故障時(shí)，操作人員和維護(hù)人員通常是首先發(fā)現(xiàn)問題的人員。因此，應(yīng)該對(duì)他們進(jìn)行必要培訓(xùn)，以正確捕獲事件報(bào)告所需信息并將其報(bào)告給設(shè)備廠商。為方便運(yùn)行維護(hù)人員記錄、維護(hù)故障報(bào)告，應(yīng)針對(duì)系統(tǒng)的硬件、軟件或過程，定制故障報(bào)告表單。為確保分析問題的輸入信息完整性，故障報(bào)告中的故障數(shù)據(jù)至少應(yīng)包括以下信息。

（1）工單識(shí)別。

（2）故障發(fā)現(xiàn)日期。

（3）設(shè)備識(shí)別。需要分解到適用設(shè)備功能層次結(jié)構(gòu)的最低級(jí)別（如系統(tǒng)、組件和部件等）。

（4）問題描述。確定設(shè)備的一般問題（如泄漏、卡死、振動(dòng)、死機(jī)和通信中斷等）。

（5）故障描述。定義故障的特定組件和故障類型（如軸彎曲、軸承磨損和墊圈泄漏等），并在故障報(bào)告中引入更多的粒度，從而使設(shè)備生產(chǎn)商可以更詳細(xì)地分析設(shè)備故障。

（6）原因描述。確定設(shè)備表現(xiàn)不佳的一般原因（如操作員錯(cuò)誤）。

（7）補(bǔ)救措施說明。確定維護(hù)技術(shù)人員為糾正設(shè)備問題而采取的措施（如清洗、更換和重啟等）。

（8）服務(wù)是否中斷。

故障數(shù)據(jù)還應(yīng)包括以下可用信息。

（1）故障的安全等級(jí)，確定故障影響系統(tǒng)安全運(yùn)行的程度。

（2）故障的可靠性等級(jí)，確定故障影響系統(tǒng)可靠運(yùn)行的程度。

（3）故障發(fā)現(xiàn)時(shí)間。

（4）故障確認(rèn)狀態(tài)（已確認(rèn)、未發(fā)現(xiàn)故障或未知）。

（5）解決故障的技術(shù)人員記錄的其他任何評(píng)論或注釋等。

1.2 故障分析

設(shè)備廠商收到故障報(bào)告后，就需要對(duì)當(dāng)前故障、問題進(jìn)行分析。此階段需要結(jié)合自身組織的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，合理構(gòu)建故障分析團(tuán)隊(duì)，即糾正措施委員會(huì)（Corrective Action Board，CAB），充分利用組織的力量進(jìn)行問題分析。故障分析通常由團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人和相關(guān)技術(shù)人員完成，分析過程中會(huì)根據(jù)故障報(bào)告的輸入信息，全面評(píng)估導(dǎo)致故障的因素并找出導(dǎo)致故障的根本原因，然后確定解決方案。

分析并確定故障根本原因的方法很多，包括從簡(jiǎn)單的故障周圍情況調(diào)查到復(fù)雜情況下的失效零件實(shí)驗(yàn)室分析等。無論采取何種分析方法，在故障分析過程中，了解相關(guān)設(shè)備的維護(hù)和維修狀態(tài)，有助于提高故障分析的效率。通過收集設(shè)備的運(yùn)行維護(hù)數(shù)據(jù)，了解設(shè)備維護(hù)狀況。維護(hù)數(shù)據(jù)有兩種截然不同的類型，即預(yù)防性維護(hù)和糾正性維護(hù)數(shù)據(jù)。為了適應(yīng)FRACAS 流程，預(yù)防性維護(hù)數(shù)據(jù)至少應(yīng)包括以下信息。

（1）工單識(shí)別。

（2）預(yù)防性維護(hù)任務(wù)識(shí)別。

（3）預(yù)防性維護(hù)程序參考。

（4）設(shè)備標(biāo)識(shí)（已執(zhí)行預(yù)防性維護(hù)）。

（5）預(yù)防性維護(hù)任務(wù)計(jì)劃間隔。

（6）預(yù)防性維護(hù)任務(wù)執(zhí)行人員。

（7）實(shí)際執(zhí)行預(yù)防性維護(hù)任務(wù)的日期。

（8）執(zhí)行預(yù)防性維護(hù)任務(wù)的總停機(jī)時(shí)間。

（9）執(zhí)行預(yù)防性維護(hù)任務(wù)的總工時(shí)。

（10）有關(guān)材料和/或零件消耗的詳細(xì)信息。

（11）檢查記錄的詳細(xì)信息（對(duì)于需要進(jìn)行電壓測(cè)量的任務(wù)，應(yīng)記錄電壓值等）。

（12）發(fā)現(xiàn)的故障或失敗，以及執(zhí)行的任何糾正措施的描述等。

基于FRACAS 的目的及RAMS 指標(biāo)的需求，糾正性維護(hù)數(shù)據(jù)至少應(yīng)包括以下信息。

（1）工單識(shí)別。

（2）故障發(fā)現(xiàn)的日期和時(shí)間。

（3）故障解決的日期和時(shí)間。

（4）解決故障所需的總工時(shí)。

（5）有關(guān)材料和/或零件消耗的詳細(xì)信息。

通常糾正性維護(hù)數(shù)據(jù)與故障數(shù)據(jù)高度耦合，并且可能會(huì)根據(jù)設(shè)備管理要求，糾正性維護(hù)數(shù)據(jù)系統(tǒng)與故障數(shù)據(jù)合并。

1.3 故障糾正

一旦確定了故障的根本原因和影響因素，設(shè)備供應(yīng)商就必須制定出符合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際環(huán)境、可行的糾正措施。并將糾正措施的具體要求傳達(dá)到具體實(shí)施的技術(shù)人員。

技術(shù)人員執(zhí)行糾正措施時(shí)，需要提交故障糾正措施的日志，其中包含操作時(shí)間以及計(jì)算MTBF 所需的其他與時(shí)間有關(guān)的數(shù)據(jù)。還要提交帶有維護(hù)時(shí)間、操作和零件更換的現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)日志。然后必須進(jìn)行監(jiān)視或測(cè)試，以確認(rèn)采取的糾正措施已消除了故障或減少了故障的發(fā)生。相關(guān)信息作為故障糾正措施的必要補(bǔ)充，可用于RAMS 指標(biāo)計(jì)算。通常糾正措施的相關(guān)信息應(yīng)至少包括以下信息。

（1）確定糾正措施的日期。

（2）糾正措施被批準(zhǔn)實(shí)施的日期。

（3）采取糾正措施的日期。

（4）糾正措施識(shí)別號(hào)（如果已實(shí)施）。

（5）糾正措施的描述。

（6）預(yù)期會(huì)受到糾正措施影響的RAMS 措施（對(duì)于正面和負(fù)面影響）。

（7）對(duì)每個(gè)受影響的RAMS 度量的預(yù)期效果的量化（對(duì)于正面和負(fù)面影響）。

（8）參考資料來源。該資料記錄了量化預(yù)期效果的假設(shè)和理由，包括RAMS 目標(biāo)和基準(zhǔn)數(shù)據(jù)。設(shè)備管理團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)為每個(gè)設(shè)備提供RAMS 目標(biāo)。并記錄每個(gè)適用對(duì)象的設(shè)定目標(biāo)值、目標(biāo)來源和生效日期。RAMS 目標(biāo)的可能來源包括合同最低性能要求，生產(chǎn)商性能規(guī)格和保證，類似系統(tǒng)的性能和行業(yè)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)等。行業(yè)基準(zhǔn)數(shù)據(jù)應(yīng)由生產(chǎn)商保存并記錄，以用于將系統(tǒng)的可靠性和性能與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)績效進(jìn)行比較。

（9）針對(duì)糾正措施的實(shí)施，對(duì)運(yùn)行維護(hù)要求的相關(guān)培訓(xùn)內(nèi)容等。

1.4 糾正跟蹤

糾正措施在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施后，需要驗(yàn)證相關(guān)措施是否有效。驗(yàn)證通常由糾正措施實(shí)施人員或另一位技術(shù)人員執(zhí)行驗(yàn)證，但該問題的關(guān)閉操作通常由FRACAS 管理人員執(zhí)行。如果該問題不能及時(shí)關(guān)閉，即現(xiàn)場(chǎng)的整改措施達(dá)不到預(yù)期效果，則需進(jìn)一步分析故障的原因或采取其他的糾正措施，直到故障得到徹底解決。

FRACAS 管理人員應(yīng)定期檢查和評(píng)估故障數(shù)據(jù)（每月至少一次），應(yīng)根據(jù)FRACAS 標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)要求，存儲(chǔ)和更新故障數(shù)據(jù)、維護(hù)數(shù)據(jù)、糾正措施數(shù)據(jù)以及RAMS 目標(biāo)和基準(zhǔn)數(shù)據(jù)等。以查看相對(duì)于目標(biāo)和期望值的實(shí)際可靠性和性能的變化趨勢(shì)。

（1）如果實(shí)際可靠性或性能超過目標(biāo)并趨于保持在目標(biāo)之上，則無需采取進(jìn)一步措施。

（2）如果實(shí)際可靠性或性能始終低于目標(biāo)，則應(yīng)引起重視，并應(yīng)采取預(yù)防性維修等措施解決。

（3）如果實(shí)際可靠性或性能高于目標(biāo)，但趨向于未達(dá)到目標(biāo)，則應(yīng)認(rèn)為這也是一個(gè)問題，密切關(guān)注數(shù)據(jù)的變化趨勢(shì)，必要時(shí)采取預(yù)防性維護(hù)措施。

設(shè)備生產(chǎn)商應(yīng)在其設(shè)備運(yùn)行期間維持其FRACAS 流程。實(shí)施的每項(xiàng)糾正措施均應(yīng)通過定期的FRACAS 報(bào)告審查和分析進(jìn)行監(jiān)控，以確保所實(shí)施的糾正措施的預(yù)期效果在運(yùn)營中通過趨勢(shì)監(jiān)控得到反映。

1.5 產(chǎn)品革新

通過FRACAS 流程的故障報(bào)告、故障分析及糾正措施落實(shí)等環(huán)節(jié)的實(shí)施，對(duì)相關(guān)問題及糾正措施進(jìn)行記錄整理，相關(guān)糾正措施被納入設(shè)備供應(yīng)商的技術(shù)文件進(jìn)行管理。設(shè)備供應(yīng)商可以通過產(chǎn)品的升級(jí)或換代，集中消除原有問題，提高產(chǎn)品的可靠性、可用性等RAMS 指標(biāo)。并開啟一個(gè)新的FRACAS 循環(huán)流程。

2 FRACAS 實(shí)施注意事項(xiàng)

雖然FRACAS 是個(gè)閉環(huán)流程，但是FRACAS 系統(tǒng)涉及邊界是相對(duì)開放的，涉及人員既包括設(shè)備生產(chǎn)商，又包括設(shè)備運(yùn)營維護(hù)團(tuán)隊(duì)。為確保該流程順利進(jìn)行，還需要注意以下幾點(diǎn)。

2.1 高效的管理團(tuán)隊(duì)

如上所述，故障分析時(shí)需要根據(jù)組織特點(diǎn)，建立團(tuán)隊(duì)進(jìn)行分析。在設(shè)備廠商內(nèi)部，主要涉及研發(fā)、采購、生產(chǎn)、試驗(yàn)、質(zhì)檢和銷售等部門。協(xié)調(diào)各部門之間的力量，集中力量分析和解決問題，確保故障信息閉環(huán)管理系統(tǒng)有效運(yùn)行。這些需要明確相關(guān)部門的FRACAS 責(zé)任，并對(duì)配件的供應(yīng)商規(guī)定了故障信息管理要求，在糾正措施委員會(huì)的領(lǐng)導(dǎo)下工作。糾正措施委員會(huì)宜采用矩陣型的組織結(jié)構(gòu)，即在各職能部門之間增加一種橫向的領(lǐng)導(dǎo)關(guān)系。為了保證FRACAS 管理目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，每個(gè)部門都設(shè)有接口負(fù)責(zé)人，在糾正措施委員會(huì)的最高主管直接領(lǐng)導(dǎo)下進(jìn)行工作。CAB 的職權(quán)包括以下方面。

（1）定期召開會(huì)議，審查產(chǎn)品的故障信息，包括售后服務(wù)部門和供貨方的故障信息，分析產(chǎn)品的故障趨勢(shì)和糾正措施的實(shí)施效果。

（2）負(fù)責(zé)FRACAS 流程中各個(gè)環(huán)節(jié)的審核和批準(zhǔn)。

（3）對(duì)重大故障、頻繁出現(xiàn)的故障，以及可靠性關(guān)鍵部件和重要部件的故障應(yīng)及時(shí)組織開會(huì)討論分析，提出整改意見。

（4）有權(quán)指派職能部門執(zhí)行調(diào)研、分析及糾錯(cuò)工作。

（5）有權(quán)要求部件供應(yīng)商對(duì)其產(chǎn)品進(jìn)行故障調(diào)查和分析，并評(píng)審其糾正措施是否滿足系統(tǒng)總體要求。

（6）對(duì)于超越本組織能力或范圍的問題，及時(shí)向有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)報(bào)告，并尋求支持資源，促成問題的解決。

2.2 有效的溝通

全面、準(zhǔn)確信息數(shù)據(jù)有助于故障的分析和糾正。為保證FRACAS 系統(tǒng)的信息環(huán)可以高效地循環(huán)流動(dòng)。FRACAS 系統(tǒng)中必須建立有效的溝通機(jī)制。溝通包括生產(chǎn)商內(nèi)部的溝通和生產(chǎn)商與設(shè)備運(yùn)營團(tuán)隊(duì)的溝通等[3]。各相關(guān)主體之間的溝通數(shù)據(jù)包括故障數(shù)據(jù)、維護(hù)數(shù)據(jù)、糾正措施數(shù)據(jù)以及RAM 目標(biāo)和基準(zhǔn)數(shù)據(jù)等，相關(guān)的數(shù)據(jù)已經(jīng)在FRACAS 流程中約定。各部門需要在CAB 的監(jiān)督下，確保數(shù)據(jù)的有效性和完整性，

3 結(jié)束語

建立并有效運(yùn)行FRACAS 系統(tǒng)，可以及時(shí)有效地處理當(dāng)前的故障；防止故障重復(fù)出現(xiàn)；建立企業(yè)的RAMS 數(shù)據(jù)庫，提升產(chǎn)品可靠性，增強(qiáng)產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。在FRACAS 實(shí)施過程中，需要結(jié)合公司實(shí)際情況，優(yōu)化FRACAS 實(shí)施流程，使FRACAS 在設(shè)備管理和維護(hù)中發(fā)揮出更大作用。