高壓開關(guān)設(shè)備全壽命周期成本管理

閆亞剛 劉 璐 楊衛(wèi)國(guó) 李忠富 蔡圣宇 .平高集團(tuán)有限公司 .平頂山學(xué)院

引言

全壽命周期成本(Life Cycle Cost，簡(jiǎn)稱LCC)是從設(shè)備的研發(fā)設(shè)計(jì)到最后退役整個(gè)產(chǎn)品壽命周期考慮經(jīng)濟(jì)效益，其過程包含了產(chǎn)品研發(fā)、樣機(jī)研制、試驗(yàn)驗(yàn)證、批量生產(chǎn)、現(xiàn)場(chǎng)安裝、運(yùn)行維護(hù)、檢修檢測(cè)、升級(jí)改造、直至報(bào)廢，其核心是對(duì)設(shè)備的整個(gè)壽命周期的成本組成進(jìn)行分析，得到相關(guān)成本間的影響關(guān)系，并進(jìn)行優(yōu)化使其成本最小化的過程。

高壓開關(guān)制造廠應(yīng)積極參與設(shè)備的全壽命周期成本管理工作，充分發(fā)揮設(shè)備廠家對(duì)該產(chǎn)品領(lǐng)域研發(fā)、制造、售后服務(wù)等方面的優(yōu)勢(shì)，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高設(shè)備本體可靠性，創(chuàng)新運(yùn)維、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)高壓開關(guān)設(shè)備全壽命周期成本最小化。設(shè)備廠家掌握著其生產(chǎn)產(chǎn)品的全方位信息，從縱向來說，設(shè)備廠家掌握著產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、運(yùn)輸安裝、運(yùn)行維護(hù)、故障檢修等全壽命周期各階段的多種信息資源；從橫向來說，設(shè)備廠家掌握著相關(guān)型號(hào)產(chǎn)品在全國(guó)乃至全球范圍內(nèi)，不同運(yùn)行環(huán)境、不同系統(tǒng)構(gòu)成的設(shè)備運(yùn)維檢修信息，更全面地掌握產(chǎn)品全壽命周期各階段的數(shù)據(jù)。通過匯總梳理同類或相似產(chǎn)品的大量樣本信息，便可以全方位、多維度地分析該類產(chǎn)品全壽命周期成本的詳細(xì)構(gòu)成，因此設(shè)備廠家參與全壽命周期成本管理工作有著無可替代的優(yōu)勢(shì)。

一、高壓開關(guān)設(shè)備全壽命周期成本組成

高壓開關(guān)設(shè)備全壽命周期成本主要由三大部分組成，研發(fā)制造成本、運(yùn)行維護(hù)成本和退役成本。其中研發(fā)制造成本主要包括研發(fā)費(fèi)用、制造費(fèi)用和安裝費(fèi)用；運(yùn)行維護(hù)成本主要包括檢修費(fèi)用、測(cè)試費(fèi)用和停電損失。

(一)研發(fā)制造成本

1．研發(fā)費(fèi)用

研發(fā)費(fèi)用可分為三類：第一類為新產(chǎn)品研發(fā)過程中所發(fā)生的樣機(jī)、試驗(yàn)和人工等費(fèi)用；第二類為提高產(chǎn)品可靠性、穩(wěn)定性等進(jìn)行的持續(xù)改進(jìn)，或者二次開發(fā)其他功能所發(fā)生的費(fèi)用；第三類為各工程項(xiàng)目的特殊要求而進(jìn)行的產(chǎn)品研發(fā)和改進(jìn)所發(fā)生的費(fèi)用。第一、二類研發(fā)費(fèi)用根據(jù)會(huì)計(jì)準(zhǔn)則，依據(jù)10年逐月均攤的方式進(jìn)行分?jǐn)?。第三類費(fèi)用作為工程項(xiàng)目發(fā)生費(fèi)用，計(jì)入涉及工程項(xiàng)目的生產(chǎn)成本中。

2．制造費(fèi)用

制造費(fèi)用是指產(chǎn)品生產(chǎn)過程中發(fā)生的直接費(fèi)用和間接費(fèi)用，直接費(fèi)用包括零部件采購成本、組裝費(fèi)用；間接費(fèi)用包括水電費(fèi)、固定資產(chǎn)折舊、無形資產(chǎn)攤銷、管理人員的職工薪酬、勞動(dòng)保護(hù)費(fèi)、國(guó)家規(guī)定的有關(guān)環(huán)保費(fèi)用、季節(jié)性和修理期間的停工損失、調(diào)試及試驗(yàn)、存儲(chǔ)管理等費(fèi)用。

3．安裝費(fèi)用

安裝費(fèi)用是指產(chǎn)品發(fā)運(yùn)開始至產(chǎn)品成功送電過程中產(chǎn)生的運(yùn)輸、倒運(yùn)、吊裝、現(xiàn)場(chǎng)存放、現(xiàn)場(chǎng)安裝調(diào)試試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)消缺等過程發(fā)生的費(fèi)用。

(二)運(yùn)行維護(hù)成本

1．檢修費(fèi)用

檢修費(fèi)用包括修復(fù)性維修費(fèi)用和預(yù)防性維修費(fèi)用。修復(fù)性維修費(fèi)用跟設(shè)備的故障(缺陷)率、使用壽命和單次故障(缺陷)修復(fù)費(fèi)用密切相關(guān)。修復(fù)性維修主要有內(nèi)部擊穿、設(shè)備漏氣、機(jī)構(gòu)拒動(dòng)、零部件銹蝕等。預(yù)防性維修費(fèi)用主要包括小修、大修兩部分，小修費(fèi)用跟使用壽命、維護(hù)周期、維護(hù)項(xiàng)目和單次維護(hù)費(fèi)用密切相關(guān)；大修費(fèi)用跟使用壽命、檢修更換單元、檢修更換單元的大修周期以及單次檢修費(fèi)用密切相關(guān)。預(yù)防性維修主要有二次元件更換、機(jī)構(gòu)傳動(dòng)元件更換、密封件老化更換、絕緣件老化更換等。

2．測(cè)試費(fèi)用

測(cè)試費(fèi)用是為保證設(shè)備安全可靠運(yùn)行，使用測(cè)試手段排查隱患而發(fā)生的費(fèi)用，測(cè)試方法主要分為巡檢、帶電檢測(cè)和停電試驗(yàn)等，其費(fèi)用主要與實(shí)施頻率、單次所用時(shí)間、工器具使用和人員數(shù)量相關(guān)。巡檢主要為目視檢查，對(duì)產(chǎn)品定期進(jìn)行外觀檢查，重點(diǎn)檢查各個(gè)傳動(dòng)部分的銹蝕情況、分合閘指示是否到位、液壓機(jī)構(gòu)是否存在漏油現(xiàn)象、各氣室密度表指示是否正常等。帶電檢測(cè)主要有SF6氣體成分組成檢測(cè)、局部溫升的紅外熱成像檢測(cè)、SF6氣體泄漏紅外成像、局部放電檢測(cè)等。停電試驗(yàn)主要包括回路電阻測(cè)量、開關(guān)類機(jī)械特性試驗(yàn)、電壓互感器勵(lì)磁特性試驗(yàn)等。

3．停電損失

停電損失是由于設(shè)備檢修停運(yùn)造成的損失，包括計(jì)劃停運(yùn)檢修和非計(jì)劃停運(yùn)檢修造成的停電損失。計(jì)劃停運(yùn)跟預(yù)防性維修時(shí)間和計(jì)劃單位停電損失密切相關(guān)；非計(jì)劃停運(yùn)跟修復(fù)性維修時(shí)間和單位停電時(shí)間的損失費(fèi)用密切相關(guān)。預(yù)防性維修時(shí)間和修復(fù)性維修時(shí)間的認(rèn)定方法可以通過模擬檢修來確定。

(三)退役成本

退役成本主要包括退役處理費(fèi)用和設(shè)備殘值。退役處理費(fèi)用是設(shè)備主要功能無法滿足使用要求，或使用壽命到期后進(jìn)行鑒定、拆除、回收等工作發(fā)生的費(fèi)用；設(shè)備殘值由于折舊計(jì)算的需要，一般選擇設(shè)備原值的5%計(jì)算，然后再計(jì)算每一期的折舊額。設(shè)備殘值所得收益預(yù)計(jì)會(huì)大于退役處理費(fèi)用。

二、影響全壽命周期成本分析

一般來說，設(shè)備生產(chǎn)制造階段的成本容易計(jì)算，后期運(yùn)行維護(hù)成本具有不確定性，難以準(zhǔn)確計(jì)算。尤其是檢修費(fèi)用跟設(shè)備質(zhì)量息息相關(guān)，同時(shí)直接影響停電損失和測(cè)試費(fèi)用。而決定檢修費(fèi)用多少的關(guān)鍵是高壓開關(guān)設(shè)備本質(zhì)安全可靠性，因此需要加大對(duì)高壓開關(guān)本體可靠性的技術(shù)研究。

評(píng)價(jià)設(shè)備質(zhì)量好壞主要看故障率，故障率可根據(jù)現(xiàn)有設(shè)備運(yùn)行情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析計(jì)算得出，并從電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)需求和供電用戶的需求出發(fā)，合理提高故障率目標(biāo)值。故障應(yīng)分為非計(jì)劃停電修復(fù)、計(jì)劃停電修復(fù)和帶電修復(fù)等類型，并對(duì)不同故障類型制定相應(yīng)的目標(biāo)值。設(shè)備廠家應(yīng)根據(jù)故障(缺陷)影響程度，重點(diǎn)預(yù)防解決非計(jì)劃停電故障和計(jì)劃停電故障。故障(缺陷)率可通過歷史數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、理論分析和故障模擬試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

故障發(fā)生后故障檢測(cè)率、故障隔離率、維修時(shí)間、維修成本等因素影響修復(fù)性維修費(fèi)用。零部件本身材質(zhì)、處理工藝、設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)等因素影響預(yù)防性維修費(fèi)用。因此需要對(duì)高壓開關(guān)設(shè)備故障檢測(cè)、故障隔離、故障維修和零部件使用壽命進(jìn)行全面考慮。

使用壽命可根據(jù)國(guó)家要求的資產(chǎn)凈值率和設(shè)備故障率確定。在保證設(shè)備故障率的前提下，通過故障機(jī)理分析、失效模式分析和老化加速試驗(yàn)等手段驗(yàn)證使用壽命，通過補(bǔ)短板的方法適當(dāng)延長(zhǎng)設(shè)備使用壽命。

高壓開關(guān)設(shè)備全壽命周期成本組成因子具有強(qiáng)關(guān)聯(lián)性，如可通過增加研發(fā)、持續(xù)改進(jìn)等成本投入降低故障率，減少家族性缺陷，延長(zhǎng)零部件使用壽命，提高產(chǎn)品本身質(zhì)量，降低運(yùn)行階段的各項(xiàng)費(fèi)用支出。因此需要建立科學(xué)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行計(jì)算分析，得出高壓開關(guān)設(shè)備全壽命周期成本最小值，使電力設(shè)備用戶和制造廠家利益最大化。

三、各階段成本管理建議

(一)研發(fā)制造階段建議

研發(fā)制造階段應(yīng)從產(chǎn)品的智能化、模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化考慮，重點(diǎn)結(jié)局設(shè)備的主動(dòng)預(yù)警、智能決策、快速修復(fù)和備件通用等問題。

智能化方面：對(duì)于產(chǎn)品在運(yùn)行階段進(jìn)行的簡(jiǎn)單重復(fù)性的工作，可通過對(duì)高壓開關(guān)設(shè)備智能元件研發(fā)應(yīng)用，使其工作簡(jiǎn)化、效率提高、防止人為失誤、降低人工成本等。如一鍵順控操作系統(tǒng)、局部放電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、氣壓變化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等智能化設(shè)備。

模塊化方面：將產(chǎn)品各單元進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，并對(duì)其持續(xù)改進(jìn)，可大幅提高工程設(shè)計(jì)效率、裝配效率，縮短供貨周期，以及加快現(xiàn)場(chǎng)故障時(shí)零部件準(zhǔn)備時(shí)間和現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)時(shí)間。

標(biāo)準(zhǔn)化方面：根據(jù)運(yùn)行維護(hù)實(shí)際需求，可對(duì)各廠家高壓開關(guān)設(shè)備布置形式進(jìn)行統(tǒng)一，要求斷路器、隔離接地開關(guān)、電壓互感器、電流互感器、套管、母線等主要功能元件對(duì)接接口尺寸進(jìn)行統(tǒng)一，便于用戶減少備品備件儲(chǔ)備的種類和逐步淘汰替換有家族性缺陷的元件，便于規(guī)避設(shè)備廠家倒閉風(fēng)險(xiǎn)。

(二)運(yùn)行維護(hù)階段建議

由于設(shè)備廠家對(duì)產(chǎn)品有著深入的了解，用戶應(yīng)邀請(qǐng)廠家參與到設(shè)備的全壽命周期管理工作中。設(shè)備廠家從現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行產(chǎn)品收集運(yùn)行環(huán)境、巡視巡查、檢測(cè)監(jiān)測(cè)、特性試驗(yàn)、預(yù)防性檢修、故障維修等數(shù)據(jù)，進(jìn)行多維度大數(shù)據(jù)處理分析，對(duì)設(shè)備運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)預(yù)警、智能決策。

早期國(guó)內(nèi)高壓開關(guān)設(shè)備受限于技術(shù)水平和工藝制造水平，存在問題較多。隨著技術(shù)工藝水平的提高以及質(zhì)量管控體系的健全，后期設(shè)備質(zhì)量相對(duì)穩(wěn)定。結(jié)合產(chǎn)品實(shí)際狀況以及電力設(shè)備檢修規(guī)程，建議每運(yùn)行六年進(jìn)行設(shè)備常規(guī)檢查(小修)，每十二年進(jìn)行專業(yè)檢查并結(jié)合檢查結(jié)果對(duì)設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)檢查(大修)，另外根據(jù)高壓開關(guān)設(shè)備的開斷電流或操作次數(shù)，根據(jù)設(shè)備廠家提供的運(yùn)行維護(hù)手冊(cè)進(jìn)行檢修。

(三)運(yùn)行數(shù)據(jù)共享建議

建議把高壓開關(guān)設(shè)備運(yùn)行方式(運(yùn)行、熱備、冷備)、負(fù)荷曲線、開關(guān)操作次數(shù)、斷路器開斷數(shù)據(jù)、雷擊次數(shù)及電壓電流數(shù)據(jù)、操作過電壓數(shù)據(jù)、故障錄波圖、故障隔離操作、氣候環(huán)境等運(yùn)行數(shù)據(jù)與設(shè)備制造廠共享，結(jié)合同類設(shè)備運(yùn)行大數(shù)據(jù)分析，及時(shí)掌握設(shè)備典型缺陷，有效開展設(shè)備預(yù)防性消缺工作。

四、結(jié)語

高壓開關(guān)設(shè)備對(duì)于電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行起到至關(guān)重要的作用，主要作用是將故障進(jìn)行隔離、檢修時(shí)有可靠隔離斷口、控制系統(tǒng)回路的通斷。因此，其費(fèi)用不能僅僅考慮初次投入成本，而應(yīng)全面考慮后期產(chǎn)品運(yùn)行中的維護(hù)費(fèi)用、故障維修及停電帶來的損失等，這些費(fèi)用往往比前期購買設(shè)備費(fèi)用高出很多。目前，對(duì)于高壓開關(guān)設(shè)備的管理模式仍停留在20年前的模式，管理比較粗放，設(shè)備采購一般都為低價(jià)中標(biāo)，不考慮后期運(yùn)行過程中產(chǎn)生的費(fèi)用，導(dǎo)致產(chǎn)品質(zhì)量無法保證，后期不斷進(jìn)行產(chǎn)品大修和升級(jí)改造，甚至達(dá)到無法修復(fù)提前退役的后果。因此，考慮產(chǎn)品全壽命周期內(nèi)的總成本，使其階段性達(dá)到最小化，提高整個(gè)設(shè)備全壽命的經(jīng)濟(jì)性。

筆者通過對(duì)高壓開關(guān)設(shè)備全壽命周期成本組成和影響分析，提出相關(guān)改進(jìn)建議，并得到以下結(jié)論：

(一)LCC是一個(gè)通過考慮設(shè)備各階段的全過程，以及涉及的相關(guān)費(fèi)用來追求成本最下的手段。使設(shè)備的全壽命周期的價(jià)值最大化，從而推動(dòng)整個(gè)電網(wǎng)的整體效率。

(二)隨著國(guó)內(nèi)高壓開關(guān)設(shè)備制造技術(shù)的不斷提升，產(chǎn)品質(zhì)量也在不斷提高，取消最低價(jià)中標(biāo)，可有效保證采購產(chǎn)品質(zhì)量。采用LCC管理辦法可有效避免電力系統(tǒng)規(guī)劃中的目光短淺的行為。

(三)設(shè)備運(yùn)行維護(hù)階段應(yīng)讓設(shè)備廠家全面參與，充分利用設(shè)備制造廠的專業(yè)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，及時(shí)總結(jié)典型缺陷，全面監(jiān)控設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)，有效降低設(shè)備故障率。■