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    以可靠性为中心的维修RCM

    申宾20071074

    1.RCM定义和目标

    RCM是采用基于可靠性理论的故障模式及影响分析方法对设施的维修需求、方式进行决策。RCM有三个主要目标:一,着眼于设备最主要的功能,提高设备的可靠性和安全性;二,避免或减轻故障后果,而非故障本身;三,能够避免或减少不必要的维修工作,降低维修费用。

     

    2.RCM 的两个分析阶段

    第一阶段是FMEA(Fault Mode and Effect Analysis),可以获得设备的功能和性能标准、功能故障、故障模式、故障影响。第二阶段依据FMEA分析结果,进行维修需求决断。按照维修需求决断的逻辑获得故障后果、避免或减轻故障将采取的主动维修措施或被动维修措施。

    在第二阶段中,故障后果被分为四类:(1)隐蔽性故障后果;(2)明显故障后果的安全性和环境性后果;(3)使用性后果;(4)非使用性后果。

     

    3.RCM 的几个关键问题

    进行RCM 研究的基础是以下七个关键问题:

    (1)设备在现有运行状态下的功能和相关联的性能标准是什么?(2)用什么方法消除缺陷并满足功能要求?(3)是什么造成了功能失效?(4)缺陷发生时带来的后果?(5)用何种方法消除缺陷?(6)用何种方法预测或预防缺陷?(7)是否能找到一种主动性方法?

     

    4. RCM 的研究内容

    (1)功能与性能标准

    为了使设备按用户的要求继续运行,就必须了解:什么是用户要求以及确保按要求执行。因此RCM 要求确定出主要功能与次要功能。

    (2)功能失效

    为了使功能恢复到用户的要求,必须了解何种缺陷会发生,因此RCM 将分析:首先区别出怎么样的环境会引起缺陷;其次要了解缺陷产生后会带来的后果。

    (3)缺陷模式

    主要有:正常磨损、人为失误(维修、运行)、设计错误、管理失误。

    (4)缺陷影响

    在RCM 中,必须对缺陷发生了什么以及何时发生,要有清楚的了解,为此要对缺陷进行评估。

    缺陷已发生了的证据是什么;它以何种途径对安全与环境带来危害;它以什么方法影响生产或运行;缺陷会带来什么物理性损坏;消除缺陷时必须做什么。

    (5)缺陷后果

    缺陷数目众多,其产生的后果也是有大有小,为此必须充分认识它们,对那些会产生重大影响的缺陷就尽力避免,而对小缺陷就按需要再判断是否及时处理。

    缺陷可分为:

    隐蔽性缺陷:虽然没有直接冲击,但其逐渐累积会带来灾难性后果;

    安全环保类缺陷:会造成人员伤亡或违反地方、国家的环保法规;

    运行类缺陷:会造成生产下降(产量、质量、服务或成本);

    非生产类缺陷:以上3种以外的缺陷。

    (6)事前型任务

     

    在缺陷未发生之前,采取必要的任务来预防缺陷的发生,这其中包括“预测性维修”和“预防性维修”。

    (7)消缺型任务

    在缺陷发生后所采取的有关行动,它包括“缺陷查找”、“重新设计”和“投入运行”。

     

    5.RCM的决策过程

    在RCM的实际决策过程中,常用的方法是:首先利用故障决断图来判定系统或设备的故障后果,确定其在维修工作中的地位,然后利用维修工作决断图来评定维修工作,在这两个决断图的基础上,形成综合决断图,利用该综合决断图来进行维修计划的拟定。其操作方式大体上可以归纳为如下三点:

    1. 列出各层次的大小故障模式;
    2. 根据一定的逻辑将故障进行筛选分级;
    3. 确定对某一故障模式采用下面检修方式中的哪一种:
    4. 定期检修;2)状态检修;3)故障查找;4)使用损坏。

     

    6.RCM的实施难点和评估准则

    在掌握了RCM的内容、优势后,准备着手实施前,还应该了解实施RCM项目的难点和实施成功的评估准则是什么,它涉及RCM本身的技术难点,以及RCM项目组织管理方面的困难,也关系到进行该项目所追求的具体目标应该是什么。

    6.1RCM技术本身的难点

    (1)发电设备故障模式分析是一项消耗人力、物力和时间的工作

    故障模式分析是RCM 中的主要工作内容之一。由于发电设备的复杂性和多样性,故障模式的种类繁多,对一个企业来说,故障模式分析是实施RCM 中的一个难题。再者,根据国外对实施RCM工作的统计,实施过程中,仅仅完成系统划分,功能、性能标准的定义,就占RCM 分析总工作量的约30%,而此时的工作还未涉及到具体维修活动的决策,只是对于实现RCM项目的长远目标是有益的,对于当前的维修需求还没有产生直接的作用。

    (2)RCM要求实施者全面掌握各种先进维修方式

    RCM具体的维修活动实施是在故障模式和后果分析(FMEA)、维修方式逻辑决策后开始的。这种维修活动滞后于维修决策的状况,给RCM分析带来了困难:第一,RCM分析中FMEA需要的维修技术数据可能是不全面的;第二,不利于分析者确定故障模式的分析级别。针对于每一功能故障,故障模式的列举是分级别的,分析级别的确定原则是:在这一级别上分析故障模式时,可以定义和选择正确的故障维修方式。这就要求分析者必须熟悉各种维修方式,具备在分析时权衡备种维修技术的能力。

    6.2RCM的组织管理方式

    采用RCM优化维修需要将企业内的设备进行分级,对于不同级别的设备采取不同的维修策略、不同的维修间隔和维修规模。对于这样复杂的管理、协调工作,以及在维修决策过程中对大量复杂数据的统计分析。仅仅依靠传统的纸笔管理方式是无法满足要求的,必须求助于高水平的计算机化维修管理系统(CMMS)。电力企业应该将RCM的实施与CMMS的实施同时考虑,为RCM提供数据存储、数据管理等先进的技术支持手段。

    6.3国内缺乏RCM实施效果的评估准则和实施指南

    (1)RCM 实施成功的评估准则

    让企业的领导层、管理层和RCM的实施者看到RCM计划的收益和可行性,是推动RCM实施的动力。

    RCM实施效果的评估准则,一方面要实现RCM分析所预期的维修效果,即是否优化了旧的维修计划,减少冗余维修项目避免过修,添加必要的维修项目防止失修,同时缩短维修工时;另一方面还要权衡实施这项技术的投资与收益是否合理,要评估维修费用减少、设备可用率提高所带来的经济效益是否大于实施RCM的投入。

     

    (2)RCM的实施指南

    为了推动RCM的实施,提高实施效果,我国电力行业制定了RCM实施指南。目前的RCM实施指南还只停留在对RCM基本原理方法的说明上,缺乏对RCM相关维修技术和维修管理技术的说明,以及如何将这些技术与RCM有机结合的指导性意见。一个完整的RCM实施指南应该包括RCM的原理方法;RCM实施效果的评价标准;各种维修技术和管理技术的核心内容和实施指导,特别是针对发电设备的状态监测与诊断技术应该给出详细论述和实施指导;各种技术与RCM的集成策略等。

     

    7.RCM的实施方法

    为了克服实施RCM遇到的技术和管理方面的难点,并将RCM与先进的维修技术和管理技术相结合。

    7.1在健全和完善各种先进维修技术的基础上实施RCM

    维修评价是实现RCM动态实施的关键。定期评价维修活动,提取并反馈RCM分析所需要的信息,提高RCM的实施效果。评估内容包括维修任务的适用性、维修任务的执行间隔、故障根源分析、可靠性计算等。另外,参与RCM实施的工作人员应该由最熟悉设备的操作者和维修者组成,所有成员应该熟悉系统边界划分,功能和性能标准定义,功能故障定义,FMEA等RCM技术内容。同时,RCM的分析过程应该按照标准RCM程序进行,避免采用简化的RCM即SRCM(Streamlined Reliability Centered Maintenance)。SRCM与标准RCM相比,虽然在分析时间和费用上有所减少,却含有逻辑上或程序上的缺陷,降低了对最优化的要求,风险增大,不能得到和真正的RCM相同的结果”。

    7.2 RCM、CBM与CMMS的数据交互方式

    发电企业需要高效的CMMS来对设备进行全寿命周期维修活动管理,然而当前的CMMS存在如下问题:CMMS提供的维修信息只包括设计、制造单位的说明或设备的维修历史,不能根据设备的“健康”状态和生产运行情况做出状态维修决策;系统主要集中于对维修作业过程管理,并不能在维修任务下发前进行优化,这使得CMMS要完善维修优化方面的功能。同时CBM和RCM 的成功实施需要CMMS提供完整准确的数据支持。

    RCM、CBM与CMMS集成的关键是数据如何交互,其基本要求是:建立统一的数据平台,实现数据格式的标准化和规范化,避免过多的数据接口和转换,这就要求先进的维修技术(CBM),维修优化技术(RCM),维修管理技术(CMMS)在一个企业应该同步开展。同时需要注意,CMMS作为管理工具处于一个从属服务地位,系统功能要根据RCM和CBM的需求不断调整。

    CBM和RCM与CMMS集成,实现三者之间的数据交互,由CMMS提供基础数据,RCM利用这些数据优化维修任务,CBM则利用这些数据评估设备健康状态,三者数据交互方式见图2。CMMS的维修管理模式以计划维修为主,它的管理模块的基本功能包括设备信息管理、缺陷管理、工单管理、备件管理等;它的数据库管理资产清单、设备设计、制造、安装资料,维修历史数据、备件信息等。CMMS根据设备的定检周期,制定、管理计划维修任务;或对上报缺陷登记后,下达维修任务并管理实施过程。

     

     

    参考资料:

    [1] 刘晓锋,陆颂元.发电设备RCM实施方法的研究与探讨[A].汽轮机技术.2005.8

    [2]孙惟东,陆一春.发点设备实施状态检修的思考[A].华东电力.2000.4

    [3]黄雅罗.发电设备状检修[M].北京:中国电力出版社,2000.

    [4]董洁,王海晨,徐帆,田力.综合利用RCM建立新一代电厂设备维护管理体系.[A].国际电力.2004.2