综合利用RCM建立现代电厂设备维护管理体制

　　编者按：计算机化的资产管理与维修管理系统(CMMS和EAM)在我国的推广已经有近8年的历史了，随着各种国外的软件产品进入中国，相关的概念和理论也进入人们的视线。但是这些理论的含义和彼此的关系如何，在软件产品中又是如何体现的，在建立维护管理体系和维护业务流程的过程中又是如何应用才能确保软件系统的实施取得成功，这些问题一直困扰着发电企业。本文对EAM相关基础理论--RCM的进行了研究和介绍，结合美国MRO软件公司MAXIMO软件，弄清了理论与软件产品的关系。对其他发电企业和资产密集型企业实施EAM系统具有极其重要的参考价值。

一、概论

　　众所周知，加工制造类企业主要分为两大类型，一类是离散制造业，具有原料多样性、产品多样性的特点，且加工过程受加工设备能力的限制，销售订单决定生产安排。这类企业属于资金和劳动力密集型。另一类企业是流程制造业，具有原料单一、产品单一的特点，要求生产能力尽可能发挥到极大。生产决定销售。这类企业属于资产密集型。发电企业就是典型的资产密集型企业。
　　一般而言，资产是指企业或机构所拥有的能以货币计量的一切财产、债权以及其它经济资源。具有以下四个特征：
　　・资产的内涵是经济资源―对企业的生产经营具有服务能力和贡献能力
　　・必须是企业现在拥有或控制的经济资源
　　・必须具有为企业带来经济效益的潜力
　　・必须能够用货币来计量其价值
　　在本文中讨论的资产，具体是指企业通过EAM系统所管理的资产，主要包括：
　　・有形(实物)资产
　　・设备(如 生产设备)
　　・备品、配件
　　・后勤设备(例如：特种车辆)
　　・测试设备和工具
　　・建筑物(如 厂房，办公楼)
　　・无形资产
　　・员工及其经验技巧 (维修经验)
　　・业务流程
　　・文档/图纸
　　所谓EAM，就是指企业通过实施EAM软件系统，利用信息技术手段，通过积极主动的预防性维护和预测性维护，保证设备资产处于高可用性状态。
　　信息技术在维修领域的应用，由简单的设备台帐管理，发展到集成了库存、采购和人力资源管理在内的EAM系统。EAM系统以资产、设备台帐记录为基础，以工单的提交、审批、执行为主线，按照故障检修、紧急维修、预防性维修、预测性维修等几种可能模式，以提高维修效率、降低总体维护成本为目标，将采购管理、库存管理、安全与风险管理、人力资源管理集成在一个数据充分共享的信息系统中
　　总之，EAM是随着设备工程学理论与实践的发展而发展的；研究的是设备使用与维护、设备磨损规律、设备润滑管理、设备的状态监测与故障诊断、维修工艺、维修定额、备件的消耗规律与管理规律。EAM的理论基础主要有两个方面：以可靠性为中心的维护--RCM和全面生产性维护--TPM。以下只对 RCM理论予以专题介绍。
综合利用RCM建立现代电厂设备维护管理体制

二、RCM理论基础

　　a) RCM理论的起源
　　RCM的定义：确定任何资产在运行条件下的维护需求的过程。
　　RCM理论于上世纪60年代起源于美国的波音公司。它以研究设备的可靠性规律为基础，发展到上世纪90年代趋于成熟，目前在此基础上又提出了基于风险的维护。
　　b) 阐述RCM理论的七个基本要素
　　i. 资产的功能及其绩效指标
　　资产的功能分为以下两大类：
　　・主要功能(primary functions)：是购置该项资产的主要目的，该类功能包括：速度、输出、承运或存储能力、产品质量和客户服务；
　　・次要功能(secondary functions)：对每种资产的期望值不仅仅只是用于完成上述主要功能。还包括安全、控制、 密封度、舒适度、结构的完整性、经济性、防护、运行效率、符合环保法规要求、甚至还包括资产的外观。
　　RCM分析流程的第一步，就是确定运行环境中每一种资产的功能，以及相关的所期望的绩效标准。若一切顺利，这一步骤所用时间通常占到整个RCM分析流程的1/3。
　　ii.功能失效的方式
　　首先，确认什么样的情形等于是故障状态。在RCM研究领域，故障状态被称为功能失效―Functional Failure，因为该故障/失效使得资产不能达到用户所能接受的、能满足绩效标准的功能。除了功能的完全失效，功能失效还包括部分失效，即资产仍然在工作，但是性能指标不能达到要求，包括资产不能维持可接受的质量或精确度要求。很显然，只有当资产的功能和绩效标准被定义清楚之后，功能失效才能够被定义清楚。
　　iii.功能失效的原因
　　一旦各种功能失效被确认之后，下一步就是试图确认可能引起每一种故障状态的合理的所有事件。这些事件被称为“故障/失效模式-- failure modes”. “合理可能的” failure modes包括：
　　- 在同样运行环境下在同样或类似设备上已经发生的事件
　　- 在现有的维护体制下，正在被预防的故障事件
　　- 还没有发生、但是被怀疑有极大的可能性的故障事件
　　传统的故障模式列表中包括由于变质、退化或正常的磨损导致的失效；但是，还应包括人为因素(运行人员或维护人员造成的)以及设计缺陷，从而对所有合理可能的设备故障原因进行确认和适当的处理。足够详细地确认每一种故障的原因十分重要，保证努力不会被花费在治表上，而是花在治本上。但是，同样重要的是，在分析上过于详细深入同样也是浪费时间。

　　对于设备资产的故障模式的认识，是随着设备的日益复杂和多样性而变化的。传统上认为：大部分部件首先稳定运行一段时间，然后开始出问题。早期的简单设备往往呈现这种情况。到了20世纪60和70年代，设备变得较为复杂，运行初期，由于部件之间需要磨合，容易发生故障，随后进入稳定运行阶段，寿期最后又容易发生故障，这就是典型的“浴盆曲线”。进入上世纪80年代之后，由于电子信息技术的广泛应用，设备构成更加复杂和多样性，因此设备的故障/失效曲线呈六种情况分布。据国外的统计，从上至下六种情况发生的概率分别为：A:4%，B:2%，C:5%，D:7%，E:14%，F:68%。

iv.故障影响
　　故障影响(Failure Effects)描述的是每一种故障发生后所产生的影响。这些描述包含所有以下用于支持故障后果评价的信息：
　　・能够用于证明故障已经发生的证据
　　・影响安全与环境的方式
　　・影响生产和运行的方式
　　・故障引起的物理损坏
　　・要修复故障必须采取的措施
　　确认功能、功能故障、故障模式、故障影响的过程特别有助于提高性能、保障安全和消除浪费。
　　v.故障后果
　　RCM将故障后果分为以下四类：
　　・潜在后果(Hidden failure consequences): 指对企业/机构没有直接明显后果、但存在潜在的严重、经常是灾难性的后果(大多与没有失效安全机制的保护装置有关)
　　・安全和环境后果(Safety and environmental consequences): 指导致人员受伤或死亡的故障后果、或导致达不到环境要求标准的故障后果；
　　・运行后果(Operational consequences): 指对生产运行有影响的故障后果(产量降低、产品质量下降、客户服务变差、或除去直接维修成本之外的成本增加)
　　・非运行后果(Non-operational consequences): 指不对安全和环境产生影响，只是导致直接维修成本的增加
　　RCM认为，故障的后果比故障本身的技术特性更重要。认为做预防性维护本质上不是为了避免故障本身，而是为了避免、至少降低故障的后果。
　　RCM流程使用上述后果分类作为维护管理决策战略框架的基础。通过将每种故障模式的后果按上述分类标准去归类，从而将维护功能的运行、环境和安全目标集成起来。后果评价过程启示我们，没有必要必须预防所有的故障。维护工作的重点放在那些对企业绩效负面后果最大的可能故障上。通过分析，促使我们思考管理故障的不同方法，而不是单纯地预防故障的发生。
　　vi.如何预测或预防每一个故障？
　　故障管理技巧分为两类：
　　・主动(Proactive)维护：主动维护在故障发生之前进行，从而防止设备进入失效状态。主动维护分为计划修复、计划更换、计划状态检修，前两者综合起来就是传统上所谓的预防性(Preventive)维护；计划状态检修包括预测性(Predictive)维护、基于状态的维护 (Condition-Based Maintenance)和状态监测(Condition Monitoring)
　　・被动(default)维护：用于处理已失效状态，之所以选择被动维护往往是因为不可能确认一种有效的主动维护方案。被动维护包括故障发现 (failure-finding), 重新设计(redesign) 和 故障检修(run-to-failure)。

vii.如果找不到一个合适的主动维护措施，该采取什么被动维护措施？
　　RCM提供了一个简单、精确和易于理解的准则，用于确定在运行条件下哪种主动维护措施是技术可行的，如果技术上可行，那么再确定多长时间周期、由谁去做。主动维护措施是否技术可行，取决于维护措施以及所要预防的故障的技术特性。是否值得采取主动维护措施取决于对故障后果和经济性的权衡。如果不能找到和确认技术可行又值得去做的主动维护措施，那么就要采取被动的维护措施。
　　对于潜在故障, 如果采取主动维护措施能够将故障风险降低到一个可接受的水平，那么就采取主动维护措施；否则的话，就要计划实施故障发现(failure- finding)措施；如果没有合适的故障发现措施，那么就要采取另外的被动维护措施，如重新设计(re-design)。
　　对于有安全与环境后果的故障,  只有当故障风险确实能被完全消除或降低到一个很低的水平时，才有必要采取主动维护措施；否则的话，采取重新设计措施(re-design) ，对部件或流程重新设计。
　　对于有运行后果的故障, 只有当采取主动维护措施的成本低于同期内故障后果成本与事后维护成本的总和时，才有必要采取主动维护措施。否则的话，首选非计划检修；如果运行后果的发生是不可接受的，则选择重新设计(re-design)。
　　对于有非运行后果的故障, 只有当主动维护的成本低于同期内的事后修理成本时，才有必要采取主动维护措施。否则的话，首选非计划检修；如果事后修理成本太高，则采用重新设计(re-design)的方法。
　　总之，RCM理论强调采取维护措施时考虑故障后果，并且要比较不同维护措施的成本。

三、RCM理论在EAM软件(MAXIMO)中的体现

　　在MAXIMO软件中，通过生成工单来对设备故障进行检修工作，对于可采取主动维修措施的故障，通过设定检修周期，用预防性维护的方法去处理，按照预定周期(基于时间的或基于转数的)无须审批自动生成工单；或可采用状态监测应用，通过对测点物理量的测量，用预测性维护的方法去处理，当测量值超过阈值是报警并自动生成工单。
　　对于不必采用主动维修措施的故障，则可通过被动检修模式进行处理，如发现故障，报告确认、审核批准、生成检修工单；或紧急维修，先处理，后报告，输入实际发生的成本。
　　每一种故障都有故障失效模式的分类，通过对故障失效模式的研究和统计，可以分析出故障原因及其分布特点。