以可靠性為中心的維修分析軟件開發與應用

李艷良，秦 鳳

（中核武漢核電運行技術股份有限公司，湖北武漢 430223）

0 引言

美國電力研究院（Electric Power Research Institute，EPRI）擴展了以可靠性為中心的維修優化（Reliability Centered Management，RCM）理念，創建了精簡型RCM方法，即Streamlined RCM，簡稱SRCM。相比RCM而言，SRCM方法節省了制定最佳維修策略的費用，保持了RCM技術的完整性，兩種方法所提供的建議僅有極小的差別，在本質上是一樣的。因此，SRCM方法是一種可行、經濟有效的維修優化方法。不僅簡化了分析方法，重要的是引入了可靠性維修數據庫（Preventive Maintenance Database，PMDB）的概念，以及應用流程化的軟件輔助分析。預防性維修模板庫是專家經驗的集合，并定期更新，能夠為初次制定維修大綱和優化現有預防性維修大綱提供參考。預防性維修模板庫還可以為概率安全分析（Probability Safety Assessment，PSA）應用、壽命周期管理（Life Cycle Management，LCM）等提供數據與信息參考。目前，國內多數核電廠已開展預防性維修大綱優化活動，但普遍缺少軟件平臺的支持；國內核行業還沒有集可靠性維修分析流程和預防性維修模板庫于一體的軟件平臺。通過調研，國外軟件及數據庫費用高，且其固化的可靠性維修分析流程并不完全適用于國內電站，國外積累的經驗數據的適用性也值得商榷。為此，作者及其所在團隊經過SRCM項目鍛煉，并對比研究了國內外幾款類似軟件之后，根據SRCM的應用實踐，開發出了一款設備可靠性維修分析軟件，軟件集SRCM分析流程與可靠性數據庫為一體。

1 開發必要性

在缺少軟件平臺的條件下，傳統的分析方法，存在諸多的弊端，如不斷的修改造成版本混亂；不便于查閱和統計；簡單枯燥的重復操作使分析效率不高；不利于分析結果的傳承。PMOS（Preventive Maintence Optimize System，預防性維修優化系統）設計的目的：為了提高SRCM分析工作效率，將用戶手動錄入數據的工作量減至最小，徹底將用戶從繁雜的數據整理工作中解脫出來；統一的流程步驟避免了版本的混亂，便捷的查詢統計功能使信息查找更方便。此外通過PMOS的可靠性數據庫模塊能夠逐步積累國內核電及國外核電行業可靠性通用數據，為科學的維修決策制定提供支持。PMOS采用B/S（Browser/Server，瀏覽器和服務器結構）結構設計。B/S結構運行維護簡便，應用程序安裝在服務器端，用戶從客戶端訪問。

2 PMOS在SRCM分析中的應用簡介

EPRI開發了分析軟件SRCM Workstation，以及模板數據庫PMDB來輔助SRCM項目的實施，同時提出Living SRCM（不斷地重復進行SRCM分析）的概念鼓勵會員單位持續改進預防性維修策略。一個典型的SRCM分析過程可以概括為6個方面：系統篩選；識別系統功能；設備FMEA（Failure Mode and Effects Analysis，故障模式和影響分析）；設備維修策略選擇與比較；專家審查和Living SRCM。

PMOS除了能夠完全實現上述過程外，還嵌入了可靠性數據庫，其中包含的預防性維修模板類似于EPRI的模板數據庫PMDB，可供用戶隨時參考調用，給分析帶來便利。SRCM分析過程與可靠性數據庫的關系，如圖1所示。

2.1 系統篩選

系統篩選的目的是按照一定的標準，定性或定量的標準，對所有系統進行一個優先權排序，找出優先級高的系統開展分析。根據EPRI的推薦，可以從6個方面來評估哪些系統能夠從分析中獲益，即系統故障是否導致重大經濟損失？系統與其他系統是否共用很多設備？系統分析結果是否可應用到其他系統？系統故障發生率是否高于平均值？是否有管理要求？系統是否有較多修改？

通過篩選，初步過濾掉一部分系統和設備，減少了分析的工作量。

PMOS系統推薦了量化的系統篩選準則，用戶也可添加自己的篩選準則，每條準則都用分值和權重的乘積來計算，PMOS系統允許每個項目設定不同的篩選標準。

圖1 SRCM與可靠性數據庫的關系

按照上述準則篩選出的工藝系統是值得分析和研究的系統。對每個工藝系統的分析順次包括：系統功能分析，設備FMEA，設備維修策略選擇和分析結果專家審查。

2.2 系統功能分析

SRCM將分析資源集中在重要功能故障上，分析者先識別出系統的主要功能，然后按照一定的準則將這些功能劃分管理級別。目前，各電廠的系統級別數量不太一致，如有的將系統功能分為3級：關鍵功能、重要功能和一般功能，有的將系統功能分為4級：關鍵1級、關鍵2級、重要功能和一般功能。PMOS系統考慮了這一特點，將系統功能的級別數量以及判斷準則按照用戶需求設定，并且可在同一軟件環境下開展分級標準和分級數量不同的分析。此外，對系統功能用功能類型進行區分，這樣每個系統的功能涉及到哪幾個方面就可一目了然。PMOS系統允許用戶自行定義系統功能的類型。

2.3 設備FMEA

由于核電設備較多，設備FMEA分析往往占用大量時間，核電設備數量龐大，但很多是同類型設備，有的甚至有相同的功能和使用環境，那么對同類型設備、相同使用頻率和使用環境來說，其維修策略相同或類似。對于這種情況，早就有分析者將設備按設備類型進行歸類，或劃分功能設備組以簡化分析。PMOS系統提供設備詳情的復制粘貼功能，使得同類設備的分析更簡單，大大提高了分析效率。

一個工藝系統的設備往往有多人同時進行分析，如將設備分配給不同專業的人員進行分析，傳統分析時，分析數據零散，不宜集中討論，PMOS系統采用網絡模式允許多人同時在線分析，互不影響。

對于可以輕易獲得的設備清單，提供一鍵導入功能即可以通過預設的格式要求，將設備信息做成EXCEL表后一鍵導入。FMEA分析時，可參考PMOS系統的可靠性數據庫提供的設備類故障模式信息，PMOS系統的可靠性數據庫類似于預防性維修模板庫（PMDB），用戶在分析時只可參考其信息，不能修改、添加或刪除數據庫信息。

2.4 設備維修策略選擇

維修策略選擇時，需要考慮以往的維修策略，即考慮對現有大綱進行適用性評價。傳統的分析方法不易記錄現有大綱的適用性評價結果。PMOS系統可將現有的維修大綱按照一定格式導入軟件，與SRCM分析結果作對比。可以查看單個設備和整個工藝系統的對比結果。對比結果分為6類，即新增、刪除、范圍改變，周期延長、周期縮短和無變更。PMOS系統只需輕點按鈕就可對維修任務作對比標記和統計。

PMOS系統的可靠性數據庫按設備類別提供維修任務、維修周期等參考信息，用戶可以查看或調用，納入到特定系統的維修大綱中。

嵌入維修周期定量計算模塊。可進行考慮經濟性和不考慮經濟性的維修周期計算，不同參數下的維修周期擬合曲線一目了然，便于分析者明確最佳維修周期。

2.5 專家審查

分析結果的專家審查是在線審查形式，該模塊獨立于分析模塊，可滿足專家分散審核和集中會議審核兩種形式。

核電廠設備種類繁多，數量巨大，即使經過系統篩選，需要進行分析的設備數量仍然數量龐大。為了減少簡單操作的枯燥重復，PMOS系統對設備的送審過程設計了設備批處理功能，節省了分析時間。

2.6 結果輸出

分析結果以報表形式輸出，PMOS系統預置了多樣化的報表，報表封面用戶可自行設計，如加上公司LOGO（標識），項目名稱，分析人員名稱等。

2.7 分析結果升版/Living SRCM

一個工藝系統經過系統功能分析和審核、設備分析和審核后，全部分析完成，進入執行階段，分析結果不允許修改直到下次升版，一般是設備的故障情況有變化、有設計變更以及技改后有此需求。升版相當于重新對工藝系統開展分析，可重新選擇分析人員和需要分析的設備。

3 可靠性數據庫

可靠性數據庫按照設備類別提供參考信息，提供的參考信息包括設備邊界劃分、設備的最小可維修件、設備失效模式與機理、預防性維修任務模板、維修任務有效性評估等信息。

預防性維修模板是設備專家經驗的結晶，便于分析人員快速、高質量進行系統分析。目前只有國外軟件有相關功能，國外軟件中，預防性維修模板的條件組合都是固化內置，用戶無法根據自己的經驗改變條件組合。

本模塊設計時，充分考慮核電廠實際工作需求，程序可以實現預防性維修模板的自由設定與編輯，一個設備類可以擁有不同表頭模板以及不同周期的任務。

維修任務有效性評估模塊能夠對設備類維修任務策略組合的有效性進行計算，生成有效性匯總表；用戶也可以自己選擇維修任務項目，自由組合，計算其組合有效性，生成有效性匯總表。

4 結論與展望

分析流程與可靠性數據庫相結合、專家在線審核的模式，一方面可以使分析流程流轉更暢通，分析效率大幅提高，另一方面可以不斷完善設備可靠性數據庫，使分析更全面、合理和權威。在同一平臺上允許用戶設置自己的特殊參數，軟件重要的幾個步驟可繁可簡，使軟件的適應性更廣，更具推廣應用價值。例如，目前各核電廠普遍提出的設備分級和老化管理分析需求，其分析過程都可以在軟件平臺上實現。

PMOS系統的預防性維修模板庫正處于逐步建立階段，除建立預防性維修模板庫，下一步擬擴充可靠性數據庫內容，將PSA，LCM所需數據融合進去，并且建立一個統一的數據搜集規則，以滿足不同的應用需求。

［1］徐習東，朱駿永，呂一農，董立.一種改進的RCM方法——精簡型RCM（SRCM）［J］.華北電力技術，2006（3）：40－42.

［2］黃志軍.秦山核電廠 SRCM 的應用實踐［J］.中國核電，2013（4）：348－351.