FRACAS在軌道交通設備管理中的應用

秦成虎，范三龍

（國電南京自動化股份有限公司，江蘇南京 210032）

0 引言

EN50126 標準廣泛應用于軌道交通領域，該標準系統地介紹了可靠性、可用性、可維護性和安全性（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，故障報告、分析和糾正措施系統）[2]工作流程，對系統的設備進行維護管理，對設備出現的故障進行統計、分析和糾正。

FRACAS 常用于跟蹤產品缺陷并有效地進行更正以解決問題的過程。在產品設計、測試、制造和現場部署期間，都可以跟蹤產品缺陷，為設備提供標準的可靠性和性能報告以及監控。FRACAS 具有以下優勢。

（1）通過定期統計分析記錄數據，確保設備滿足可靠性、可用性、可維護性和安全性的要求。

（2）指導故障數據收集過程，以進行有效的故障報告和故障原因分析。

（3）為分析和糾正故障的工作提供原始數據。

（4）監測并驗證在故障原因分析之后實施的糾正措施的效率。

（5）簡化生命周期成本估算，以優化維護策略和設備壽命。

FRACAS 過程是一個閉環系統，作為軌道交通的設備供應商，應定期檢查FRACAS 數據和報告，以確定是否需要對運行和維護程序和手冊、系統培訓文檔、系統設計以及運行和維護的人為因素進行升級改進。

1 FRACAS 工作流程

在軌道交通工程中，設備工作環境差異性大，用戶分布范圍廣泛，設備管理存在一定難度。為有效進行軌道交通的設備管理，首先需要能及時準確、持續不斷地收集現場故障信息；其次是對收集的產品故障信息進行統計分析，找出故障原因并制定糾正措施；最后要保證糾正措施的實施，并對實施效果進行跟蹤及驗證。合理可行的FRACAS 工作流程可以有效解決軌道交通設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 故障報告

FRACAS 流程從故障報告開始，在操作和維護階段，設備發生故障時，操作人員和維護人員通常是首先發現問題的人員。因此，應該對他們進行必要培訓，以正確捕獲事件報告所需信息并將其報告給設備廠商。為方便運行維護人員記錄、維護故障報告，應針對系統的硬件、軟件或過程，定制故障報告表單。為確保分析問題的輸入信息完整性，故障報告中的故障數據至少應包括以下信息。

（1）工單識別。

（2）故障發現日期。

（3）設備識別。需要分解到適用設備功能層次結構的最低級別（如系統、組件和部件等）。

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

（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），并在故障報告中引入更多的粒度，從而使設備生產商可以更詳細地分析設備故障。

（6）原因描述。確定設備表現不佳的一般原因（如操作員錯誤）。

（7）補救措施說明。確定維護技術人員為糾正設備問題而采取的措施（如清洗、更換和重啟等）。

（8）服務是否中斷。

故障數據還應包括以下可用信息。

（1）故障的安全等級，確定故障影響系統安全運行的程度。

（2）故障的可靠性等級，確定故障影響系統可靠運行的程度。

（3）故障發現時間。

（4）故障確認狀態（已確認、未發現故障或未知）。

（5）解決故障的技術人員記錄的其他任何評論或注釋等。

1.2 故障分析

設備廠商收到故障報告后，就需要對當前故障、問題進行分析。此階段需要結合自身組織的結構和特點，合理構建故障分析團隊，即糾正措施委員會（Corrective Action Board，CAB），充分利用組織的力量進行問題分析。故障分析通常由團隊負責人和相關技術人員完成，分析過程中會根據故障報告的輸入信息，全面評估導致故障的因素并找出導致故障的根本原因，然后確定解決方案。

分析并確定故障根本原因的方法很多，包括從簡單的故障周圍情況調查到復雜情況下的失效零件實驗室分析等。無論采取何種分析方法，在故障分析過程中，了解相關設備的維護和維修狀態，有助于提高故障分析的效率。通過收集設備的運行維護數據，了解設備維護狀況。維護數據有兩種截然不同的類型，即預防性維護和糾正性維護數據。為了適應FRACAS 流程，預防性維護數據至少應包括以下信息。

（1）工單識別。

（2）預防性維護任務識別。

（3）預防性維護程序參考。

（4）設備標識（已執行預防性維護）。

（5）預防性維護任務計劃間隔。

（6）預防性維護任務執行人員。

（7）實際執行預防性維護任務的日期。

（8）執行預防性維護任務的總停機時間。

（9）執行預防性維護任務的總工時。

（10）有關材料和/或零件消耗的詳細信息。

（11）檢查記錄的詳細信息（對于需要進行電壓測量的任務，應記錄電壓值等）。

（12）發現的故障或失敗，以及執行的任何糾正措施的描述等。

基于FRACAS 的目的及RAMS 指標的需求，糾正性維護數據至少應包括以下信息。

（1）工單識別。

（2）故障發現的日期和時間。

（3）故障解決的日期和時間。

（4）解決故障所需的總工時。

（5）有關材料和/或零件消耗的詳細信息。

通常糾正性維護數據與故障數據高度耦合，并且可能會根據設備管理要求，糾正性維護數據系統與故障數據合并。

1.3 故障糾正

一旦確定了故障的根本原因和影響因素，設備供應商就必須制定出符合現場實際環境、可行的糾正措施。并將糾正措施的具體要求傳達到具體實施的技術人員。

技術人員執行糾正措施時，需要提交故障糾正措施的日志，其中包含操作時間以及計算MTBF 所需的其他與時間有關的數據。還要提交帶有維護時間、操作和零件更換的現場服務日志。然后必須進行監視或測試，以確認采取的糾正措施已消除了故障或減少了故障的發生。相關信息作為故障糾正措施的必要補充，可用于RAMS 指標計算。通常糾正措施的相關信息應至少包括以下信息。

（1）確定糾正措施的日期。

（2）糾正措施被批準實施的日期。

（3）采取糾正措施的日期。

（4）糾正措施識別號（如果已實施）。

（5）糾正措施的描述。

（6）預期會受到糾正措施影響的RAMS 措施（對于正面和負面影響）。

（7）對每個受影響的RAMS 度量的預期效果的量化（對于正面和負面影響）。

（8）參考資料來源。該資料記錄了量化預期效果的假設和理由，包括RAMS 目標和基準數據。設備管理團隊應為每個設備提供RAMS 目標。并記錄每個適用對象的設定目標值、目標來源和生效日期。RAMS 目標的可能來源包括合同最低性能要求，生產商性能規格和保證，類似系統的性能和行業基準數據等。行業基準數據應由生產商保存并記錄，以用于將系統的可靠性和性能與行業標準績效進行比較。

（9）針對糾正措施的實施，對運行維護要求的相關培訓內容等。

1.4 糾正跟蹤

糾正措施在現場實施后，需要驗證相關措施是否有效。驗證通常由糾正措施實施人員或另一位技術人員執行驗證，但該問題的關閉操作通常由FRACAS 管理人員執行。如果該問題不能及時關閉，即現場的整改措施達不到預期效果，則需進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 管理人員應定期檢查和評估故障數據（每月至少一次），應根據FRACAS 標準數據要求，存儲和更新故障數據、維護數據、糾正措施數據以及RAMS 目標和基準數據等。以查看相對于目標和期望值的實際可靠性和性能的變化趨勢。

（1）如果實際可靠性或性能超過目標并趨于保持在目標之上，則無需采取進一步措施。

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

（3）如果實際可靠性或性能高于目標，但趨向于未達到目標，則應認為這也是一個問題，密切關注數據的變化趨勢，必要時采取預防性維護措施。

設備生產商應在其設備運行期間維持其FRACAS 流程。實施的每項糾正措施均應通過定期的FRACAS 報告審查和分析進行監控，以確保所實施的糾正措施的預期效果在運營中通過趨勢監控得到反映。

1.5 產品革新

通過FRACAS 流程的故障報告、故障分析及糾正措施落實等環節的實施，對相關問題及糾正措施進行記錄整理，相關糾正措施被納入設備供應商的技術文件進行管理。設備供應商可以通過產品的升級或換代，集中消除原有問題，提高產品的可靠性、可用性等RAMS 指標。并開啟一個新的FRACAS 循環流程。

2 FRACAS 實施注意事項

雖然FRACAS 是個閉環流程，但是FRACAS 系統涉及邊界是相對開放的，涉及人員既包括設備生產商，又包括設備運營維護團隊。為確保該流程順利進行，還需要注意以下幾點。

2.1 高效的管理團隊

如上所述，故障分析時需要根據組織特點，建立團隊進行分析。在設備廠商內部，主要涉及研發、采購、生產、試驗、質檢和銷售等部門。協調各部門之間的力量，集中力量分析和解決問題，確保故障信息閉環管理系統有效運行。這些需要明確相關部門的FRACAS 責任，并對配件的供應商規定了故障信息管理要求，在糾正措施委員會的領導下工作。糾正措施委員會宜采用矩陣型的組織結構，即在各職能部門之間增加一種橫向的領導關系。為了保證FRACAS 管理目標的實現，每個部門都設有接口負責人，在糾正措施委員會的最高主管直接領導下進行工作。CAB 的職權包括以下方面。

（1）定期召開會議，審查產品的故障信息，包括售后服務部門和供貨方的故障信息，分析產品的故障趨勢和糾正措施的實施效果。

（2）負責FRACAS 流程中各個環節的審核和批準。

（3）對重大故障、頻繁出現的故障，以及可靠性關鍵部件和重要部件的故障應及時組織開會討論分析，提出整改意見。

（4）有權指派職能部門執行調研、分析及糾錯工作。

（5）有權要求部件供應商對其產品進行故障調查和分析，并評審其糾正措施是否滿足系統總體要求。

（6）對于超越本組織能力或范圍的問題，及時向有關領導報告，并尋求支持資源，促成問題的解決。

2.2 有效的溝通

全面、準確信息數據有助于故障的分析和糾正。為保證FRACAS 系統的信息環可以高效地循環流動。FRACAS 系統中必須建立有效的溝通機制。溝通包括生產商內部的溝通和生產商與設備運營團隊的溝通等[3]。各相關主體之間的溝通數據包括故障數據、維護數據、糾正措施數據以及RAM 目標和基準數據等，相關的數據已經在FRACAS 流程中約定。各部門需要在CAB 的監督下，確保數據的有效性和完整性，

3 結束語

建立并有效運行FRACAS 系統，可以及時有效地處理當前的故障；防止故障重復出現；建立企業的RAMS 數據庫，提升產品可靠性，增強產品的市場競爭力。在FRACAS 實施過程中，需要結合公司實際情況，優化FRACAS 實施流程，使FRACAS 在設備管理和維護中發揮出更大作用。