以可靠性为中心的维修分析软件开发与应用

李艳良，秦 凤

（中核武汉核电运行技术股份有限公司，湖北武汉 430223）

0 引言

美国电力研究院（Electric Power Research Institute，EPRI）扩展了以可靠性为中心的维修优化（Reliability Centered Management，RCM）理念，创建了精简型RCM方法，即Streamlined RCM，简称SRCM。相比RCM而言，SRCM方法节省了制定最佳维修策略的费用，保持了RCM技术的完整性，两种方法所提供的建议仅有极小的差别，在本质上是一样的。因此，SRCM方法是一种可行、经济有效的维修优化方法。不仅简化了分析方法，重要的是引入了可靠性维修数据库（Preventive Maintenance Database，PMDB）的概念，以及应用流程化的软件辅助分析。预防性维修模板库是专家经验的集合，并定期更新，能够为初次制定维修大纲和优化现有预防性维修大纲提供参考。预防性维修模板库还可以为概率安全分析（Probability Safety Assessment，PSA）应用、寿命周期管理（Life Cycle Management，LCM）等提供数据与信息参考。目前，国内多数核电厂已开展预防性维修大纲优化活动，但普遍缺少软件平台的支持；国内核行业还没有集可靠性维修分析流程和预防性维修模板库于一体的软件平台。通过调研，国外软件及数据库费用高，且其固化的可靠性维修分析流程并不完全适用于国内电站，国外积累的经验数据的适用性也值得商榷。为此，作者及其所在团队经过SRCM项目锻炼，并对比研究了国内外几款类似软件之后，根据SRCM的应用实践，开发出了一款设备可靠性维修分析软件，软件集SRCM分析流程与可靠性数据库为一体。

1 开发必要性

在缺少软件平台的条件下，传统的分析方法，存在诸多的弊端，如不断的修改造成版本混乱；不便于查阅和统计；简单枯燥的重复操作使分析效率不高；不利于分析结果的传承。PMOS（Preventive Maintence Optimize System，预防性维修优化系统）设计的目的：为了提高SRCM分析工作效率，将用户手动录入数据的工作量减至最小，彻底将用户从繁杂的数据整理工作中解脱出来；统一的流程步骤避免了版本的混乱，便捷的查询统计功能使信息查找更方便。此外通过PMOS的可靠性数据库模块能够逐步积累国内核电及国外核电行业可靠性通用数据，为科学的维修决策制定提供支持。PMOS采用B/S（Browser/Server，浏览器和服务器结构）结构设计。B/S结构运行维护简便，应用程序安装在服务器端，用户从客户端访问。

2 PMOS在SRCM分析中的应用简介

EPRI开发了分析软件SRCM Workstation，以及模板数据库PMDB来辅助SRCM项目的实施，同时提出Living SRCM（不断地重复进行SRCM分析）的概念鼓励会员单位持续改进预防性维修策略。一个典型的SRCM分析过程可以概括为6个方面：系统筛选；识别系统功能；设备FMEA（Failure Mode and Effects Analysis，故障模式和影响分析）；设备维修策略选择与比较；专家审查和Living SRCM。

PMOS除了能够完全实现上述过程外，还嵌入了可靠性数据库，其中包含的预防性维修模板类似于EPRI的模板数据库PMDB，可供用户随时参考调用，给分析带来便利。SRCM分析过程与可靠性数据库的关系，如图1所示。

2.1 系统筛选

系统筛选的目的是按照一定的标准，定性或定量的标准，对所有系统进行一个优先权排序，找出优先级高的系统开展分析。根据EPRI的推荐，可以从6个方面来评估哪些系统能够从分析中获益，即系统故障是否导致重大经济损失？系统与其他系统是否共用很多设备？系统分析结果是否可应用到其他系统？系统故障发生率是否高于平均值？是否有管理要求？系统是否有较多修改？

通过筛选，初步过滤掉一部分系统和设备，减少了分析的工作量。

PMOS系统推荐了量化的系统筛选准则，用户也可添加自己的筛选准则，每条准则都用分值和权重的乘积来计算，PMOS系统允许每个项目设定不同的筛选标准。

图1 SRCM与可靠性数据库的关系

按照上述准则筛选出的工艺系统是值得分析和研究的系统。对每个工艺系统的分析顺次包括：系统功能分析，设备FMEA，设备维修策略选择和分析结果专家审查。

2.2 系统功能分析

SRCM将分析资源集中在重要功能故障上，分析者先识别出系统的主要功能，然后按照一定的准则将这些功能划分管理级别。目前，各电厂的系统级别数量不太一致，如有的将系统功能分为3级：关键功能、重要功能和一般功能，有的将系统功能分为4级：关键1级、关键2级、重要功能和一般功能。PMOS系统考虑了这一特点，将系统功能的级别数量以及判断准则按照用户需求设定，并且可在同一软件环境下开展分级标准和分级数量不同的分析。此外，对系统功能用功能类型进行区分，这样每个系统的功能涉及到哪几个方面就可一目了然。PMOS系统允许用户自行定义系统功能的类型。

2.3 设备FMEA

由于核电设备较多，设备FMEA分析往往占用大量时间，核电设备数量庞大，但很多是同类型设备，有的甚至有相同的功能和使用环境，那么对同类型设备、相同使用频率和使用环境来说，其维修策略相同或类似。对于这种情况，早就有分析者将设备按设备类型进行归类，或划分功能设备组以简化分析。PMOS系统提供设备详情的复制粘贴功能，使得同类设备的分析更简单，大大提高了分析效率。

一个工艺系统的设备往往有多人同时进行分析，如将设备分配给不同专业的人员进行分析，传统分析时，分析数据零散，不宜集中讨论，PMOS系统采用网络模式允许多人同时在线分析，互不影响。

对于可以轻易获得的设备清单，提供一键导入功能即可以通过预设的格式要求，将设备信息做成EXCEL表后一键导入。FMEA分析时，可参考PMOS系统的可靠性数据库提供的设备类故障模式信息，PMOS系统的可靠性数据库类似于预防性维修模板库（PMDB），用户在分析时只可参考其信息，不能修改、添加或删除数据库信息。

2.4 设备维修策略选择

维修策略选择时，需要考虑以往的维修策略，即考虑对现有大纲进行适用性评价。传统的分析方法不易记录现有大纲的适用性评价结果。PMOS系统可将现有的维修大纲按照一定格式导入软件，与SRCM分析结果作对比。可以查看单个设备和整个工艺系统的对比结果。对比结果分为6类，即新增、删除、范围改变，周期延长、周期缩短和无变更。PMOS系统只需轻点按钮就可对维修任务作对比标记和统计。

PMOS系统的可靠性数据库按设备类别提供维修任务、维修周期等参考信息，用户可以查看或调用，纳入到特定系统的维修大纲中。

嵌入维修周期定量计算模块。可进行考虑经济性和不考虑经济性的维修周期计算，不同参数下的维修周期拟合曲线一目了然，便于分析者明确最佳维修周期。

2.5 专家审查

分析结果的专家审查是在线审查形式，该模块独立于分析模块，可满足专家分散审核和集中会议审核两种形式。

核电厂设备种类繁多，数量巨大，即使经过系统筛选，需要进行分析的设备数量仍然数量庞大。为了减少简单操作的枯燥重复，PMOS系统对设备的送审过程设计了设备批处理功能，节省了分析时间。

2.6 结果输出

分析结果以报表形式输出，PMOS系统预置了多样化的报表，报表封面用户可自行设计，如加上公司LOGO（标识），项目名称，分析人员名称等。

2.7 分析结果升版/Living SRCM

一个工艺系统经过系统功能分析和审核、设备分析和审核后，全部分析完成，进入执行阶段，分析结果不允许修改直到下次升版，一般是设备的故障情况有变化、有设计变更以及技改后有此需求。升版相当于重新对工艺系统开展分析，可重新选择分析人员和需要分析的设备。

3 可靠性数据库

可靠性数据库按照设备类别提供参考信息，提供的参考信息包括设备边界划分、设备的最小可维修件、设备失效模式与机理、预防性维修任务模板、维修任务有效性评估等信息。

预防性维修模板是设备专家经验的结晶，便于分析人员快速、高质量进行系统分析。目前只有国外软件有相关功能，国外软件中，预防性维修模板的条件组合都是固化内置，用户无法根据自己的经验改变条件组合。

本模块设计时，充分考虑核电厂实际工作需求，程序可以实现预防性维修模板的自由设定与编辑，一个设备类可以拥有不同表头模板以及不同周期的任务。

维修任务有效性评估模块能够对设备类维修任务策略组合的有效性进行计算，生成有效性汇总表；用户也可以自己选择维修任务项目，自由组合，计算其组合有效性，生成有效性汇总表。

4 结论与展望

分析流程与可靠性数据库相结合、专家在线审核的模式，一方面可以使分析流程流转更畅通，分析效率大幅提高，另一方面可以不断完善设备可靠性数据库，使分析更全面、合理和权威。在同一平台上允许用户设置自己的特殊参数，软件重要的几个步骤可繁可简，使软件的适应性更广，更具推广应用价值。例如，目前各核电厂普遍提出的设备分级和老化管理分析需求，其分析过程都可以在软件平台上实现。

PMOS系统的预防性维修模板库正处于逐步建立阶段，除建立预防性维修模板库，下一步拟扩充可靠性数据库内容，将PSA，LCM所需数据融合进去，并且建立一个统一的数据搜集规则，以满足不同的应用需求。

［1］徐习东，朱骏永，吕一农，董立.一种改进的RCM方法——精简型RCM（SRCM）［J］.华北电力技术，2006（3）：40－42.

［2］黄志军.秦山核电厂 SRCM 的应用实践［J］.中国核电，2013（4）：348－351.