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Wonderware现场管理对化工设备可靠性的影响———Wonderware现场管理对化工设备可靠性的影响

2012-04-15Wonderware公司

摘要
      RCM (以设备可靠性为中心的维修)研究表明:在复杂的设备系统中,除非其部件有1-2个与工龄有关的支配性失效模式,否则预防性维修对系统可靠性影响甚微。这对传统的定修模式带来了巨大的挑战。RCM 的研究甚至认为:过度的维修会带来更多的故障。
      RCM的理论促进了“设备状态检测”维修技术的发展,同时使设备的日常巡检、点检等基础的状态检测工作变得更为重要,本文将讨论化工行业目前现场管理的模式,及对设备可靠性带来的影响

1 定修模式的缺陷和RCM 的发展
      在二次世界大战期间,战争带来的压力增加了对各种物品的需求,而产业劳动力锐减,导致了世界范围内生产设备机械化程度的提高,设备也日趋复杂,生产开始依赖设备的可靠性,停机时间成为突出的问题。这使得企业想到应该预防设备故障,进而形成了预防性维修的概念,在60年代,预防性维修主要表现为对设备的定期大修。
       这种定修模式基于这样一个概念,既:设备中的每一个部件都有一个“正常的工龄 ”,达到此工龄就必须要大修,以确保安全和运行可靠性。然而近年来,设备的制造日趋大型化、复杂化、自动化,新的研究发现:大多数设备的运行工龄似乎与故障几率的联系变得原来越小,而设备的故障模式也由原来的一种,变成六种之多,根据对民用飞机的研究表明: 约82%的设备故障与工龄没有直接关系。这些研究导致了以下两个结论:
1: 对于复杂系统,除非其部件有1-2个支配性的、与工龄相关的故障模式,否则定修对可靠性的用处很小 (事实上,如果把“早期损坏率“-引入到本应稳定的系统中,度维修只能增加整体故障率,如下图)

 
2: 在复杂系统中,存在大量的单元,找不到适合它们的、有效维修的周期
       以上的结论使得维修管理者们非常困惑,如果设备的故障防不胜防,那么应该如何制定设备维护方式?难道要放弃预防性维修的做法吗?
       RCM(以设备可靠性为中心的维修)就是为了解决以上的问题产生的,它最先起源于60年代美国的航空业,并在70年代美国军方、核电行业得以应用。 近年来,推广到全球的多个工业领域。准确的说:RCM 不是一项具体的维修方式, 也不是笼统意义上的维修思想,事实上,RCM 是一套分析过程和方法, 它的基本思路是: 对系统进行功能和故障分析,明确故障的后果,然后用规范的逻辑决断方式,确定不同设备的维修方式。对这些方法的讨论,超出了本文的范围。然而,RCM 的发展,直接促进了状态检测技术的发展,同时,使得设备的现场管理显得更为重要。在以下的文章中,将根据RCM的几项研究成果,讨论在现场管理给化工企业带来的变化和挑战。
2 RCM与现场管理
       由于与工龄无关的设备故障大量存在, 以及传统定修技术越来越无能为力, 促进了新型预防工作的发展,位于前列的就是状态检测
       状态检测基于这样一个事实: 大量的故障不会瞬间发生,实际上故障要发展一段时间,如果能在这期间发现故障,则可能采取有效的方式预防故障、或避免严重的后果,如下图所示:


       RCM 的贡献之一,就是把故障分成“潜在故障”和“功能故障”,如上图的P点是潜在故障的发生点,例如,电机振动,可能意味着轴承的磨损,但是暂时还不影响电机的工作。图中的F点,可能表示轴承卡死,电机保护装置启动,从而导致电机停止工作。
       P-F之间表示“潜在故障”发展到“功能故障”的时间间隔。如果定期对设备的状态进行检查,跟踪其趋势,就可以较好地在“功能故障”发生前,进行修复。然而,实际情况并不简单,原因是: 不同故障模型的P-F 的间隔可能从数秒到数年不等,这就带来了状态检测的第一个问题,那就是:应该用什么样的频率去检测( 毫无疑问,频繁的检查,将导致员工负荷增加,而间隔太长,又错失了预防机会)
确定状态检测的频率和诸多的因素相关:
1:故障后果(如某些化工企业,泄漏可能带来立即的安全问题,则生产巡检的频率达每小时一次)
2:和修复故障所需要的时间有关系 (故障的修复本身需要时间去组织材料和安排人员,这个过程从数小时到数周不等,如果检测频率不够的话,即便发现了问题,依然可能因为修复来不及,造成生产上的损失)
3:历史数据的分析(根据历史隐患发生的频度,确定更为科学合理的检测频率)
       总而言之, 状态检测的频率是企业根据其实际情况,不断分析和调整的过程,甚至在一段时间内,因为某些潜在故障的发生,可能临时增加检测的频率和检查的内容。这需要来自现场的数据记录反馈和分析
       状态检测的另一个基本假设是: 故障发生时,有可以被发现的迹象。随着潜在故障的发展,其故障的表象是不同,不同的表象意味着不同的设备劣化程度。这就带来了第二个问题,那就是什么时候,设备管理者可以发现各种迹象?举例而言:
      考虑到一个滚动轴承,其故障被描述为: “ 由于缺乏润滑而最终被卡死 ”,则在此过程中,不同的阶段,通过不同的状态检测手段,可以探测到不同的特征,如下图:


以上的图例至少说明了以下几个问题:
-首先,如果采用先进的点检技术,可以及早发现隐患
-功能故障的消除有效性,不在何时发现了那种状态,而是,什么时候这些问题得到汇报(不幸的是, 今天,很多工厂无法连最基本的巡查工作都无法保证,或者由于交接班的记录缺失,导致问题得不到有效跟踪
-当人的感官发现问题时,大多数情况下设备已经接近功能故障,低效的问题汇报和甄别流程,将延误维修的战机
-考虑到不同设备P-F间隔的变化(从数秒到数年),在很多情况下,需要故障发现人及时采取现场的行动(如:启动备用设备、或安全报警装置等),这需要对现场的员工提供培训,以及在此异常条件下,有针对性的操作指导
      状态检测技术近年来有了较大的发展,象:振动测试、转速测试、红外成像、油品分析等。但这只解决了问题的一个方面。
       另一个方面需要解决的是: 如何合理定义状态检测的频率,如何理顺现场的问题发现、反应、汇报、审核、跟踪的流程,如何将不断优化的状态检测策略,和企业积累的知识及时传递到现场,这对现场管理的组织有效性,和实施效率都带来了更高的要求。

4 RCM在现场应用遇到的挑战
      随着RCM理论的成熟和发展,企业更加关注设备的现场工作状态,从而也使现场的保养、巡检、点检等工作大量增加。然而,在大多数企业,这项工作进行的并不顺利,从管理的角度上讲,其原因可能有如下几点:
1:管理者无法监控是否到位检查 (包括生产人员的巡检、设备人员的点检等)。
       虽然有些企业有纸面的检查单据和翻牌制度,但这种做法完全依赖于员工的主动性,纸面的记录单极容易被员工随意填写,这容易让员工产生懒惰的心理,反正去或不去都一样,做得好做不好也一样,反正管理层并不了解。
2:现场任务的安排不完全科学与合理
      很多企业定义了各种现场作业规范,一旦开始实施,就很少认真去根据现场的反馈,进行合理的评估和调整,随着设备运行的状况发生变化,有的应该检查,或应该更频繁检查的项目,没有被补充到新的作业规程中,有的明显故障率较低的设备,却被要求频繁检查,这让员工本身对检查项目的科学性产生质疑。
      另一方面,随着设备的运行时间增加,设备暴露的问题增多,以及国家和企业对安全生产方面的要求越来越严格,现场检查的项目也不断增加,在此情况下,科学合理的安排工作显得尤其重要。然而,目前企业很少对现场巡检的实际工作时间进行评估。在某些企业的调研过程中, 员工反映:巡检周期的长短和巡检的内容不合理,很难准时完成。
造成这个问题的原因,一方面是现场数据不完整,或者是分析手段的缺乏
3:对现场作业的指导不足
      设备可靠运行的关键,首先要确<

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