林紀(jì)建　王建興

摘 要： 以可靠性為中心的維修（RCM）軟件系統(tǒng)能夠有效提高設(shè)備維護(hù)效率和降低維護(hù)成本，同時(shí)應(yīng)用移動(dòng)設(shè)備能夠及時(shí)準(zhǔn)確地記錄現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，進(jìn)一步提高工作效率。介紹了一款基于移動(dòng)設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)控制評(píng)估系統(tǒng)，重點(diǎn)闡述了在移動(dòng)客戶端應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)控制矩陣?yán)碚摰脑O(shè)計(jì)過程。此系統(tǒng)通過建立安全、生產(chǎn)、維修、環(huán)境四個(gè)風(fēng)險(xiǎn)控制矩陣模型和評(píng)估數(shù)據(jù)，結(jié)合定量與定性方法評(píng)估大中型設(shè)備存在的風(fēng)險(xiǎn)。該評(píng)估系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中輔助設(shè)備管理人員制定維修策略，取得了良好的效果。

關(guān)鍵詞： 以可靠性為中心的維修； 風(fēng)險(xiǎn)矩陣； 評(píng)估系統(tǒng)； 移動(dòng)設(shè)備

中圖分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1006-8228（2015）04-40-03

Abstract： A RCM （reliability centered maintenance） software can effectively improve maintenance efficiency and reduce maintenance costs， and use mobile devices to collect on-site data timely and accurately is helpful to improve the maintenance work. This paper introduces a risk control evaluation system， it focuses on how to apply risk control matrixs to design the client programs running on Mobile devices. Through the establishment of safety， production， maintenance， environment four risk control matrix model and the evaluation data， and with the quantitative and qualitative methods， the system can effectively evaluate the risk in the work of large and medium-sized equipments. The system has been used to guide the actual maintenance work and achieved good results.

Key words： RCM； risk control matrix； evaluation system； mobile devices

0 引言

隨著我國(guó)工業(yè)化水平的不斷推進(jìn)，企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)將更加集中于生產(chǎn)附加值的提高上。對(duì)于具備大型設(shè)備的各類大中型企業(yè)來說，通過信息化改造，能夠有效地對(duì)設(shè)備進(jìn)行維護(hù)；并在此基礎(chǔ)上合理制定維護(hù)計(jì)劃，提升設(shè)備運(yùn)行的可靠性，降低設(shè)備因故障/失效造成的損失。

當(dāng)前，應(yīng)用以可靠性為中心的維修（RCM）理論對(duì)大型設(shè)備進(jìn)行信息化維護(hù)是國(guó)際上通用的一種系統(tǒng)工程方法[1]，可以有效提高企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)能力。我國(guó)在RCM方面的研究起步相對(duì)較晚[1-5]。1979年我國(guó)空軍和民航率先引進(jìn)了RCM理論。1985年原國(guó)防科工委發(fā)布了《航空技術(shù)裝備壽命與可靠性暫行工作規(guī)定》，規(guī)定了在設(shè)備維修中應(yīng)采取定期、視情和狀態(tài)監(jiān)控三種方式。1989年發(fā)布了HB6211《飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)和設(shè)備以可靠性為中心的維修大綱的制訂》。1992年我國(guó)發(fā)布了RCM的國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)——GJB1378《裝備預(yù)防性維修大綱的制定要求與方法》。1994年，又發(fā)布了《〈裝備預(yù)防性維修大綱的制定要求與方法〉實(shí)施指南》，指導(dǎo)各類武器裝備維修大綱的制定。這些制度和方法的制定有效地提高了我國(guó)RCM的應(yīng)用水平。一些企事業(yè)逐步開始運(yùn)用RCM理論指導(dǎo)和制定維護(hù)工作，如南京地鐵在實(shí)踐中制定出了以TPM與RCMf協(xié)同動(dòng)作的管理策略[5]。

但是研發(fā)RCM軟件系統(tǒng)一直是我國(guó)的薄弱環(huán)節(jié)。一些大中型企業(yè)多是購(gòu)置國(guó)外的產(chǎn)品，這些軟件功能強(qiáng)大且價(jià)格昂格，但其中一些功能不能適應(yīng)于我國(guó)特定行業(yè)或企業(yè)的需要。近年來，國(guó)內(nèi)開始開發(fā)出一些有針對(duì)性的RCM軟件，如和諧型機(jī)車維修系統(tǒng)[1]、中國(guó)列車運(yùn)行控制系統(tǒng)[2]和數(shù)控機(jī)床維修系統(tǒng)[3]等等。筆者曾參與港口企業(yè)的RCM軟件開發(fā)，側(cè)重于風(fēng)險(xiǎn)矩陣?yán)碚摰膽?yīng)用實(shí)踐。

本文闡述了在研發(fā)RCM軟件系統(tǒng)過程中，應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)矩陣?yán)碚撛谝苿?dòng)設(shè)備上的設(shè)計(jì)過程。風(fēng)險(xiǎn)矩陣法是指通過定性分析和定量分析，綜合考慮風(fēng)險(xiǎn)影響和風(fēng)險(xiǎn)概率兩方面的因素，通過風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)項(xiàng)目的影響進(jìn)行評(píng)估的方法。基于風(fēng)險(xiǎn)矩陣的設(shè)備評(píng)估系統(tǒng)通過搜集設(shè)備基礎(chǔ)數(shù)據(jù)以及維護(hù)歷史數(shù)據(jù)，分析數(shù)據(jù)，計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，得到數(shù)據(jù)報(bào)表，以此作為依據(jù)，指導(dǎo)設(shè)備管理人員制定維修策略。

1 軟件的總體設(shè)計(jì)

一個(gè)設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估首先從大部件開始，如果部件存在風(fēng)險(xiǎn)，再對(duì)部件下的零件進(jìn)行評(píng)估，以確定哪些零件存在風(fēng)險(xiǎn)，最后確定這些零件的故障原因和可能產(chǎn)生的影響。

1.1 總體思路

⑴ 部件評(píng)估：建立部件故障概率風(fēng)險(xiǎn)矩陣，對(duì)部件確定風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別。

⑵ 零件評(píng)估：建立部件零件的生產(chǎn)損失、維修成本、安全影響以及環(huán)境影響四個(gè)風(fēng)險(xiǎn)矩陣，其中生產(chǎn)損失和維修影響采用模糊半定量方法確定其風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，另外兩個(gè)采用定性方法確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

⑶ 故障模式和影響分析：為了較好的進(jìn)行可靠性數(shù)據(jù)的采集與交換，根據(jù)ISO14224中對(duì)各零件的故障模式進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，列出設(shè)備或零件的主要故障模式以及產(chǎn)生該故障模式的原因，并根據(jù)其常見故障，對(duì)每個(gè)故障模式進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，從而規(guī)定出可能的故障原因。故障模式采用的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法與零件采用的一樣，同樣為四個(gè)風(fēng)險(xiǎn)矩陣。

1.2 軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

軟件采用移動(dòng)客戶端結(jié)合C/S技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。RCM分析人員在進(jìn)行RCM風(fēng)險(xiǎn)分析的過程中，使用移動(dòng)設(shè)備下的應(yīng)用程序，將風(fēng)險(xiǎn)測(cè)評(píng)數(shù)據(jù)發(fā)送到服務(wù)器，并請(qǐng)求服務(wù)器處理數(shù)據(jù)。服務(wù)器分析處理完畢后，將數(shù)據(jù)分析結(jié)果發(fā)回移動(dòng)客戶端，客戶端對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行顯示。通過使用該結(jié)構(gòu)，能夠大大提高分析人員的工作效率。由于通過服務(wù)器統(tǒng)一管理業(yè)務(wù)邏輯，保證風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)的完整性及一致性。

1.3 主要模塊和實(shí)現(xiàn)功能

根據(jù)軟件設(shè)計(jì)目標(biāo)，按照軟件需要完成的功能劃分為以下幾個(gè)模塊。

⑴ 數(shù)據(jù)輸入模塊：完成設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、現(xiàn)有維修計(jì)劃、成本金額、故障模式、故障原因等批量數(shù)據(jù)的輸入。

⑵ 部件風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模塊：通過風(fēng)險(xiǎn)矩陣法確定部件的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，篩選出那些高風(fēng)險(xiǎn)的部件。

⑶ 零件系統(tǒng)模塊：對(duì)存在高風(fēng)險(xiǎn)的部件的零件進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，篩選出高風(fēng)險(xiǎn)的零件。

⑷ 詳細(xì)分析模塊：通過分析零件的故障模式對(duì)其進(jìn)行定性和半定量的風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算，確定風(fēng)險(xiǎn)原因。通過邏輯決斷確定維護(hù)方式，制定維護(hù)/維修任務(wù)計(jì)劃。

⑸ 資料管理模塊：對(duì)輸入的數(shù)據(jù)資料進(jìn)行編輯和瀏覽。

⑹ 報(bào)告模塊：生成并輸出篩選分析和詳細(xì)分析的報(bào)告。

⑺ 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)模塊：基于SQL Server建立數(shù)據(jù)庫(kù)，通過Excel文檔數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)輸入和輸出，建立典型設(shè)備數(shù)據(jù)及相應(yīng)的故障模式以及所需的用于故障分析的數(shù)據(jù)。

1.4 軟件的開發(fā)環(huán)境

⑴ 開發(fā)平臺(tái)：本系統(tǒng)基于.NET平臺(tái)，采用Web Services和SOA架構(gòu)進(jìn)行程序設(shè)計(jì)。

⑵ 開發(fā)語(yǔ)言：本系統(tǒng)采用C#語(yǔ)言和.NET類庫(kù)進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)。

⑶ 開發(fā)工具：服務(wù)器端操作系統(tǒng)采用Windows 7系統(tǒng)，開發(fā)采用Visual Studio 2010，數(shù)據(jù)庫(kù)采用Microsoft SQL Server 2005；客戶端的操作系統(tǒng)采用Windows Phone 8系統(tǒng)，開發(fā)采用Visual Studio 2010 Express for Windows Phone。

2 主要方法

2.1 風(fēng)險(xiǎn)矩陣法

對(duì)整機(jī)部件的篩選采用一個(gè)5×5風(fēng)險(xiǎn)矩陣，橫坐標(biāo)為故障概率，縱坐標(biāo)為故障后果。

故障后果分為五個(gè)等級(jí)：①非常低——表示該部件故障后，對(duì)設(shè)備基本沒有影響，可以繼續(xù)工作或者經(jīng)過短時(shí)間維修就可繼續(xù)工作，并且不會(huì)對(duì)人身產(chǎn)生威脅；②低——該部件故障后，可能造成設(shè)備短時(shí)間停止工作，經(jīng)過短時(shí)間維修可以繼續(xù)工作，并且不會(huì)對(duì)人身產(chǎn)生傷害；③中——該部件故障后，會(huì)造成長(zhǎng)時(shí)間停工或設(shè)備損壞，需進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間維修，可能造成人身傷害；④高——該部件故障后，會(huì)造成設(shè)備長(zhǎng)時(shí)間停工或設(shè)備嚴(yán)重?fù)p壞，需大修才能將設(shè)備修復(fù)，會(huì)造成少量人身傷亡；⑤非常高——該部件故障后，對(duì)設(shè)備產(chǎn)生嚴(yán)重?fù)p壞，甚至有可能使設(shè)備報(bào)廢并會(huì)造成重大人身傷亡事故。

故障概率也分為五個(gè)等級(jí)：①非常不可能——通過評(píng)估沒有發(fā)現(xiàn)潛在的破壞、缺陷和故障，沒有設(shè)計(jì)上的缺陷，有明確的使用期限；②不可能——通過評(píng)估和檢測(cè)發(fā)現(xiàn)有潛在的破壞、缺陷和故障，沒有設(shè)計(jì)上的缺陷，對(duì)設(shè)備的使用期限可以預(yù)測(cè)；③可能——通過評(píng)估和檢測(cè)發(fā)現(xiàn)有明顯的破壞、缺陷和故障；評(píng)估發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)比較合理，對(duì)設(shè)備的使用期限也有一個(gè)大致的掌握；④常發(fā)生——通過評(píng)估和檢測(cè)發(fā)現(xiàn)有明顯的破壞、缺陷和故障，故障評(píng)估發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障概率和使用期限都非常接近使用上限；⑤總是發(fā)生——通過評(píng)估或以前的檢測(cè)發(fā)現(xiàn)有明顯的破壞、缺陷和故障，故障評(píng)估發(fā)現(xiàn)設(shè)備的故障概率和使用期限已超過使用上限。

2.2 故障模式的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則

設(shè)備的故障模式風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則和風(fēng)險(xiǎn)矩陣是根據(jù)相應(yīng)的安全和環(huán)境的法規(guī)或標(biāo)準(zhǔn)，并結(jié)合設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀況和管理維修情況來制定的，而設(shè)備故障模式的風(fēng)險(xiǎn)是由故障概率和故障后果（包括：安全后果、環(huán)境后果、生產(chǎn)損失和維修成本）共同決定。每一種故障后果都有相對(duì)應(yīng)的故障概率，從而構(gòu)成四個(gè)5×5風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣。其主要評(píng)價(jià)內(nèi)容為：①故障頻率——以設(shè)備或零件的維修為周期，統(tǒng)計(jì)故障發(fā)生的時(shí)間和次數(shù)；②安全后果——人員傷亡和設(shè)備損壞維修所需費(fèi)用總和；③環(huán)境后果——按照環(huán)境的污染影響程度及處理事故級(jí)別的高低劃分；④生產(chǎn)損失——以故障所造成的停機(jī)時(shí)間來計(jì)算，根據(jù)評(píng)估的結(jié)果折算成企業(yè)的實(shí)際損失；⑤維修成本——人員維修和產(chǎn)生故障零件生產(chǎn)成本的總費(fèi)用。

在評(píng)估故障后果時(shí)，忽略“極端的小概率事件”，將“常見的、經(jīng)常發(fā)生的事件”作為主要考慮對(duì)象，這主要是為了使得評(píng)估結(jié)果具有更好的實(shí)用性和普遍性。下面以軟件中港口門座起重機(jī)為例，作如下表述。

故障概率評(píng)價(jià)準(zhǔn)則：①極少發(fā)生，發(fā)生概念小于20%；②很少發(fā)生，發(fā)生概念20%至40%；③偶爾發(fā)生，發(fā)生概念40%至60%；④較常發(fā)生，發(fā)生概念60%至80%；⑤經(jīng)常發(fā)生，發(fā)生概念大于80%。

安全后果評(píng)價(jià)準(zhǔn)則：①?zèng)]有影響工作或造成殘廢（包括急救、醫(yī)療救治和職業(yè)病）；②影響工作，如較輕的可康復(fù)的健康影響；③較重大受傷，如經(jīng)過半年以內(nèi)治療，可恢復(fù)工作；④永久喪失勞動(dòng)能力；⑤一人或一人以上發(fā)生死亡。

環(huán)境后果評(píng)價(jià)準(zhǔn)則：①對(duì)環(huán)境沒有污染，或在公司允許的環(huán)保指標(biāo)之內(nèi)；②較輕的環(huán)境破壞，較輕的經(jīng)濟(jì)后果，在一定范圍內(nèi)可處理；③公司內(nèi)嚴(yán)重污染，需公司協(xié)調(diào)處理；④可以尋求地方支持或省內(nèi)支援處理；⑤必須通過地方政府和國(guó)際團(tuán)體外部協(xié)助來處理，資源消耗很大。

生產(chǎn)損失評(píng)價(jià)準(zhǔn)則：①0至4小時(shí)，少于半天；②4至8小時(shí)，少于1天；③8至24小時(shí)，少于3天；④24至48小時(shí)，少于6天；⑤≧48小時(shí)，大于6天。

維修成本評(píng)價(jià)準(zhǔn)則：①0至100，少于1百元；②101至1000，少于1千元；③1001至10000，少于1萬(wàn)元；④10001至50000，少于5萬(wàn)元；⑤≧50000，大于5萬(wàn)元。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)港口設(shè)備維修的實(shí)際情況，闡述了在開發(fā)基于RCM的軟件過程中應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)矩陣定性或半定量判斷設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)的設(shè)計(jì)過程。由于不同設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)分析的模型和標(biāo)準(zhǔn)不盡相同，所以開發(fā)中有必要使程序具備恰當(dāng)?shù)撵`活性。例如：采用的風(fēng)險(xiǎn)矩陣行列數(shù)是可定義的，每一級(jí)的具體描述是可以修改的，但同一類設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是一致的。所以，需要在開發(fā)中建立一個(gè)模型庫(kù)，針對(duì)不同類型的設(shè)備建立一套風(fēng)險(xiǎn)分析模型和數(shù)據(jù)，當(dāng)建立一個(gè)具備設(shè)備實(shí)例數(shù)據(jù)時(shí)，這些基本模型數(shù)據(jù)就會(huì)用于該設(shè)備的風(fēng)險(xiǎn)分析。另外，考慮到移動(dòng)設(shè)備在通信時(shí)可能出現(xiàn)不能連接服務(wù)器的情況，需要設(shè)計(jì)在客戶端緩存現(xiàn)存評(píng)估數(shù)據(jù)的方法，以備在通信連接好時(shí)，實(shí)時(shí)地把相應(yīng)的分析數(shù)據(jù)傳遞給服務(wù)器；同時(shí)需要設(shè)計(jì)一個(gè)接口，能夠把數(shù)據(jù)復(fù)制到PC端，然后通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互。目前，本文所闡述的設(shè)計(jì)方法已經(jīng)在實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)中得以實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用，取得了較好的效果。

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