淺談海洋石油動設(shè)備維修技術(shù)
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摘要：本文以設(shè)備設(shè)施完整性理念為指導(dǎo)，分析海洋石油現(xiàn)有狀態(tài)檢修技術(shù)的成果與不足，梳理海洋石油動設(shè)備預(yù)知性維修的主要管理流程，詳細分析設(shè)備智能診斷、動態(tài)RCM、備件管理、生產(chǎn)管理等關(guān)鍵技術(shù)點，采用基于面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA），研發(fā)以功能業(yè)務(wù)為主線、數(shù)據(jù)為驅(qū)動工具的海洋石油動設(shè)備一體化、智能化的預(yù)知性維修平臺。
關(guān)鍵詞：預(yù)知性維修；智能診斷；動態(tài)RCM；備件管理；生產(chǎn)管理；開放式架構(gòu)
海洋石油設(shè)備設(shè)施存在數(shù)量多、分布廣、價值大、技術(shù)新及系統(tǒng)化程度高、自動化程度高、作業(yè)環(huán)境風險高的特點，開展設(shè)備設(shè)施完整性管理工作，可有效管控風險、提高效率、降低成本，實現(xiàn)設(shè)備設(shè)施保值、增值及最大經(jīng)濟回報。聚焦到動設(shè)備部分完整性管理的核心技術(shù)是以可靠性為中心的維修（RCM），用于確定資產(chǎn)預(yù)防性維修需求、優(yōu)化維修制度的一種系統(tǒng)工程方法。RCM技術(shù)主要根據(jù)設(shè)備的可靠性狀態(tài),以最少的維修資源消耗,運用邏輯決斷分析法來確定所需的維修內(nèi)容、維修類型、維修間隔期和維修級別,制訂出預(yù)防維修策略,達到優(yōu)化維修的目的。傳統(tǒng)RCM有靜態(tài)性和非實時性的缺點，并未與狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)相結(jié)合,無法提供真實設(shè)備狀態(tài)修正的維修策略和風險評估。隨著設(shè)備管理、維修方式的發(fā)展、診斷技術(shù)的進步,設(shè)備維修在設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測與診斷技術(shù)的驅(qū)動下已呈現(xiàn)出4個維修模式：（1）事后維修；（2）預(yù)防維修；（3）狀態(tài)檢修；（4）智能維修。目前，海洋石油動設(shè)備已開展狀態(tài)檢修并在向智能維修（預(yù)知性維修）模式轉(zhuǎn)變與建設(shè)，文中主要分析目前海洋石油動設(shè)備狀態(tài)檢修的成果與不足，并以此為基礎(chǔ)開展動設(shè)備預(yù)知性維修技術(shù)的研究。
1狀態(tài)檢修技術(shù)
狀態(tài)檢修是一種以設(shè)備實際運行狀態(tài)為基礎(chǔ)的預(yù)防性維修方式，即基于狀態(tài)的維修是指以設(shè)備運行過程中的實際數(shù)據(jù)為依據(jù)，通過先進的監(jiān)測技術(shù)和故障診斷技術(shù),判斷當前設(shè)備的狀態(tài),并對故障部位進行分析和診斷,從而提出相應(yīng)的維修策略。目前海洋石油動設(shè)備已經(jīng)建立以基于狀態(tài)監(jiān)測的初級設(shè)備管理體系（系統(tǒng)），以設(shè)備狀態(tài)信息為核心數(shù)據(jù)，整合機組臺賬信息、設(shè)備啟停機、維修／保養(yǎng)信息等管理信息，建立了基于實時狀態(tài)信息的設(shè)備動態(tài)過程管理模式，改變原有設(shè)備管理模式，提高設(shè)備管理效率，優(yōu)化設(shè)備管理資源配置。目前已有系統(tǒng)還存在以下幾個方面的不足：（1）未實現(xiàn)設(shè)備智能診斷與預(yù)警；（2）不具備動態(tài)RCM，由狀態(tài)監(jiān)測未觸發(fā)維修策略產(chǎn)生維修工單；（3）未與生產(chǎn)管理、備件管理系統(tǒng)聯(lián)通，消除數(shù)據(jù)孤島。以上3個主體因素，造成基于狀態(tài)監(jiān)測的設(shè)備維修管理在實際運作過程中存在一定難度。
2預(yù)知性維修技術(shù)
預(yù)知性維修表述為通過監(jiān)測產(chǎn)品的狀態(tài)或性能參數(shù)的變化，表明產(chǎn)品已明顯退化時所進行的維修，能延長系統(tǒng)的工作壽命而不會增加故障風險，目前諸如專家系統(tǒng)、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和模糊邏輯已應(yīng)用到狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)學(xué)科，可有效縮短評估和診斷故障原因的時間，降低做出錯誤評估和診斷的概率?；跔顟B(tài)監(jiān)測的維修不一定是最優(yōu)的方針，應(yīng)是整體維修方針的一部分，但對于能實施狀態(tài)監(jiān)測的重要設(shè)備，最合適的維修方式是基于狀態(tài)監(jiān)測的維修。目前以預(yù)知性維修理念梳理海洋石油動設(shè)備預(yù)知性維修管理流程，如圖1所示。其中動設(shè)備預(yù)知性維修技術(shù)包含3個方面的核心內(nèi)容：
2.1動設(shè)備智能診斷和基于狀態(tài)監(jiān)測的動態(tài)RCM
智能診斷是狀態(tài)監(jiān)測技術(shù)發(fā)展新時代的必然趨勢，主要包含智能預(yù)警、智能診斷評估、智能預(yù)測等3個方面。要實現(xiàn)智能診斷，需要建立設(shè)備智能診斷專家知識庫和標準代碼庫。專家知識庫包含針對具體設(shè)備建立相應(yīng)的設(shè)備特征參數(shù)庫、特征頻率庫、動態(tài)報警門限等內(nèi)容，以及歷史具有典型特征并經(jīng)確認的典型案例，形成有邏輯規(guī)則和歷史典型檔案特征兩類的智能診斷模型，其中基于規(guī)則的診斷技術(shù)比較適合人的邏輯思維過程,能夠解決復(fù)雜系統(tǒng)的診斷問題。標準代碼庫將設(shè)備類型、部件、故障類型等內(nèi)容按照一定規(guī)則進行編碼，有助于形成自動推理機，可提高設(shè)備故障診斷的實時性和容錯性。以RCM和設(shè)備狀態(tài)監(jiān)、檢測技術(shù)相結(jié)合構(gòu)成了動態(tài)RCM閉環(huán)設(shè)備管理，它具有設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測實時性和設(shè)備故障智能診斷功能。傳統(tǒng)靜態(tài)RCM主要進行FEMA分析和風險評估并評估設(shè)備風險等級，而動態(tài)RCM的關(guān)鍵在于通過狀態(tài)監(jiān)測評估設(shè)備健康狀態(tài)，通過設(shè)備風險等級與健康狀態(tài)形成的風險健康矩陣修正決定設(shè)備實時的風險等級。
2.2備件寄存寄售管理
備件管理不僅保證設(shè)備正常運行,而且也占用了企業(yè)大量的資金,可以說無論在技術(shù)或經(jīng)濟上都跟企業(yè)的發(fā)展息息相關(guān)，備件的預(yù)測與優(yōu)化更是壽命周期成本實踐的一部分，按經(jīng)濟有效方式來管理備件庫存的保障供應(yīng)鏈中起著至關(guān)重要的作用，主要目的用來保證設(shè)備完好性且在庫存方面投資最低。而基于故障預(yù)測研究備件訂購，合理訂購備件，提高備件的供應(yīng)效率、降低備件的庫存成本和設(shè)備故障停機損失，具有非常重要的現(xiàn)實意義和應(yīng)用價值。海洋石油備件寄存寄售管理平臺功能設(shè)計如圖2所示。在企業(yè)管理中，生產(chǎn)管理是核心，也是難點所在，生產(chǎn)部門掌握著企業(yè)的生產(chǎn)能力（包括設(shè)備、人員、機具等），利用現(xiàn)代企業(yè)的先進管理思想，全面地集成了企業(yè)的所有資源信息，并為企業(yè)提供決策、計劃、控制與經(jīng)營業(yè)績評估的全方位和系統(tǒng)化的管理。預(yù)知性維修需要根據(jù)維修決策調(diào)配人機具等內(nèi)容有效管控和設(shè)備維修工作合理推進，根據(jù)企業(yè)自身特點和海洋石油裝備運維管理的特點，設(shè)計生產(chǎn)管理系統(tǒng)架構(gòu)見圖3所示。
3平臺研發(fā)
海洋石油動設(shè)備預(yù)知性維修平臺將實現(xiàn)監(jiān)測診斷、動態(tài)RCM、備件管理、生產(chǎn)管理的智能化、一體化服務(wù)模式，提高服務(wù)效率和降低設(shè)備維修管理成本，提升設(shè)備管理工作效率?？紤]動設(shè)備預(yù)知性維修技術(shù)的難點和各模塊技術(shù)的復(fù)雜性，可采用基于面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA），可實現(xiàn)不同應(yīng)用相互交換數(shù)據(jù)、參與業(yè)務(wù)流程。SOA是一種定義和提供信息結(jié)構(gòu)的方式，可采用不同操作系統(tǒng)或者采用不同編程語言。SOA架構(gòu)的主要優(yōu)勢在于能夠混搭各種執(zhí)行環(huán)境、服務(wù)接口與執(zhí)行技術(shù)明確分離，并采用一致的架構(gòu)方式將它們以“松耦合”的方式結(jié)合起來。以SOA架構(gòu)思想為主線，將平臺劃分為數(shù)據(jù)層、處理層、功能層，建立基于中間件的動設(shè)備預(yù)知性維修平臺架構(gòu)。數(shù)據(jù)層按照保密格式嚴格封裝，系統(tǒng)任務(wù)數(shù)據(jù)均依托處理層中間件實現(xiàn)底層數(shù)據(jù)庫與功能層、其它系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交互，提高數(shù)據(jù)安全性和處理能力；各個功能服務(wù)模型和業(yè)務(wù)邏輯關(guān)系存放在處理層，以便通過這些模塊的組合和集成實現(xiàn)更粗粒度的服務(wù)；功能展示層按照功能流程與設(shè)計展示和反饋相關(guān)信息。根據(jù)以上平臺設(shè)計要點，已開發(fā)出適合海洋石油特點的備件管理系統(tǒng)平臺，見圖4所示。
4結(jié)語
文中以設(shè)備設(shè)施完整管理服務(wù)為理念，以功能業(yè)務(wù)為主線、以數(shù)據(jù)為驅(qū)動工具，研究海洋石油動設(shè)備預(yù)知性維修技術(shù)，并詳細分析設(shè)備智能診斷、動態(tài)RCM、備件管理、生產(chǎn)管理等關(guān)鍵技術(shù)，采用基于面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)研發(fā)海洋石油動設(shè)備的一體化、智能化的預(yù)知性維修平臺。海洋石油動設(shè)備預(yù)知性維修平臺將極大提高設(shè)備管理效率、提升設(shè)備本質(zhì)安全，推動海洋石油動設(shè)備傳統(tǒng)運維模式向數(shù)字運維轉(zhuǎn)變。
作者：劉帥 李進 熊振龍 單位：中海石油有限公司天津分公司