淺談海洋石油動設備維修技術
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摘要：本文以設備設施完整性理念為指導，分析海洋石油現(xiàn)有狀態(tài)檢修技術的成果與不足，梳理海洋石油動設備預知性維修的主要管理流程，詳細分析設備智能診斷、動態(tài)RCM、備件管理、生產管理等關鍵技術點，采用基于面向服務的體系結構（SOA），研發(fā)以功能業(yè)務為主線、數(shù)據(jù)為驅動工具的海洋石油動設備一體化、智能化的預知性維修平臺。
關鍵詞：預知性維修；智能診斷；動態(tài)RCM；備件管理；生產管理；開放式架構
海洋石油設備設施存在數(shù)量多、分布廣、價值大、技術新及系統(tǒng)化程度高、自動化程度高、作業(yè)環(huán)境風險高的特點，開展設備設施完整性管理工作，可有效管控風險、提高效率、降低成本，實現(xiàn)設備設施保值、增值及最大經濟回報。聚焦到動設備部分完整性管理的核心技術是以可靠性為中心的維修（RCM），用于確定資產預防性維修需求、優(yōu)化維修制度的一種系統(tǒng)工程方法。RCM技術主要根據(jù)設備的可靠性狀態(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容、維修類型、維修間隔期和維修級別,制訂出預防維修策略,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)測和故障診斷技術相結合,無法提供真實設備狀態(tài)修正的維修策略和風險評估。隨著設備管理、維修方式的發(fā)展、診斷技術的進步,設備維修在設備狀態(tài)監(jiān)測與診斷技術的驅動下已呈現(xiàn)出4個維修模式：（1）事后維修；（2）預防維修；（3）狀態(tài)檢修；（4）智能維修。目前，海洋石油動設備已開展狀態(tài)檢修并在向智能維修（預知性維修）模式轉變與建設，文中主要分析目前海洋石油動設備狀態(tài)檢修的成果與不足，并以此為基礎開展動設備預知性維修技術的研究。
1狀態(tài)檢修技術
狀態(tài)檢修是一種以設備實際運行狀態(tài)為基礎的預防性維修方式，即基于狀態(tài)的維修是指以設備運行過程中的實際數(shù)據(jù)為依據(jù)，通過先進的監(jiān)測技術和故障診斷技術,判斷當前設備的狀態(tài),并對故障部位進行分析和診斷,從而提出相應的維修策略。目前海洋石油動設備已經建立以基于狀態(tài)監(jiān)測的初級設備管理體系（系統(tǒng)），以設備狀態(tài)信息為核心數(shù)據(jù)，整合機組臺賬信息、設備啟停機、維修／保養(yǎng)信息等管理信息，建立了基于實時狀態(tài)信息的設備動態(tài)過程管理模式，改變原有設備管理模式，提高設備管理效率，優(yōu)化設備管理資源配置。目前已有系統(tǒng)還存在以下幾個方面的不足：（1）未實現(xiàn)設備智能診斷與預警；（2）不具備動態(tài)RCM，由狀態(tài)監(jiān)測未觸發(fā)維修策略產生維修工單；（3）未與生產管理、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)測的設備維修管理在實際運作過程中存在一定難度。
2預知性維修技術
預知性維修表述為通過監(jiān)測產品的狀態(tài)或性能參數(shù)的變化，表明產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)、神經網絡和模糊邏輯已應用到狀態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)學科，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。目前以預知性維修理念梳理海洋石油動設備預知性維修管理流程，如圖1所示。其中動設備預知性維修技術包含3個方面的核心內容：
2.1動設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)測技術發(fā)展新時代的必然趨勢，主要包含智能預警、智能診斷評估、智能預測等3個方面。要實現(xiàn)智能診斷，需要建立設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備建立相應的設備特征參數(shù)庫、特征頻率庫、動態(tài)報警門限等內容，以及歷史具有典型特征并經確認的典型案例，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)則的診斷技術比較適合人的邏輯思維過程,能夠解決復雜系統(tǒng)的診斷問題。標準代碼庫將設備類型、部件、故障類型等內容按照一定規(guī)則進行編碼，有助于形成自動推理機，可提高設備故障診斷的實時性和容錯性。以RCM和設備狀態(tài)監(jiān)、檢測技術相結合構成了動態(tài)RCM閉環(huán)設備管理，它具有設備狀態(tài)監(jiān)測實時性和設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備風險等級，而動態(tài)RCM的關鍵在于通過狀態(tài)監(jiān)測評估設備健康狀態(tài)，通過設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,可以說無論在技術或經濟上都跟企業(yè)的發(fā)展息息相關，備件的預測與優(yōu)化更是壽命周期成本實踐的一部分，按經濟有效方式來管理備件庫存的保障供應鏈中起著至關重要的作用，主要目的用來保證設備完好性且在庫存方面投資最低。而基于故障預測研究備件訂購，合理訂購備件，提高備件的供應效率、降低備件的庫存成本和設備故障停機損失，具有非常重要的現(xiàn)實意義和應用價值。海洋石油備件寄存寄售管理平臺功能設計如圖2所示。在企業(yè)管理中，生產管理是核心，也是難點所在，生產部門掌握著企業(yè)的生產能力（包括設備、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、控制與經營業(yè)績評估的全方位和系統(tǒng)化的管理。預知性維修需要根據(jù)維修決策調配人機具等內容有效管控和設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，設計生產管理系統(tǒng)架構見圖3所示。
3平臺研發(fā)
海洋石油動設備預知性維修平臺將實現(xiàn)監(jiān)測診斷、動態(tài)RCM、備件管理、生產管理的智能化、一體化服務模式，提高服務效率和降低設備維修管理成本，提升設備管理工作效率?？紤]動設備預知性維修技術的難點和各模塊技術的復雜性，可采用基于面向服務的體系結構（SOA），可實現(xiàn)不同應用相互交換數(shù)據(jù)、參與業(yè)務流程。SOA是一種定義和提供信息結構的方式，可采用不同操作系統(tǒng)或者采用不同編程語言。SOA架構的主要優(yōu)勢在于能夠混搭各種執(zhí)行環(huán)境、服務接口與執(zhí)行技術明確分離，并采用一致的架構方式將它們以“松耦合”的方式結合起來。以SOA架構思想為主線，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備預知性維修平臺架構。數(shù)據(jù)層按照保密格式嚴格封裝，系統(tǒng)任務數(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；各個功能服務模型和業(yè)務邏輯關系存放在處理層，以便通過這些模塊的組合和集成實現(xiàn)更粗粒度的服務；功能展示層按照功能流程與設計展示和反饋相關信息。根據(jù)以上平臺設計要點，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結語
文中以設備設施完整管理服務為理念，以功能業(yè)務為主線、以數(shù)據(jù)為驅動工具，研究海洋石油動設備預知性維修技術，并詳細分析設備智能診斷、動態(tài)RCM、備件管理、生產管理等關鍵技術，采用基于面向服務的體系結構研發(fā)海洋石油動設備的一體化、智能化的預知性維修平臺。海洋石油動設備預知性維修平臺將極大提高設備管理效率、提升設備本質安全，推動海洋石油動設備傳統(tǒng)運維模式向數(shù)字運維轉變。
作者：劉帥 李進 熊振龍 單位：中海石油有限公司天津分公司