寿命周期风险维护问题,企业从何入手

日本福岛核电站--43年役龄的设备--第一代不够安全的设计--日本人所惯有的"节省"--地震、海啸--东京电力公司和日本政府不及时与不当的处理--掩盖真相的企业和政府,最后导致危害全球的核事故。

当我们从对遭受地震、海啸重创的日本人民的同情中醒悟过来,引发出很多发人深省的思考。

一台用了几年尚能工作的家用空调,为了减少噪音扰邻,为了节能低碳,我们还要果断的淘汰更新,何况一座用了43年,已经出现过多次意外,而这些危害是巨无霸、无国界,甚至波及全球的,却不果断的淘汰,这到底是什么道理?

日本东京电力公司这种"压榨"式的设备利用和不当的"节省",其后果不但让成千上万日本人拿出高于其所得"利润"成千上万倍的代价来偿还,而且还要让全世界为之买单。这一切尚未结束,我们的买单时期恐怕五年、十年都不止。

天灾不可料,但人祸却是可以杜绝的,那就看我们人类是否能够共同下决心去杜绝。是否同心同德的为人类社会可持续的幸福而牺牲眼前的,地区的和局部的利益。

当我们在设备前期管理中还在为频频忽视设备的"寿命周期费用"现象而感慨时,一个更深刻、更时髦的创新术语隐隐而现,那就是"寿命周期代价"和"寿命周期风险"。对于安全危害重大的设备、设施,今后我们不仅要关注和评价其寿命周期费用,更要关注和评价其"寿命周期代价"或者"寿命周期风险"。

风险等于故障概率和故障后果的乘积。即使是存在很小的概率,如果延长服役其后果十分巨大,风险就变得不能容忍!也就是说,当故障风险超过某一阈值,我们就要果断淘汰这些设备、设施,飞机如此,核电站如此,水坝如此、海上钻井平台也如此,……。

如果说BP公司在墨西哥湾的海底油管爆炸已经给了人类一记重重的耳光,日本福岛的核泄漏简直就是给人类的背后插上狠狠的一刀。

提到寿命周期风险,首先要了解什么是风险。按照风险的公式,

R=P×C

其中P代表概率,C代表后果。

故障的概率在0-1区间分布,其后果也在0-1区间定义,0即意味着无不良后果,1意味着后果十分严重。风险大小的分级定义区间如表4-6所示。

表4-6风险级别分布定义

设备故障概率一般表现为浴盆曲线形式。浴盆曲线分为三个阶段,分别代表设备的初始故障期、偶发故障期和耗损故障期。故障后果则随着故障发生后导致的损失大小而定。例如漏油是一种轻微后果,大量漏油可能是较严重后果,天然气泄漏是严重后果,爆炸是更严重后果,核泄漏是十分严重后果。

按照上述定义方式,如果风险值小于0.01,则意味着风险很小,如果超过0.5,则意味着风险巨大,不能容忍。

下面我们给出3/7分割律。

如果故障的概率和后果均接近或者超过0.7则会使得故障风险接近或者超过0.5,即意味着风险变得十分严重。

三七分割律:故障概率和故障后果均超过0.7,风险就变得十分严重,因此我们将控制风险的节点限定为故障概率和故障后果为0.7,此规则我们称为三七分割律。

三七分割十分符合科学的生活自然规律,如煮粥要三分米,七分水,做人要三分为己,七分为人,对朋友要三分认真,七分宽容,对家庭要三分爱,七分责任,看书要三分阅读,七分在鉴赏,喝酒要三分醉,七分清醒,不一而足。

表4-7显示了维修模式随着风险变化而变化的情景,不同的风险级别联系着不同的维修策略。

表4-7不同风险级别对应的维修模式

从表4-7可以看出,如果风险严重,最好的处理方式是淘汰,即使因为淘汰而导致严重的经济损失,与风险导致的严重危害比较,这种淘汰都是值得的。

由一般常识可知,故障的浴盆曲线是由设备各个总成(部件)的浴盆曲线叠加而成的,如图4-8所示。

为简化分析,我们假设"核泄露"的后果是常量,则故障风险曲线的变化将随着浴盆曲线的变化而变化。如图4-9所示。

由图4-9可以看出,如果故障后果是常量,风险将随着故障概率曲线的变化趋势和乘数效应同步变化。显然,到点T*,风险是可以容忍的,随着时间的推移,风险会越来越大乃至不能容忍。.

如果故障后果随时间推移而变化,则风险也会随着故障概率及后果两条曲线的发展趋势而变化,如图4-10所示。

图4-8设备浴盆曲线构成

图4-9常量故障后果情况下的故障后果曲线

图4-10变量故障后果的风险曲线变化

下面我们构造了故障后果矩阵如图4-11所示。

由图4-11可见,对于某类设备,漏水、漏油是较低程度的后果,而爆炸与和泄漏则后果变得十分严重。

图4-11事件的后果矩阵和后果变化曲线

将故障后果矩阵和概率矩阵组合,共同生成故障风险矩阵,则故障的风险分布如图4-12所示。

通过图4-12可以看出,当故障概率和故障后果均低于0.7时,故障风险低于0.49,即不足50%;当高于0.7时,后果急剧加大,迅速超过50%、60%。所以控制风险的概率节点和控制后果的节点定位到0.7是恰当的。这一点与帕累托的80/20分布律有所不同,所以我们称为三七分割律。

图4-12故障风险分布图

依照三七分割律,对于高风险设备,如飞机、核电站、高速列车、炼化装置、航天飞船等,因为其故障后果十分严重,其最佳的淘汰时期应该是其寿命周期的0.7倍。假如核电站的设计寿命周期为30年,21年是应该考虑的淘汰节点。虽然这样的淘汰会造成一定的经济损失,但可以使得其寿命周期风险大大降低。使用到其寿命周期末端,或者做延寿处理,无疑会大大增加风险。

2013年11月22日凌晨青岛市黄岛区中石化黄潍输油管线发生破裂事故,进一步验证了寿命周期风险维护的必要性和迫切性。

案 例 1

依据此原理,我们回放福岛核电站的泄露,其后果远远超过了其延寿创造的价值。按照我们的推算,如果日本福岛一号机组设计寿命为40年,其最佳淘汰时间应该是1971+40×0.7=1999年。而这正接近日本核电站频频出事故的那段期间(1981-2007年)的中位数--1994年。这期间日本核电共出现9次核泄露事故!

案 例 2

笔者在广州白云机场做"设备管理规划设计咨询"项目,其资产管理部门反映最近某些登机廊桥出现PLC故障,说常因为旅客触动廊桥金属壁而导致控制数字变化或者失灵现象。其PLC设计寿命是是8年,而且基本达到这个服役期,按照寿命周期风险理论和三七分割律,我们建议其最佳的处理办法是将全部到达寿命周期的PLC果断淘汰,只要能够避免任何一次因为控制失灵造成的廊桥人身安全事故,这笔延寿效益损失将会全部收回!他们果断采纳了这一建议!而且将寿命周期风险管理的内容写入"白云机场设备管理手册"之中。

案 例 3

笔者最近曾经去中海油东南亚分公司(印度尼西亚,雅加达))讲学,了解到中海油公司从跨国公司收购来的若干海上平台,很多都是70年代早期由IIAPCO(IndependentIndonesianAmericanPetroleumCompany)开发,大量的平台、压力容器、阀门、旋转设备、管线处于超期服役状态。加上印尼处于地震海啸高发区域,这无疑会加大了这些作业设施的故障风险。如果出现类似于BP公司的事件,将对中海油海外运营产生巨大的经济冲击。我和其总经理的交谈中明确提示醒他注意印尼海上油田的寿命周期风险管理。也想通过本文提醒中海油、中石化、中石油等所有收购跨国油气项目的企业注意这类延寿和超期服役的风险。需要整体淘汰的平台及其设施,建议及时出售出去。尚有开采价值,不必整体淘汰的,可以通过关键总成彻底的改造更新投入来降低风险。

案 例 4

2010年4月10日波兰总统卡钦斯基乘坐的几十年役龄的-154飞机在俄罗斯西部城市斯摩棱斯克机场坠毁。总统及其夫人、军队参谋长与副外长克莱默尔等一行87人在坠机事故中遇难。其后果,包括政治影响都超过了图-154延寿创造的经济价值。历史上还有大量的统计数据支持我们这一假说。

所有这些事件还给我们另外的启示--设备的实际服役周期是需要依据风险而调整的。当风险急剧增大时,果断缩短设备的服役周期,淘汰就是最佳的策略。延寿处理--对于风险较小的设备系统是可行的,对于风险巨大的系统是要十分谨慎的。

基于风险的寿命周期管理是未来需要认真探索的新领域。

2017中国设备管理大会暨第十五届全国TnPM大会由中国设备管理协会和国际维修联合会主办,中国设备管理协会国际合作交流中心、学府咨询(国际)集团有限公司、珠海经济特区顺益发展有限公司承办本年度设备管理界盛典,大会将于9月20~22日在美丽泉城——济南•山东大厦举行。

本届年会的主题是:“贯彻新发展理念,以标准化战略助推大国装备升级”我们期待通过中国企业全体设备人的努力,为中国制造2025国家大战略的实现和中国装备制造业的创新进步添砖加瓦!推动中国制造型企业的跨越式发展。

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本文信息来源自《TnPM安全宪章》,由李葆文编著,转载请注明出处。

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