某專家在檢查中反復(fù)強(qiáng)調(diào)安全儀表失效數(shù)據(jù)庫(kù)缺失，卻對(duì)如何落地只字未提。一線人員攥著成堆的故障記錄無(wú)從下手，管理層盯著行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一頭霧水-這不僅是某一家企業(yè)的困境，更是整個(gè)石化行業(yè)“卡脖子”難題。
"當(dāng)“數(shù)據(jù)”成為安全命脈，石化企業(yè)卻困在三大現(xiàn)實(shí)泥潭：時(shí)間緊，專家檢查限期整改，但數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)無(wú)明確路徑；數(shù)據(jù)散，故障記錄散落在日志、報(bào)告、系統(tǒng)中，整合成本高；標(biāo)準(zhǔn)惑：不知道規(guī)范如何規(guī)定，找不到操作模板。
失效分析基本方法
1、相關(guān)性分析
一般用于具體零、部件及不太復(fù)雜的設(shè)備系統(tǒng)的失效分析中。
①按照失效件制造的全過(guò)程及使用條件的分析方法；
②根據(jù)產(chǎn)品的失效形式及失效模式分析的思路及方法；
③“四M”分析思路及方法。
2、系統(tǒng)工程分析失效
系統(tǒng)工程是把復(fù)雜的設(shè)備或系統(tǒng)和人的因素當(dāng)作一個(gè)統(tǒng)一體，運(yùn)用數(shù)學(xué)方法和計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代化工具，來(lái)研究設(shè)備或系統(tǒng)失效的原因與結(jié)果之間的邏輯聯(lián)系，并計(jì)算出設(shè)備或系統(tǒng)失效與部件之間的定量關(guān)系。
失效系統(tǒng)工程分析法主要類(lèi)型：
①故障樹(shù)分析法(簡(jiǎn)稱FTA法)
②特征-因素圖分析法
③事件時(shí)序樹(shù)分析法(簡(jiǎn)稱ETA法)
④故障率預(yù)測(cè)法
⑤失效模式及后果分析法(簡(jiǎn)稱FMEA法)
3、數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析
企業(yè)內(nèi)部?jī)x表失效數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)
1、數(shù)據(jù)收集與整理
收集儀表運(yùn)行過(guò)程中的各種數(shù)據(jù)，包括失效數(shù)據(jù)、維修記錄、巡檢記錄等，并進(jìn)行分類(lèi)整理。
2、數(shù)據(jù)庫(kù)設(shè)計(jì)與建立
根據(jù)收集的數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)合理的數(shù)據(jù)庫(kù)結(jié)構(gòu)，建立儀表失效數(shù)據(jù)庫(kù)，并確定數(shù)據(jù)錄入、存儲(chǔ)、查詢等流程。
3、數(shù)據(jù)更新與維護(hù)
定期對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行更新和維護(hù)，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和完整性，同時(shí)根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行數(shù)據(jù)的備份和恢復(fù)。
◆針對(duì)功能安全的GB/T20438
7.4.9.4 應(yīng)針對(duì)每個(gè)可能發(fā)生隨機(jī)硬件失效的安全相關(guān)組件提供以下信息：符合GB/T20438的組件供應(yīng)商有必要在組件安全手冊(cè)(為安全相關(guān)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者提供導(dǎo)致安全功能失效的組件失效模式)
7.4.9.5由于隨機(jī)硬件失效造成的組件失效的估算失效率，可通過(guò)以下方式之一確定：
a) 利用行業(yè)公認(rèn)的組件失效數(shù)據(jù)，通過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)做失效模式和影響分析來(lái)確定；
b) 基于組件在以往類(lèi)似環(huán)境條件下使用的經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定；
注1：所使用的所有失效率都宜具有至少70%的置信度。
注2：最好能獲得現(xiàn)場(chǎng)特定的的失效數(shù)據(jù)，否則，只能采用通用數(shù)據(jù)。
注3：任何概率估算要包括組件使用壽命的規(guī)范。使用壽命高度依賴于組件本身和工作條件，特別是溫度(例如，電解電容可能是非常敬感的)。
◆針對(duì)機(jī)械安全的GB/T16855.1
6.2.11.7可編程電子控制系統(tǒng)執(zhí)行的安全坊能
6.2.11.7.1一般要求
含有可編程電子設(shè)備(如可編程控制器)的控制系統(tǒng)在適當(dāng)時(shí)可用于執(zhí)行機(jī)器的安全功能。如果采用可編程電子控制系統(tǒng)，有必要考慮與安全功能要求有關(guān)的性能要求。可編程控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)充分降低對(duì)安全相關(guān)控制功能的性能造成不利影響的隨機(jī)硬件失效概率和系統(tǒng)失效的可能性。
6.2.11.7.2硬件方面
選擇和/或設(shè)計(jì)具有適當(dāng)硬件隨機(jī)危險(xiǎn)失效概率的設(shè)備和裝置。
儀表失效數(shù)據(jù)是全生命周期管理、安全完整性等級(jí)評(píng)估、以可靠性為中心的維護(hù)、備件分析、故障預(yù)測(cè)與健康管理、預(yù)測(cè)性維護(hù)等各個(gè)方面儀表管理工作的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。
真實(shí)案例：某石化企業(yè)儀表失效數(shù)據(jù)庫(kù)建立
立足于企業(yè)安全完整性等級(jí)評(píng)估需求，通過(guò)儀表基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集分類(lèi)，失效數(shù)據(jù)分析計(jì)算等工作，解決了儀表失效數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)建立、源數(shù)據(jù)科學(xué)治理、失效數(shù)據(jù)模型構(gòu)建等技術(shù)難點(diǎn)，建設(shè)成符合自身發(fā)展特點(diǎn)的儀表失效數(shù)據(jù)庫(kù)。
經(jīng)過(guò)企業(yè)深入的研究和討論，確立了“以數(shù)據(jù)庫(kù)建設(shè)為中心，以數(shù)據(jù)采集為工作重點(diǎn)，以貝葉斯統(tǒng)計(jì)、FMEDA分析為建模重點(diǎn)，以EXIDA數(shù)據(jù)庫(kù)為對(duì)比驗(yàn)證重點(diǎn)，以預(yù)測(cè)維護(hù)為最終目標(biāo)”的工作思路。
儀表失效數(shù)據(jù)庫(kù)利用“本土化”可靠性數(shù)據(jù)支撐企業(yè)SIL評(píng)估和基于可靠性為中心的維護(hù)(RCM)的設(shè)備維修管理等重大需求，為提高企業(yè)安全水平及經(jīng)濟(jì)效益起到重要的促進(jìn)作用。
1、儀表基礎(chǔ)數(shù)據(jù)
本企業(yè)儀表失效數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集范圍為機(jī)電儀運(yùn)維中心所轄四個(gè)儀表部門(mén)，其維護(hù)裝置包括煉油運(yùn)行一部、煉油運(yùn)行二部、煉油運(yùn)行三部、乙烯廠、化肥廠、石油化工廠、合成橡膠廠、催化劑事業(yè)部、公用工程、化工運(yùn)行一部等所有二級(jí)單位的儀表設(shè)備。
2、儀表設(shè)備臺(tái)賬分類(lèi)
本企業(yè)儀表設(shè)備眾多，而且各設(shè)備來(lái)自不同裝置、不同設(shè)備單元、不同現(xiàn)場(chǎng)、不同使用環(huán)境，設(shè)備數(shù)據(jù)繁雜需要一套規(guī)范的數(shù)據(jù)采集計(jì)劃和方法來(lái)確保數(shù)據(jù)采集的有效性，以及采集到數(shù)據(jù)的可用性和可靠性。因此，針對(duì)體量龐大的儀表臺(tái)賬數(shù)據(jù)，結(jié)合輸入儀表參數(shù)類(lèi)型、閥門(mén)設(shè)備功能以及控制邏輯單元，共分為一級(jí)目錄、二級(jí)目錄、三級(jí)目錄以及四級(jí)目錄。
3、故障基礎(chǔ)數(shù)據(jù)構(gòu)成本
企業(yè)儀表失效數(shù)據(jù)庫(kù)故障數(shù)據(jù)由儀表類(lèi)別、儀表位號(hào)、生產(chǎn)廠商、產(chǎn)品系列號(hào)、服務(wù)裝置名稱、失效時(shí)間、失效分類(lèi)、失效原因以及失效次數(shù)等關(guān)鍵條目構(gòu)成，保證故障模型的精確性和時(shí)效性，確保為儀表故障知識(shí)庫(kù)建立豐富的數(shù)據(jù)資源。
4、故障基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與數(shù)據(jù)治理
結(jié)合近年來(lái)各儀表部門(mén)維護(hù)裝置日志，共采集到千余條故障維護(hù)記錄。但由于缺乏統(tǒng)一的管理辦法和整理方式，經(jīng)故障數(shù)據(jù)清洗、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化、數(shù)據(jù)補(bǔ)充，最終保存三千余條儀表故障信息以供統(tǒng)計(jì)分析。
在進(jìn)一步統(tǒng)計(jì)、分析儀表故障數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，共整理、計(jì)算出百種生產(chǎn)廠家及其儀表設(shè)備的失效率，進(jìn)一步為倉(cāng)庫(kù)科學(xué)備件、預(yù)知性維修提供指導(dǎo)依據(jù)。
5、故障分析與儀表故障詞典
針對(duì)檢測(cè)儀表、控制閥和控制系統(tǒng)等儀表設(shè)備，結(jié)合其用途以及故障后對(duì)工藝影響后果，制定出本體故障、附件故障、線路故障和管路故障四種故障類(lèi)型。
在此基礎(chǔ)上，建立包含三級(jí)目錄的故障詞典。例如，在一級(jí)目錄檢測(cè)儀表中，包含本體故障、附件故障、線路故障和管路故障四個(gè)二級(jí)目錄。在檢測(cè)儀表本體故障之下，又涉及輸出高、輸出低、檢測(cè)時(shí)效、輸出凍結(jié)、漂移等多種情況。利用三級(jí)目錄故障統(tǒng)計(jì)方法，建立全面詳盡的故障詞典。
按照故障類(lèi)型及其后果，首先確定每種儀表本體故障、附件故障、線路故障和管路故障的系數(shù)。
本企業(yè)儀表失效數(shù)據(jù)庫(kù)儀表失效類(lèi)型可分為安全失效和危險(xiǎn)失效兩類(lèi)。前者意味著不會(huì)將安全相關(guān)系統(tǒng)潛在地置于危險(xiǎn)狀態(tài)或者功能失效狀態(tài)的失效，后者則反之。根據(jù)最終元件的失效模型和類(lèi)型。對(duì)于某一調(diào)節(jié)閥而言，若意外喪失驅(qū)動(dòng)能源(電源、氣源等)，此時(shí)調(diào)節(jié)閥本能地進(jìn)行關(guān)閉，這一過(guò)程通過(guò)電壓控制實(shí)現(xiàn)即為λsd。同樣，若調(diào)節(jié)閥卡在開(kāi)位置，無(wú)法動(dòng)作，則該調(diào)節(jié)閥符合危險(xiǎn)失效定義。通過(guò)閥門(mén)行程測(cè)試可判斷出調(diào)節(jié)閥的狀態(tài)，也就是λdd。
安全失效λs是可被統(tǒng)計(jì)且在實(shí)際生產(chǎn)中不具有負(fù)面作用。可被檢測(cè)到的危險(xiǎn)失效λdd不僅影響生產(chǎn)裝置的長(zhǎng)周期運(yùn)行，也對(duì)生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量有較大的影響。受公司當(dāng)前硬件檢測(cè)能力發(fā)展水平的約束，未檢測(cè)到的危險(xiǎn)失效λdu難以被準(zhǔn)確記錄，但該部分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)失效率計(jì)算影響系數(shù)很小，故可以忽略不計(jì)。
在儀表失效數(shù)據(jù)庫(kù)中，對(duì)于某類(lèi)儀表，在運(yùn)行時(shí)間系數(shù)T(單位：小時(shí))，設(shè)備存量N條件下，假設(shè)：
①本體故障次數(shù)為N1，故障系數(shù)為λ1，本體故障安全失效系數(shù)為λs1，本體故障安全失效系數(shù)為λd1；
②附件故障次數(shù)為N2，故障系數(shù)為λ2，附件故障安全失效系數(shù)為λs2，附件故障安全失效系數(shù)為λd2；
③線路故障次數(shù)為N3，故障系數(shù)為λ3，線路故障安全失效系數(shù)為λs3，線路故障安全失效系數(shù)為λd3；
④管路故障次數(shù)為N4，故障系數(shù)為λ4，管路故障安全失效系數(shù)為λs4，管路故障安全失效系數(shù)為λd4。
則該類(lèi)儀表安全加權(quán)和E1、危險(xiǎn)加權(quán)和E2、安全失效率λs、危險(xiǎn)失效率λd以及安全失效分?jǐn)?shù)SFF分別為：
E1=(λ1×N1×λs1+λ2×N2×λs2+λ3×N3×λs3+λ4×N4×λs4)
E2=(λ1×N1×λd1+λ2×N2×λd2+λ3×N3×λd3+λ4×N4×λd4)
建立安全儀表失效數(shù)據(jù)庫(kù)，不是一場(chǎng)應(yīng)付檢查的“面子工程”，而是一場(chǎng)關(guān)乎企業(yè)生存的安全革命。建立安全儀表失效數(shù)據(jù)庫(kù)，雖充滿挑戰(zhàn)，但卻是石化企業(yè)邁向更安全、高效生產(chǎn)的必由之路。
延伸閱讀
◆SIS系統(tǒng)中設(shè)備失效數(shù)據(jù)從何而來(lái)
