維修規(guī)則與設(shè)備可靠性管理的關(guān)系探討

程 彬，陳 宇，張 濤

（蘇州熱工研究院有限公司，江蘇蘇州 215004）

0 引言

維修規(guī)則（Maintenance Rule，MR）是美國核安全局于1991年頒布的監(jiān)督核電廠維修有效性的法規(guī)要求[1]。自1996年全面實(shí)施以來至今已有20多年歷史，為美國核電站業(yè)績提升做出了重要貢獻(xiàn)[2]。鑒于美國MR的良好實(shí)踐，2017年8月，我國國家核安全局發(fā)布《改進(jìn)核電廠維修有效性的技術(shù)政策（試行）》，鼓勵(lì)各核電廠采用試點(diǎn)、示范的方式逐步開展相關(guān)維修活動(dòng)優(yōu)化研究，對(duì)于擬申請(qǐng)《運(yùn)行許可證》有效期限延續(xù)的核電廠，要求必須建立維修有效性評(píng)價(jià)體系[3]。然而，我國推行MR的時(shí)代背景與美國不同，美國MR在核電廠設(shè)備管理體系幾乎空白、維修要求缺乏、設(shè)備可靠性水平低的背景下從零開始應(yīng)運(yùn)而生，我國核電廠設(shè)備可靠性管理（AP-913）[4]已推行多年，已有較為完善的基礎(chǔ)，在此背景下推行MR，明確其與電廠已有設(shè)備可靠性管理體系的關(guān)系顯得尤為重要。因此，本文介紹了MR的核心理念和流程、以AP-913為基礎(chǔ)的設(shè)備可靠性管理的主要內(nèi)容，詳細(xì)探尋了MR與國內(nèi)電站已有設(shè)備可靠性管理之間的關(guān)系，為國內(nèi)電站維修規(guī)則的順利推行理清思路。

1 維修規(guī)則（MR）介紹

維修規(guī)則是美國第一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指引和基于性能的維修有效性評(píng)價(jià)體系，它基于安全重要原則，篩選出納入維修有效性管理的系統(tǒng)、構(gòu)筑物、SSC（System，Structure，Component，系統(tǒng)、構(gòu)筑物、設(shè)備），然后確定這些SSC的風(fēng)險(xiǎn)重要度，并結(jié)合其運(yùn)行或備用的狀態(tài)，制定適當(dāng)?shù)男阅苤笜?biāo)，并開展監(jiān)測。核電廠運(yùn)行中，定期對(duì)這些SSC實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行評(píng)價(jià)，判定是否滿足制定的性能指標(biāo)，并根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)維修策略進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整。同時(shí)，對(duì)開展維修活動(dòng)所引入的機(jī)組運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，必要時(shí)采取相應(yīng)的預(yù)防措施[5-6]。MR的實(shí)施過程包含6個(gè)方面內(nèi)容。

（1）SSC篩選。MR實(shí)施的第一步是識(shí)別出MR關(guān)注的SSC范圍，即SSC篩選。作為法規(guī)要求，MR關(guān)注的是安全相關(guān)的SSC（包括安全SSC和非安全但會(huì)影響安全功能的SSC）能否實(shí)現(xiàn)其設(shè)計(jì)要求的安全功能。因此，維修規(guī)則SSC篩選基于功能，先分析系統(tǒng)功能，然后根據(jù)MR篩選條款識(shí)別出滿足任一條款的MR功能，并對(duì)MR功能制定性能指標(biāo)對(duì)其進(jìn)行監(jiān)督。功能由設(shè)備支撐，維修規(guī)則SSC篩選也可以進(jìn)一步識(shí)別支持MR功能的設(shè)備，為后續(xù)監(jiān)督功能故障判定提供便利。MR篩選條款可參見 b（1）和 b（2）部分內(nèi)容，注：b（1），b（2）是美國聯(lián)邦法規(guī)CFR50.65 的段落號(hào)，下文 a（1）～a（4）同理。

（2）風(fēng)險(xiǎn)重要度判定。篩選出MR功能后，在制定性能指標(biāo)前，需要判定每個(gè)功能的風(fēng)險(xiǎn)重要度，根據(jù)功能風(fēng)險(xiǎn)重要度及運(yùn)行/備用狀態(tài)確定性能指標(biāo)層級(jí)，風(fēng)險(xiǎn)重要度是反映MR范圍內(nèi)SSC失效概率和失效后果的綜合指標(biāo)，一般用風(fēng)險(xiǎn)增加值（Risk Achievement Worth，RAW），風(fēng)險(xiǎn)減少值（RiskReduction Worth，RRW）和堆芯損壞頻率（Core Damage Frequency，CDF）貢獻(xiàn)度來表示，如果RAW＞2，或者RRW＞1.005，或者CDF貢獻(xiàn)度＞90%，則認(rèn)為該SSC風(fēng)險(xiǎn)重要度高，否則風(fēng)險(xiǎn)重要度低，風(fēng)險(xiǎn)重要度判定的作用是為指標(biāo)制定提供輸入。

（3）性能指標(biāo)制定。性能指標(biāo)制定是MR實(shí)施的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，MR關(guān)注維修的結(jié)果，即設(shè)備的性能是否滿足既定的要求，因此，性能指標(biāo)也是基于MR功能制定。性能指標(biāo)的制定包括三個(gè)維度：指標(biāo)層級(jí)、指標(biāo)類型、指標(biāo)值。

指標(biāo)層級(jí)包括具體層級(jí)（包括系統(tǒng)/列/設(shè)備組/設(shè)備級(jí)）和廠級(jí)指標(biāo)。指標(biāo)層級(jí)一般由風(fēng)險(xiǎn)重要度和運(yùn)行/備用狀態(tài)確定：高風(fēng)險(xiǎn)重要的功能設(shè)定具體層級(jí)的指標(biāo)，低風(fēng)險(xiǎn)重要功能一般設(shè)定廠級(jí)指標(biāo)，但當(dāng)?shù)惋L(fēng)險(xiǎn)重要功能日常為備用時(shí)，為了防止功能失效被掩蓋，也制定具體層級(jí)的指標(biāo)?？傊?，指標(biāo)層級(jí)確定的原則是要確保MR功能得到恰當(dāng)?shù)谋O(jiān)督。

具體層級(jí)指標(biāo)類型包括可靠性、可用性和狀態(tài)指標(biāo)。可靠性指標(biāo)一般用維修可預(yù)防的功能故障（Maintenance Preventative Functional Failure，MPFF）次數(shù)以及重復(fù)的維修可預(yù)防功能故障（RMPFF）次數(shù)來衡量。某些美國電廠也用維修規(guī)則功能失效（Maintenance Rule Functional Failure，MRFF）次數(shù)衡量?？捎眯灾笜?biāo)一般用不可用時(shí)間（包括計(jì)劃不可用和非計(jì)劃不可用時(shí)間）來表示。對(duì)于構(gòu)筑物，一般用狀態(tài)指標(biāo)類型，如彎曲度，厚度，腐蝕程度等。廠級(jí)性能指標(biāo)類型一般包括7000臨界小時(shí)非計(jì)劃緊急停堆次數(shù)、非計(jì)劃安全系統(tǒng)觸發(fā)、非計(jì)劃能力因子損失等。

性能指標(biāo)值的確定需要充分考慮功能的風(fēng)險(xiǎn)重要度以及實(shí)際歷史運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)和行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，確保高風(fēng)險(xiǎn)重要功能滿足設(shè)計(jì)要求和實(shí)際運(yùn)行情況。

（4）性能監(jiān)測和狀態(tài)轉(zhuǎn)換。通過定期收集運(yùn)行、維修、試驗(yàn)、巡檢等信息對(duì)SSC的實(shí)際性能進(jìn)行監(jiān)測，確定目前SSC實(shí)際性能水平，如果一個(gè)滾動(dòng)的評(píng)估周期時(shí)間內(nèi)，累計(jì)性能水平指標(biāo)超出設(shè)定的指標(biāo)值或出現(xiàn)明顯的惡化趨勢，則需放入a（1）進(jìn)行針對(duì)性管理。對(duì)于放入a（1）類別的SSC，進(jìn)行根本原因分析并制定糾正性行動(dòng)和行動(dòng)計(jì)劃，有必要時(shí)設(shè)定目標(biāo)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測，保障糾正行動(dòng)的有效性。在要求的監(jiān)測周期內(nèi)性能滿足設(shè)定的目標(biāo)要求，才能回到 a（2）正常狀態(tài)。轉(zhuǎn)換過程見 a（1）和 a（2）部分內(nèi)容。

（5）定期評(píng)估。維修規(guī)則的運(yùn)作過程也是個(gè)不斷改進(jìn)的過程。每個(gè)評(píng)估周期，對(duì)維修規(guī)則進(jìn)行a（3）定期評(píng)估，找出實(shí)施過程中不科學(xué)或不合理的地方，如性能指標(biāo)制定不合理，可靠性和可用性指標(biāo)不平衡，糾正行動(dòng)不合理等，實(shí)現(xiàn)維修規(guī)則活動(dòng)的持續(xù)優(yōu)化，保障維修規(guī)則能夠客觀合理評(píng)估電廠維修有效性，并通過各種改進(jìn)行動(dòng)，實(shí)現(xiàn)維修有效性的不斷提升。

（6）維修前風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。在實(shí)施維修活動(dòng)前，通過a（4）對(duì)維修活動(dòng)可能引起的風(fēng)險(xiǎn)增量進(jìn)行評(píng)價(jià)和管理，控制維修的風(fēng)險(xiǎn)。該過程是獨(dú)立于 a（1），a（2）和 a（3）評(píng)價(jià)體系的一個(gè)模塊，是1999年對(duì)維修規(guī)則進(jìn)行修訂時(shí)新增。

2 設(shè)備可靠管理（AP-913）介紹

AP-913（Equipment Reliability Process Description，設(shè)備可靠性過程描述）是美國核電運(yùn)行研究所（INPO）于2001年發(fā)布的設(shè)備可靠性管理標(biāo)準(zhǔn)流程。該流程整合了可靠性為中心的維修（RCM）、預(yù)防性維修、維修規(guī)則、監(jiān)督和試驗(yàn)、壽期管理（LCM）、設(shè)備性能和狀態(tài)監(jiān)測等設(shè)備可靠性活動(dòng)，并將這些活動(dòng)環(huán)節(jié)進(jìn)行有機(jī)組合和分類，形成了6大模塊內(nèi)容：設(shè)備篩選和分級(jí)、性能監(jiān)測、預(yù)防性維修（PM）實(shí)施、糾正性維修、設(shè)備可靠性持續(xù)提升、壽期管理。這6大模塊有機(jī)地組合起來，形成一個(gè)自身不斷循環(huán)改進(jìn)的維修體系。

（1）設(shè)備的篩選和識(shí)別。SSC的篩選和識(shí)別（ER01）是AP-913流程的起點(diǎn)。首先，篩選出需要進(jìn)行分級(jí)評(píng)估的SSC范圍，篩選準(zhǔn)則包括維修規(guī)則、執(zhí)照更新、安全停堆、全場斷電、應(yīng)急響應(yīng)等，同時(shí)將各類活動(dòng)的篩選準(zhǔn)則綜合考慮，統(tǒng)一分級(jí)識(shí)別，保障分級(jí)一致性。其次，對(duì)于篩選工作界定的SSC進(jìn)行分級(jí)識(shí)別，先識(shí)別影響安全、可靠性或者發(fā)電的重要功能，然后按照四級(jí)分類法（關(guān)鍵、重要、經(jīng)濟(jì)和運(yùn)行至失效）或者三級(jí)分類法（關(guān)鍵、非關(guān)鍵、運(yùn)行至失效）對(duì)設(shè)備進(jìn)行分類識(shí)別。其中，單一失效導(dǎo)致維修規(guī)則高風(fēng)險(xiǎn)重要功能喪失的設(shè)備為關(guān)鍵設(shè)備。

（2）性能監(jiān)測。性能監(jiān)測（ER02）是AP-913十分重要的模塊，也是目前我國核電廠AP-913實(shí)施相對(duì)欠缺的模塊。首先，根據(jù)維修規(guī)則導(dǎo)則、行業(yè)經(jīng)驗(yàn)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、監(jiān)測數(shù)據(jù)、PSA假設(shè)值及電廠設(shè)備運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)對(duì)重要功能以及不能運(yùn)行至失效的SSC（包括關(guān)鍵和非關(guān)鍵SSC）建立性能監(jiān)測的定量化標(biāo)準(zhǔn)即性能指標(biāo)。其次，根據(jù)指標(biāo)要求對(duì)SSC進(jìn)行性能監(jiān)測，及時(shí)向領(lǐng)導(dǎo)層匯報(bào)SSC的性能水平，當(dāng)出現(xiàn)性能超出指標(biāo)要求或出現(xiàn)明顯的惡化趨勢時(shí)，進(jìn)入AP-913的糾正行動(dòng)模塊（ER03）和設(shè)備可靠性持續(xù)提升模塊（ER04）采取對(duì)應(yīng)措施。

（3）糾正行動(dòng)。當(dāng)出現(xiàn)設(shè)備故障時(shí)，分析該故障是否為非預(yù)期且可預(yù)防的故障：如果為預(yù)期的（如可運(yùn)行至失效設(shè)備故障）或無法預(yù)防的失效，則直接執(zhí)行糾正性維修即可；如果是非預(yù)期且能預(yù)防的，則判定是否是MR功能失效以及是否影響MR狀態(tài)，同時(shí)，進(jìn)行原因分析并采取糾正行動(dòng)，并持續(xù)監(jiān)測糾正行動(dòng)效果，如果發(fā)現(xiàn)糾正行動(dòng)無效，則評(píng)估原因并制定新的行動(dòng)計(jì)劃，確保原因分析的準(zhǔn)確性和糾正行動(dòng)的有效性。此外，對(duì)于ER02中監(jiān)測到性能超出指標(biāo)要求或者出現(xiàn)明顯惡化趨勢時(shí)，也需要進(jìn)行原因分析和糾正行動(dòng)。最后，根據(jù)對(duì)安全生產(chǎn)的影響程度對(duì)設(shè)備問題進(jìn)行優(yōu)先度排序。并根據(jù)問題的性質(zhì)確定是否進(jìn)入壽期管理模塊（ER05）。

（4）設(shè)備可靠性持續(xù)提升。當(dāng)ER02中監(jiān)測到性能持續(xù)良好、ER03中糾正行動(dòng)提出要求、行業(yè)經(jīng)驗(yàn)及維修技術(shù)發(fā)展等提示需要優(yōu)化可靠性管理時(shí)，進(jìn)入設(shè)備可靠性持續(xù)提升模塊。首先判斷需優(yōu)化PM大綱或是優(yōu)化性能指標(biāo)，如需要調(diào)整性能指標(biāo)，則進(jìn)入ER02修改性能指標(biāo)，如果需要優(yōu)化PM大綱內(nèi)容和頻度，則判斷原PM大綱是否存在PM依據(jù)（FMEA分析、經(jīng)驗(yàn)反饋等）并論證更改是否合理，如果合理，則進(jìn)行大綱優(yōu)化，如果沒有PM依據(jù)，判斷是否有適用的模板，如果有模板，則參考模板進(jìn)行PM優(yōu)化，如果沒有適用的模板，按照RCM的邏輯決斷進(jìn)行PM優(yōu)化或進(jìn)行配置或者設(shè)計(jì)變更，同時(shí)，開發(fā)新的PM模板。

（5）壽期管理。該模塊主要針對(duì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價(jià)格昂貴的、壽命較長的重大設(shè)備進(jìn)行長壽期的管理。

（6）預(yù)防性維修實(shí)施。對(duì)于持續(xù)更新的PM大綱，確定PM實(shí)施程序、首次執(zhí)行點(diǎn)和再鑒定程序，更新工作管理數(shù)據(jù)庫，執(zhí)行PM大綱要求的任務(wù)內(nèi)容，并進(jìn)行維修前設(shè)備狀態(tài)見證，作為ER02模塊性能監(jiān)測的一個(gè)輸入。

3 MR和AP-913的關(guān)系

（1）實(shí)施流程方面。AP-913的ER01模塊在進(jìn)行篩選時(shí)，MR篩選條款作為其篩選準(zhǔn)則之一，關(guān)鍵設(shè)備識(shí)別時(shí)，單一失效導(dǎo)致維修規(guī)則高風(fēng)險(xiǎn)重要功能喪失的設(shè)備條款也是關(guān)鍵設(shè)備識(shí)別條款之一。

AP-913的ER02模塊要求對(duì)重要功能和設(shè)備設(shè)立性能指標(biāo)，其中MR性能指標(biāo)設(shè)定導(dǎo)則是重要參考依據(jù)，AP-913對(duì)指標(biāo)設(shè)立的要求和MR的要求是一致的。AP-913要求指標(biāo)設(shè)立后，持續(xù)監(jiān)測SSC的性能是否滿足指標(biāo)要求，ER06模塊PM前設(shè)備狀態(tài)見證、ER03設(shè)備故障以及糾正性維修見證、以及各類試驗(yàn)和巡檢結(jié)果都是性能監(jiān)測的輸入，這與維修規(guī)則監(jiān)測信息來源一致。

AP-913的ER03模塊中，如果出現(xiàn)非預(yù)期的維修可預(yù)防設(shè)備故障，則不僅需糾正性維修，且要判斷是否導(dǎo)致MR功能失效，以及是否超出MR的性能指標(biāo)要求，如果超出指標(biāo)要求，需要進(jìn)入a（1）狀態(tài)并進(jìn)行原因分析和糾正行動(dòng)，并設(shè)定目標(biāo)進(jìn)行持續(xù)監(jiān)測以保障糾正行動(dòng)的有效性。糾正行動(dòng)內(nèi)容包括ER04模塊PM大綱優(yōu)化或設(shè)計(jì)變更?？梢奙R監(jiān)測過程在AP-913流程中得到了體現(xiàn)。

AP-913的ER04模塊中，對(duì)PM大綱和性能指標(biāo)進(jìn)行持續(xù)優(yōu)化，該流程也部分體現(xiàn)了MR實(shí)施過程中a（3）定期評(píng)估的內(nèi)容。

由此可見，除了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)外，MR的流程要求均已體現(xiàn)在AP-913大流程中。推行MR是推動(dòng)AP-913在在電廠的全面應(yīng)用的必要環(huán)節(jié)。雖然AP-913在我國核電廠已推廣多年，且已有較好基礎(chǔ)，但AP-913流程中的MR部分的內(nèi)容并未涉及，定量化評(píng)估指標(biāo)的建立和性能監(jiān)測等內(nèi)容實(shí)施也并不充分。在此背景下從法規(guī)層面開始推行MR，建議充分融合已有AP-913流程并結(jié)合已經(jīng)開展的相關(guān)工作，在推動(dòng)AP-913體系在電廠更加全面完整實(shí)施的同時(shí)，集約高效的完成MR體系建立。

（2）來源和理念方面。AP-913是基于過程的電廠設(shè)備可靠性管理流程，它來源于核能行業(yè)各類設(shè)備可靠性管理良好實(shí)踐的結(jié)合，它解決電廠關(guān)注的具體設(shè)備可靠性問題，因此，AP-913的主要工作集中在對(duì)設(shè)備進(jìn)行一系列的主動(dòng)性的管理活動(dòng)，如分級(jí)管理、大綱優(yōu)化、維修執(zhí)行、狀態(tài)監(jiān)測等，它的目的是保障設(shè)備穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。這些基于設(shè)備的過程環(huán)節(jié)構(gòu)成了AP-913的主體工作，但是這些具體過程管理手段是否帶來了良好的結(jié)果，在AP-913中體現(xiàn)比較弱。

MR是基于結(jié)果的維修有效性評(píng)價(jià)體系，它來源于監(jiān)管單位頒布的法規(guī)要求，它站在法規(guī)要求的更高層次，關(guān)注設(shè)備可靠性管理的結(jié)果，即核電廠安全功能是否得到合理有效的保障，因此，這種基于功能的結(jié)果評(píng)價(jià)方法增強(qiáng)了AP-913對(duì)結(jié)果評(píng)價(jià)不足的弱點(diǎn)。且當(dāng)發(fā)現(xiàn)功能無法得到有效保障時(shí)，找到具體的設(shè)備可靠性管理薄弱環(huán)節(jié)，并實(shí)施改進(jìn)。

由此可見，AP-913通過各個(gè)基于設(shè)備的過程環(huán)節(jié)的順利和完整地推行，正向保障MR關(guān)注的結(jié)果在合理的要求內(nèi)。MR通過基于功能的結(jié)果評(píng)價(jià)對(duì) AP-913實(shí)施效果進(jìn)行監(jiān)督，負(fù)向反饋AP-913實(shí)施過程中的不足并實(shí)施改進(jìn)。AP-913和MR共同組成完整設(shè)備可靠性管理提體系兩個(gè)不可或缺的方面。

（3）管理范圍方面。除了上述關(guān)系外，AP-913和MR的另一大關(guān)系體現(xiàn)在關(guān)注范圍上：MR作為監(jiān)管當(dāng)局頒布的法規(guī)要求，僅關(guān)注對(duì)安全功能有影響的SSC；AP-913不僅關(guān)注安全，還關(guān)注生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)相關(guān)的SSC等，從AP-913的ER01模塊篩選標(biāo)準(zhǔn)可以看出，AP-913的范圍融合了各類專項(xiàng)管理要求。當(dāng)然，電廠的管理者也可以在滿足法規(guī)要求基礎(chǔ)之上，將維修規(guī)則的實(shí)施擴(kuò)展到和AP-913同樣的范圍，以保障設(shè)備可靠性管理的完整性，切實(shí)為電廠業(yè)績提高做出更大貢獻(xiàn)。

4 總結(jié)和建議

維修規(guī)則和AP-913有著密不可分的聯(lián)系：在實(shí)施流程方面，除風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)外，MR的實(shí)施流程均在AP-913中有充分的體現(xiàn)。在來源和理念方面，MR是基于結(jié)果的法規(guī)要求，AP-913是基于過程的電廠管理流程，AP-913通過可靠性管理過程的不斷優(yōu)化，正向保障MR關(guān)注的結(jié)果完好，MR通過監(jiān)督最終的結(jié)果，來負(fù)向反饋AP-913過程的不合理之處并實(shí)施優(yōu)化。從范圍上看，MR 關(guān)注安全，AP-913關(guān)注安全、生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)等設(shè)備管理的各個(gè)方面。

我國核電廠在AP-913體系已基本建立的背景下實(shí)施MR，建議充分結(jié)合已有的AP-913流程，將MR流程融入到已有的AP-913管理體系中，形成一整套囊括正向?qū)嵤┖拓?fù)向反饋的完整的設(shè)備可靠性管理體系，保障MR順利高效地落地實(shí)施。同時(shí)，電廠管理者也可以根據(jù)電廠的實(shí)際情況將維修規(guī)則的實(shí)施范圍擴(kuò)展到生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)相關(guān)SSC，以保障設(shè)備可靠性管理的完整性，切實(shí)為電廠業(yè)績提高做出更大貢獻(xiàn)。