發表時間： 2022-11-01 20:23:15
作者： 任剛，楊鋒，王建軍
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摘要：文章介紹了設備完整性在國內外的發展情況，以及設備完整性管理體系實施的必要性，同時根據中石化傳統設備管理存在的問題，詳細敘述了中國石化煉化板塊完整性管理的試點應用及推廣情況。結果顯示，該管理方法的應用取得了顯著成果。此外，文章還對今后進一步推廣設備完整性管理體系提出了工作目標和希望。
關鍵詞:設備完整性 管理體系 預防性維修 試點 應用
設備完整性管理理論最早起源于20世紀70年代的美國，經過多年實踐，目前已成為設備管理中使用較為廣泛的一種理論體系。為了提高設備管理水平，2013年中國石化在武漢石化開展了設備完整性管理試點工作，2017年取得了成功，目前正在進行推廣。從企業試點和推廣情況看，設備管理體系逐步建立，預防性維修有序開展，設備故障維修率逐漸下降，裝置非計劃停工明顯減少，設備管理水平有了較大幅度的提高。
１完整性理論由來
完整性管理理念最早起源于美國空軍。在20世紀70年代，美國大批飛機進入中老齡，故障頻繁、飛機失事多，由于飛機零件有數十萬個，因此零部件的安全運行和壽命管理顯得極為重要。為了確保飛行安全，1972年美國制定了軍用標準MILＧSTDＧ1530《飛機結構完整性大綱(ASIP)》，首次提出了以風險管理貫穿始終的完整性管理理念。
隨著完整性管理理論的應用和推廣，美國勞工部職業安全與健康管理局(OSHA)于1992年頒布了《高度危險性化學品的過程安全管理》法規，在１４個要素中，第８要素為機械完整性(MechanicalIntegrity簡稱MI)。由此，完整性概念開始應用于石油石化行業。
2006年美國化學工程師協會化工安全中心出版了《機械完整性體系指南》;2016年又出版了《資產完整性管理指南》。2011年，國際標準化組織(ISO)同意接受完整性管理體系，并于2014年1月15日發布ISO 55000《資產完整性管理系統》。
進入２１世紀，完整性管理理論已經成為石化行業設備管理的主要理論體系之一，在國外石化企業應用較為普遍。
２設備完整性管理體系實施的必要性
經過40多年的快速發展，中國石化已經成為世界第一大煉油生產商、第三大化工生產商，煉化企業的設備管理水平也有了長足進步。但與國外先進企業對標中發現，設備管理仍有較大差距。
２.1中石化傳統設備管理存在的問題
中國石化設備管理與世界先進企業存在較大差距，主要體現在表１所示的幾個方面。中國石化的設備管理存在一些突出問題，如:設備管理標準化和共享工作開展不夠;預防為主的思想還沒被廣泛接受、預防性工作沒有全面展開;科學的KPI指標體系尚未全面建立。同時在中國石化管理改革過程中，設備管理還出現了一些其他問題，如操作人員水平下滑、人員老化青黃不接、維保單位改制后技術力量不足以及大機組等設備操作水平較低等。
國外先進企業均有完善的設備管理體系，如揚巴公司實施巴斯夫管理體系、福建煉化和延布煉廠均實施埃克森美孚(ExxonMobil)的可靠性管理體系、上海賽科實施BP的管理體系。中國石化有一系列制度，但未體系化，不能有效覆蓋設備管理全過程，未體現預防為主的思想和風險管控的理念，與國外先進設備管理企業存在不小的差距。
2.2中國石化引進設備完整性管理的必要性
結合中國石化設備管理現狀，有必要建立一套將國外先進管理理念與中國石化優良傳統相結合、滿足中國石化日益提高的精益管理要求的設備完整性管理體系，它可以使中國石化的設備管理在以下方面得到提升:
１)使設備管理符合OSHA管理規范，以風險管控為核心，突出專業安全管理，讓設備管理者“跳出設備看設備”，使得設備更好地服務于安全和生產。
２)補齊短板，重點突出風險管控、變更管理、根原因分析等核心要素，方法更科學、規范，使得設備管理工作在原有基礎上更加科學有效。
３)可加強故障模式與影響分析(FMEA)、以可靠性為中心的維修(RCM)、儀表安全完整性等級(SIL)評估、風險矩陣等多種專業技術和管理工具的使用與融合，進一步提高設備管理水平。
４)明確預防性工作的基礎地位，有助于企業牢固樹立起預防性工作的思想理念，變被動為主動。
５)吸收各煉化企業好的特色做法，形成標準化、規范化的共性內容，有效地指導、幫助企業提高設備管理水平。
６)督促企業提高EM/ERP等基礎管理工具的應用水平，促進企業提高對于設備管理KPI的認識，圍繞KPI指標，打造“編制工作計劃－檢查督促執行－反饋總結－調整策略目標－制定新的策略目標和KPI指標”流程，形成設備預防性工作的PDCA循環。
７)構建符合設備完整性管理體系要求的設備架構后，可加強專業管理，提高業務處理效率，扭轉設備管理人員日常工作被動應付的工作局面，形成標準統一、協調一致的專業工作新格局，推動專業、高效設備團隊建設，促進設備管理和技術人才的成長。
３設備完整性管理體系實施情況
３.1推進過程
2012年初，煉油事業部開始引進設備完整性管理體系。從引進之初至今，已經歷了4個階段，前3個階段屬于理念的引進和試點應用階段，第4階段開始進入分批次推廣階段。推進進程見圖１。目前，設備完整性管理體系第二批推廣企業已經開展體系建設工作。計劃2020年到2022年，在2批完整性體系建設企業經驗上，形成體系2.0版本，并在所有煉化企業基本建設完成。
3.2設備完整性管理體系試點情況
為推進中國石化煉化企業的設備管理水平進一步提高，2013年中國石化煉油事業部、化工事業部和科技部共同立項，在武漢石化進行設備完整性管理體系試點，委托青島安工院作為技術支持機構。
3.2.1試點情況
武漢石化初步確定設備完整性管理體系建設總體思路。以體系化管理思想為指導，以設備績效指標KPI為導向，以風險管控為中心，以標準化業務流程為依據，以信息技術為依托，通過管理與技術的融合，傳承中國石化傳統設備管理好的做法，引進和創新設備管理理念和技術工具并使之有機融合，全面提升設備管理水平。
１)建設設備完整性管理體系構架。
分為４個層級:第１層級是生產經營管理和HSE政策，這是設備完整性管理建設最重要的依據;第２層級是設備完整性管理體系的策略目標，由企業的決策層來制定，應符合企業的商業和HSE策略目標;第３層級是建立程序文件，明確其組織機構和各自的職責分工，保證體系有效運行;第４層級是操作文件，它和程序為特定的技術文件和程序，即確定具體的作業流程，使不同的人實施同一作業能夠得到同樣的結果，減少人為因素的影響。
２)制定與國際接軌的設備KPI指標。
將KPI指標轉化為設備管理目標，成為指導設備管理工作、提高可靠性、提升績效、分析體系運行狀況、優化維修策略的重要依據。
３)構建三維框架(見圖２)，管理流程整合。
三維架構由管理軸(A相)、技術軸(B相)、人員軸(Z相)組成。管理軸，對設備管理流程進行梳理，形成由制度、流程、表單構成的標準化流程，科學合理和標準化是其兩大特點。技術軸，分專業確定技術手段，開展技術攻關。開展缺陷監測檢測、故障樹分析(FTA)、故障根原因分析(RCA)、危險與可操作性分析(HAZOP)、故障模式與影響分析(FMEA)、儀表安全完整性等級(SIL)、以可靠性為中心的維修(RCM)、基于風險的檢驗(RBI)和基于損傷模式的設備壽命預測等工作。人員軸，開展組織架構改革，建立“設備支持中心”，增強可靠性管理能力，打造“專業管理＋區域服務”設備管理架構，開展設備技術崗位資格培訓認證，組建５大團隊和４支工程師隊伍。形成“機動處管總、專業團隊主建、區域團隊主戰”的態勢，在區域內形成技術中心、管理中心、成本中心，使管理重心下移，做到分工責任明確。
４)實施預防性維修策略。
針對機泵故障率高、連續出現著火事故的問題，秉承“預防勝于治療”理念，開始采取“預防性維修為主、預知性維修為輔，盡量減少故障性維修”的維修策略，走出了一條“積極探索—逐步展開—鞏固成果—再深化提高”的設備預防性維修特色之路。到2014年，機泵預防性維修DRBPM系統基本建成，效果良好，超乎想象。隨后，其他專業全面開展預防性維修策略編制和實施，為裝置長周期高效運行奠定了基礎。
５)開發設備完整性管理信息平臺。
武漢石化設備完整性管理試點工作并不是一帆風順的。在形成標準流程和標準表過程中，發現許多設備管理人員完整性管理理念模糊，不愿意按照新的體系文件進行日常工作，形成的標準流程無法落地，2015年年底甚至出現實施不下去的情況。通過事業部專家會診后，武漢石化及時開發了設備完整性管理信息平臺，主要流程在網上實施，督促設備相關人員按要求開展工作，圓滿解決了流程實施落地問題。
3.2.2試點成果
１)設備可靠性提高。
2016年度武漢石化裝置可靠性指數為96.9％，接近國外先進企業水平(97％以上)。特別值得一提的是，2016年為武漢石化連續生產的第４年，全廠設備故障強度情況較2014年仍下降21.6％，較2015年降低４％，全廠設備保持了良好工作狀態。
２)設備故障率下降。
通過預防性工作，武漢石化機電儀設備故障率明顯下降。以動設備專業為例，機泵設備故障檢修率從2010年的15.3％降至2016年的4.６％，平均無故障間隔時間MTBF從21個月上升至79.6個月。儀表自控率從2010年的89％升至2016年的97％。
３)承包商績效提高。
承包商的加班搶修次數降低，績效顯著提高。設備突發故障搶修月均加班人次由2010年的90人/月降低至2016年的11人/月。
４)遵守國家法規。
依據國家法律法規適時修訂設備專業管理實施細則，規范標準化的工作表單，通過定時性功能提示和預警，確保設備使用的合規合法性。
５)長周期水平大幅提高。
2012~2016年的運行周期內，只發生１次因外電網故障導致的催化裝置停工，未出現其他二級以上的非計劃停工。2016年首次實現了全廠高質量的“４年１修”。
2017年12月，煉油事業部在武漢組織召開設備完整性管理試點工作驗收會，驗收結果顯示，武漢試點搭建了中國石化設備完整性管理體系的框架，預防性維修和風險管理理念落地應用，設備管理水平明顯提升，設備可靠性大幅提高，為武漢首次高質量４年１修提供了良好條件。與會專家高度評價武漢試點成果，一致同意在中國石化推廣設備完整性管理，并于2018年８月發布中國石化煉油企業設備完整性管理體系1.0版。
3.3企業推廣情況
設備完整性管理體系試點成功后，煉油事業部于2018年７月啟動第一批７家企業推廣工作。推廣工作分現狀評估、整體策劃、體系文件編寫和審查、體系實施以及管理體系評審驗收５個階段進行。計劃利用２年半時間，即到2020年底基本完成體系建設。通過體系建立，形成一套基于風險的、以預防為主的、傳承歷史的、標準的管理模式，實現不同人做同一件事遵循同一個流程、執行同一個標準、得到同一個結果的目的。2020年體系評審企業預防性維修率得分見圖３。
１)編制設備分級方法和缺陷管理程序。
根據設備分級要素的評分值，將設備分為關鍵設備(A)、主要設備(B)、一般設備(C)三級進行分級管理。根據缺陷后果將缺陷分為一~四級。
２)制定《煉化企業可靠性團隊指導意見》。
要求在不增加設備定員的基礎上，設立可靠性團隊。對于二級管理模式的企業，按照每個運行部設置動、靜、電、儀專業可靠性工程師各0.5~1人配置，專業上歸屬設備管理部門領導，接受設備專家的技術指導。派駐運行部的可靠性工程師同時接受運行部的領導。
３)編制綜合和動、靜、電、儀５個專業的定時性工作和預防性策略。
在動設備定時性工作和預防性策略基本成形的前提下，組織專家組編制完成具有中國石化企業特色的綜合和動、靜、電、儀５個專業的定時性工作和預防性策略。
４)優化設備KPI指標并制定《設備KPI指標數據自動采集要求》。
設備KPI指標包括股份公司級８個、企業級42個(其中動設備14個、靜設備16個、電氣７個、儀表５個)。針對推廣企業在武漢進行了KPI數據采集培訓。
５)對EM系統的通知單標準模板進行完善。
完善現有通知單模板，增加專業類別、缺陷現象、缺陷等級、維修類型、配件、配件數量、配件部位、更換原因等內容，作為設備缺陷統計的重要憑證，通過增加字段，實現對故障的深入分析。
６)構建設備完整性管理信息平臺10大標準模塊。
在第一批設備完整性管理體系推廣企業信息化平臺建設經驗基礎上，構建設備完整性管理信息平臺10大標準模塊，并在第二批推廣企業中實施。
７)開展企業完整性管理體系建設幫扶。
組織企業、兩大院專家赴推廣企業開展體系建設現場服務，對設備完整性體系文件、運行機制、要素覆蓋、流程梳理、預防維修、KPI指標等內容進行業務指導，協助建立完整性管理平臺，大幅度推進體系建設進度。
８)召開第二批13家企業推廣預啟動會。
2019年５月召開了第二批13家企業推廣預啟動會，推動企業開展體系建設;其中６家推廣企業與７家企業進行結對子活動，幫助結對子企業制定設備完整性體系建設計劃。
９)加快推進設備缺陷庫建設工作。
2020年上半年在燕山開展動設備缺陷庫應用試點，為設備缺陷和設備故障提供大數據分析基礎，完善設備完整性管理體系，下半年完善后爭取向全部企業推廣;同時開展靜設備、電氣、儀控缺陷庫試點，2021年爭取初步建成中國石化的設備缺陷標準庫。
10)進一步完善EM管理系統，建立缺陷信息提報及作業許可管理系統和設備管理移動APP。
打通通知單—EM工單—一般作業票—特殊作業票的標準流程，提升故障管理水平。在５家企業進行試點，計劃形成標準模板后在煉油板塊全面推廣。
11)加強各專業管理子系統應用提升。
目前已開展了修理費管理系統、設備大檢查系統、體系內審檢查系統的開發應用。整合了腐蝕管理系統，試點建立動態RBI、壽命評估模塊，整合動設備管理監測平臺;試點建設電、儀管理子系統等工作。開展設備管理移動APP試點應用。
12)創新設備檢查模式，助推設備完整性管理體系建設。
2019~2020年開展了以設備完整性管理要素復核模式的設備大檢查。第一次從體系的角度發現問題，力求以檢查推動完整性建設。推進發現問題從體系上找原因、從以治標為主向注重治本轉變。2020年傳統企業預防性維修率得分見圖４
４完整性體系建設取得顯著成果
４.1設備完整性管理體系初步建成
編制體系文件，完善管理制度，規范管理流程，開發應用RBI、腐蝕監測等技術工具，進行組織架構改革，進行管理標準化、標準程序化、程序表單化、表單信息化建設，開創了變更管理受控、隱患排查深入、風險識別科學、管控程序規范的風險管控局面。
4.２提升本質安全，確保企業安全平穩生產
加強對風險的“根源控制”和“提前預防”，建立標準化培訓制度，提高人員素質，減少人的不安全行為;通過開展預防性工作提高設備的可靠性，消除物的不安全狀態;建立科學標準的管理體系，確保制度、規范得以落實，減少管理缺陷和漏洞;
通過設計本質安全，加強人機互補，提高環境安全因素，從而以規范制度、科學管理來提升整個系統安全可靠性，實現本質安全的基本理念。第一批推廣企業2019年非計劃停工平均為1.4次、動設備故障維修率平均為4.４％，分別比傳統的煉化企業平均數低2.8次和7.7％。
設備完整性管理第一批推廣企業由于實施了定時工作和預防性維修，突發故障大幅減少，裝置運行更加平穩。
4.３有效提高設備可靠性，實現裝置長周期運行
“預防性思想”深入人心，“管設備要管設備運行”、“跳出設備看設備”等理念為大家所接受，各企業主動開展體系建設，突發故障大幅減少。第一批推廣企業均按照2019年７月發布的預防性維修策略開展相關工作，已取得一定效果，在設備故障維修率、搶修工時率等方面普遍優于傳統管理企業。
4.４實現設備預測性維修，提高承包商績效
武漢石化突發故障搶修月均加班人數由2010年的90人/月降低至2016年的11人/月，搶修次數減少，承包商績效顯著提高。承包商服務宗旨由強調“三快一優”，轉變為“專業規范，優質高效”。設備突發故障搶修月均加班人次見圖５。
4.５設備管理隊伍素質提升
可靠性工程師團隊是體系運行的專業管理團隊，主要從事體系建設完善，參與區域團隊進行日常運行維護、可靠性分析、KPI指標分析與改進提升等專業技術工作，是體系運作的“主動輪”;可靠性團隊的建立優化了管理流程，下沉了管理重心，提高了管理效率。
通過體系建設培養了一支具有設備完整性理念的設備管理隊伍，設備風險識別、風險管控、可靠性分析成為工作新常態，專業人干專業事得以初步實現。
4.６信息化建設工作取得了長足進步
體系內審企業隨著設備完整性管理體系建設工作的深入開展，信息化建設工作取得了長足進步，信息孤島問題也正在解決中。
4.７制度梳理、流程標準化促進企業管理更規范
設備完整性建設企業按照體系管理思維，梳理制度整合為體系文件，形成標準流程和標準表單。廣州石化在流程梳理過程中進行優化，形成計劃費用、缺陷管理、預防性維護、預防性維修、事項跟蹤和標準審批等六大核心流程群組，從308個流程優化簡化為232個。利用缺陷管理流程直接形成壓力容器月度檢驗報告，每月可減少工作量90個工日。廣州石化流程整合經過見圖６。
4.８按設備完整性管理理念系統性推廣使用新技術，提升設備可靠性
開展外電網電力系統專項治理，印發電力系統運行管理指導意見，要求企業對照整改并進行孤網試點，推進電氣監控系統應用。治理后，電力系統故障引起的裝置波動和停工影響比治理前的2015年減少50％以上。
全面推廣定力矩緊固技術，實現了大錘不進裝置、氣密一次通過、熱緊環節取消、VOCs小于200mg/L的管理目標。
全面推廣渦流脈沖掃查技術，2019年發現減薄率大于30％的部位超過1000處，及時“掃雷”。
推廣自控率提升技術，部分企業實施后，自控率提升40個百分點，裝置平穩率大幅提升。
推廣塔頂精準加注系統，設備腐蝕速率明顯下降，藥劑消耗減少50％
4.９定時性工作和預防性維修降低設備故障率，提升設備可靠性
齊魯石化監控統計定時事務的執行率、完成率，督促設備管理人員及時完成定期維護等預防性工作，降低設備故障率。其定時事務統計情況見圖７。
廣州石化利用泵群監測系統使機泵故障維修轉變為預知性維修，使預知性維修比例由15％提高到80％，機泵檢修次數逐漸減少，故障維修比例由60％下降至2.3％。其泵故障檢修率和檢修次數趨勢見圖８。
４.1０設備KPI引領，提升專業管理水平
各企業對照煉化企業設備完整性管理體系績效指標建立了企業的KPI指標體系。
中韓(武漢)從2019年開始編制KPI管理技術月報，對每月的KPI指標進行分析，查找管理問題所在，及時調整策略，并通過KPI指標的橫向和縱向評比，形成KPI引領的良好局面，持續提升專業管理水平。
４.1１信息化水平提高助力設備管理水平提升
體系內審企業通過建立設備完整性管理信息平臺，整合設備運行數據，促進體系要素實現PDCA閉環管理，提升設備管理效能。
５下一步工作展望
５.1建設目標
到2023年，在煉化企業全面建設完成設備完整性管理體系;
完善形成具有世界先進水平的設備完整性管理體系2.0版;
企業體系標準化程度達到90％以上;
煉化企業設備可靠度達到97％以上的世界先進水平。
５.2工作計劃
１)形成完善的體系文件。
在1.0版體系文件的基礎上完善提升，新增標準化現場管理、修理費管理、檢維修隊伍管理等內容，形成具有世界先進水平的2.0版體系文件。
２)穩步推進企業體系建設。
要求第一批推廣企業2021年基本完成設備完整性管理體系建設，第二批推廣企業2022年基本建設完成，其他煉化企業2023年基本建設完成。
３)推進設備管理信息化工作。
要確保設備完整性管理信息平臺隨推廣企業建設完成;完善EM管理系統，確定功能模塊，開展界面優化工作;開展設備管理移動APP試點及推廣應用;開展能效管理、防腐管理、電氣管理、儀控管理、備品備件管理等專業管理模塊試點工作。
４)大力推進預防性維修工作。
促進各專業定時性工作、預防性工作策略和計劃的落實執行，加強振動、噪音、溫度、壓力、油液分析監測等狀態監測系統的建設，及時分析診斷設備故障，向狀態預測維修轉變，基本建成各專業的智能維修決策系統，確保預防性維修工作的效果。
５)開展體系內審式檢查，推動設備完整性管理體系建設落地。
隨著設備完整性體系建設深入推進，設備管理的檢查模式逐步從傳統的設備大檢查向體系內審方式轉變，從查具體問題、就事論事轉變到分析管理問題、體系運行問題，通過內審式檢查，推動設備完整性管理體系建設落地。
６)與國外先進企業對標。
制定國際通行的設備指標，與國外先進企業進行指標對比分析，發現差距，制定措施，盡快趕超。
６結語
設備完整性管理體系是中國石化煉化板塊設備管理的一項重大創新。回顧完整性體系建設的歷程，可以看出取得了以下８個方面的效果:
一是符合當前中國石化對設備管理體系建設的需求，注重中國石化優良設備管理傳統的傳承，是具有中國石化特色的現代化設備管理體系;
二是以風險管控為核心，突出專業安全管理，讓設備管理者“跳出設備看設備”，使得設備更好地服務于安全和生產;
三是重點突出風險管控、變更管理、根原因分析等核心要素，方法更科學、規范，使得設備管理工作在原有基礎上更加科學有效;
四是加強FMEA、RCM、SIL評估、風險矩陣等多種專業技術和管理工具的使用與融合，促進設備管理水平的提升;
五是明確預防性工作的基礎地位，有助于企業牢固樹立起預防性工作的思想理念，變被動為主動;
六是吸收各煉化企業好的特色做法，形成標準化、規范化的共性內容，有效地指導、幫助企業提高設備管理水平;
七是督促企業不斷提高EM/ERP等基礎管理工具的應用水平，促進企業提高對于設備管理KPI的認識;
八是推動專業、高效設備團隊建設，促進設備管理和技術人才的成長。
設備完整性管理體系的推廣實施，大幅度提升了企業設備管理水平，提高了裝置的可靠性，為中國石化成為世界一流能源化工公司打下了堅實基礎。在今后較長的一段時間內，設備管理部門要繼續大力推進，夯實完善，確保完整性管理體系成為設備管理高水平的堅強保障。
