第四次维修革命

自史前人类修理破损的、值得信赖的矛而不是制造新的矛以来，维修就一直存在。维护的一个概念是任何可以延长项目使用寿命或增强其性能的活动。这当然是一个宽泛的概念，但在有记载的大部分历史中，维护一直是固定或修理的同义词。维护一件物品以防止丢失或失败，只保留在艺术品、威士忌和书籍等少数东西上。在詹姆斯·瓦特发明蒸汽机之前，机器都是相当简单的东西，有轮式马车、摆钟和枪口装弹的武器，代表着先进程度的顶峰。在那个时代，真正的维修技师的头衔是铁匠、裁缝、木匠和鞋匠，他们代表了他们制造业的延伸。随着工业革命的到来，人类开始依赖机器，因此有了一种更强大的策略来维持机器的性能。为了满足日益增长的维护机器的需求，一种新的工艺被开发出来，它的唯一目的就是进行维护。

〇首次维修革命在工业革命的最初几十年里，机器主要由操作员维护。当机器坏了时，他们会用任何可行的方法来修理，但往往会被丢弃或更换。在大萧条时期，由于没有钱购买新设备，维修成为了一项单独定义的活动，因此聪明的机械师以“修理员”的名义学会了如何修理坏掉的东西。在第二次世界大战期间，维修成为一项独立的职能，第一次，“维修技师”被要求修理、修理和更换战争机器和制造设备。随着经验的积累，预防性维护和定期大修等技术成为常态。尽管维修活动大幅增加，但设备故障的两个主要原因没有得到解决。这两个原因是设备的设计限制之外的操作和人为因素，包括设计、制造、安装、操作和维护活动。

〇第二次维修革命在20世纪50年代末和60年代初，日本汽车工业和商业航空工业创造了两种流程，即全面生产维护(TPM)和以可靠性为中心的维护(RCM)。这些过程强调了维修是生产的一部分，应该包括在调度和计划中。维护不应该再仅仅被视为一种成本，而应该为整个制造战略提供价值。在接下来的三十年里，TPM和RCM很快被吸引到其他行业。在油气行业，RCM成为主导的维护策略。

RCM是一个结构化的过程，利用故障模式和影响分析(FMEA)加上对故障率的估计来创建一个维护策略，以提高可靠性。后来对该过程的增强包括诸如临界性、维护有效性和维护优化等概念，这些概念产生的策略将维护成本纳入“做什么”和“什么时候做”的决策中。在此期间，计算机维护管理系统(CMMS)的使用成为标准。设备的可靠性和可用性大幅提高，但这是由于RCM还是由于使用分布式控制系统(DCS)和可编程逻辑控制器(PLC)的设备设计和自动化的改进仍存在争议。尽管取得了这些进步，但失效的主要原因仍然是设计限制之外的操作和人为因素，这些因素仍然没有得到解决。

〇第三次维修革命在20世纪90年代，维修策略开始使用风险的概念来决定何时进行维修和检查。风险是失效概率和失效后果的组合，通常表示为产品:

风险=概率X结果

风险通常用于开发安全和环境项目，但没有用于做出维护或运营决策。

其他成为这一时期标志的新概念是确定失效机制的精炼技术和使用根本原因失效分析(RCFA)。风险、失效机制和RCFA的使用导致了诸如基于风险的检查(RBI)、预测性维护、基于状态的维护和生命周期成本等过程。再一次，设备(现在称为资产)的管理有了巨大的改进，但和以前一样，失败的两个主要原因，即设计限制之外的操作和人为因素，仍然没有得到解决。

〇第四次维修革命这场革命在石油、天然气、加工工业以及许多其他制造业领域才刚刚开始。在下一次变革中，维护策略将包括之前开发的所有进展，并完全解决两个主要故障原因。这个问题需要一个答案:为什么要花这么长的时间来解决设备故障的两个主要原因?

答案可以分为三个部分:

1. 早在20世纪30年代，当维修成为一个独立于操作的功能时，运营商的动机就发生了变化。操作人员在生产经理的指导下，推动设备的充分生产和最大的吞吐量。“除非绝对必要，否则不要关闭设备”……这是一个普遍的指令从经理和军官一直到整个组织。这使设备承受巨大的压力，导致故障和高昂的维护成本。但是操作员并没有因为高昂的维护费用而受到惩罚，维护是。为了削减开支，同一群管理人员不断向维修人员施加财务压力。维修费被视为一项巨大的负担。但是维修工作只能在设备发生故障后才能进行，而且对超出设计限制而使机器超负荷运转的过程或操作几乎没有影响。
2. 第二部分回答了人为因素。为了克服人为因素造成的持续失败，需要掌握影响行为的心理和沟通技巧的知识。工业中的大多数管理人员不具备有效地做到这一点的知识和技能。石油、天然气和加工行业要求更高的可靠性和生产率。他们没有解决人类行为的真正问题，而是采用自动化和过程控制，有效地消除了操作中的许多人机交互。可靠性和生产率确实有所提高，但仍然存在许多人为因素来设计、制造、安装、操作和维护设备....不正确。
3. 答案的第三部分涉及变革管理。所有行业的各种类型、形状和规模的变化都发生得太快，以至于无法解决这两个根本的失败原因。新设备设计、新工艺、新复杂操作程序、需要计算机程序员和电子技术人员的新技术，以及不断变化的劳动力，使用RCM、RBI、TPM等技术是无法管理的。一些行业变得善于应对变化，比如核能发电。在这个行业，变化是有限的。在三里岛事件之后9在美国，核电站高度自动化，以稳定的模式运行，对操作人员和维护人员的培训是所有行业中最密集的。核场址的变更管理程序需要多层次的审查和批准、应用风险模型、完整的测试规程、修改程序、更新手册和图纸以及使用模拟器对操作人员进行培训。其他行业也尝试过类似的严格管理程序，如过程安全管理11(PSM)和安全案例12，但仅限于安全和环境领域。这些程序并不真正适用于设备维护策略的设计。

第四次维护革命将包括监控工艺变化的技术和策略，这些变化经常将设备的操作置于设计限制之外。监测工作不仅需要技术支持，还需要操作人员、维护人员和工程人员的共同努力。载入CMMS中的任务不再仅仅用于维护和检查。过程工程师，可靠性工程师，旋转设备工程师，仪器和控制工程师，以及其他学科的任务是必要的，以实际防止故障，而不仅仅是检测故障的发生。

考虑到这一点，如果工艺在设备的设计操作范围内保持，并且所有与工艺的人员交互都保持在不采取错误操作的水平，将会防止多少故障?答案是，大部分。研究表明，这两种原因导致的失败占80%至90%13，14所有的失败。深水地平线事故的主要原因是什么4爆炸和环境灾难?德克萨斯城炼油厂的主要原因是什么5爆炸吗?Piper Alpha的主要原因是什么6,格兰杰默斯7菲利普斯化学8，三里岛9,切尔诺贝利10以及大多数其他引人注目的失败?大多数可以追溯到上述两个主要失败原因的结合。

设备维护策略必须继续利用预测、预防、基于条件、故障发现和基于风险的检查等有益活动，为生产设施增加真正的价值。此外，必须大幅度增加防止工艺偏差超出设备的设计范围。在生产过程和设备的设计、工程、制造、施工、安装、操作和维护的所有方面，还必须付出巨大的努力来增加一致和正确的人类行为。

一个新的术语，资产完整性管理(AIM)将取代设备维护，并将使用PSM和安全案例模型。在新的AIM模型中，风险将作为决策的特征，在设计资产管理战略时，将考虑整个经营环境、生产概况、设施条件、全球市场和组织。情境感知的概念13以及异常的正常化15将在试图降低风险和防止失败时进行大量分析和处理。风险建模、根本原因失败分析和缺陷消除的广泛使用将在工作场所中占主导地位，在某种程度上降低可靠性、可用性和可维护性(RAM)的概念在决策制定过程中的次要角色。(让我们面对现实吧，RAM模型在决策过程中并没有扮演重要的角色。)

主要的变化不会发生在监测设备、备品备件或跟踪平均故障间隔时间(MTBF)的维修技术的改进，而是发生在对人类行为的管理上。将核电行业、商业航空飞行员、赛车维修队、甚至职业运动员所使用的训练、教练、练习和模拟技术纳入整体资产完整性管理，在预防和减少高风险故障方面迈出了一大步。

参考文献

1. 《詹姆斯·瓦特的蒸汽机》，h·w·迪金森和休·彭布罗克·沃尔斯《詹姆斯·瓦特和工业革命》(出版于1943年，1948年新版，1949年再版)。同时由英国文化协会出版西班牙语和葡萄牙语版(1944年)
2. “TPM”，全生产维护，杰克罗伯茨博士，工业与工程技术系，德克萨斯农工大学商务，1997年
3. “RCM”，以可靠性为中心的维护:通向世界级维护的大门，作者安东尼·m·史密斯，1993年。
4. “深水地平线”，http://www.popularmechanics.com/science/energy/coal-oil-gas/how-the-bp-oil-rig-井喷-2
5. “德州城市炼油厂”，www.csb.gov/investigations/detail.aspx?SID=20
6. “Piperα”,www.azpiping.com/safety/piper-alpha-disaster-report/
7. “格兰杰默斯”,https://www.hse.gov.uk/comah/bpgrange/images/bprgrangemouth.pdf
8. “菲利普斯化学”,www.usfa.dhs.gov下载/ pdf /出版/ tr - 035. - pdf
9. “三里岛”，www.pddoc.com/tmi2/kemeny/
10. “切尔诺贝利”,www.world-nuclear.org/info/chernobyl/inf07.html
11. 《过程安全管理》，http://www.osha.gov/Publications/osha3132.pdf, 2000
12. “安全案例”，安全案例和安全报告:意义、动机和管理，理查德·马奎尔，2006年
13. “态势感知和人为错误:设计以支持人类表现”，Mica R. Endsley博士，SA技术公司，高后果系统保证会议，1999。
14. “在工作场所的所有事故和伤害中，超过90%涉及人为错误”，http://www.ameinfo.com/210165.html
15. 《偏差的正常化》，《挑战者发射决定:NASA的冒险技术、文化和偏差》，作者:黛安·沃恩，出版社:芝加哥大学出版社，芝加哥和伦敦，1996年