当今流程设计中的RAM
仪器信息网 · 2007-05-20 21:40 · 41194 次点击
在流程设计和工程中,可靠性工程方法经常被用来分析和评价流程设备的可靠性。它适于突出流程设计和工程的连续阶段,能对流程功能、概念设计、基础设计以及制图工程做出详细说明。每个阶段,系统或系统一部分的说明就会被转变为较低水平下子系统更详细的说明。真正实现与RAM相关的设计目标,首先应该建立系统与RAM有关的概念。
在概念设计阶段,流程工程师制定流量表、选择合适的操作、建立设备流程状况以及计算主要的设备数量,从而获得流程流量图。确定的流程模式包括设备系统的配置、产品流量计算、与时间相关的物理参数测定以及用于经济评价的有效度计算等,而且应尽可能地显示一些可量化的数据。
可靠性工程的贡献对概念设计阶段影响很大。例如:它能显示一个被提议的设计是否满足可靠性说明或者它将需要建立更多的缓冲贮备或并行系列。在目前它常始于基础设计阶段并且集中于设备系统而不是元件。设备部件的不稳定操作状态也被考虑。故障率和修复率决定了状态间变换的频率,无论是动态或静态模式,这种交换都被认为是随机事件。设备的结构、部件的可靠性以及维修概念在计算所需有效度方面都有一定影响。通过逻辑图可获得设备有效度设计标准方面的结果。
然而,问题在于上述活动是否针对与RAM相关的真正的设计目标。设计的第一目标是满足最小寿命周期费用的设备生产能力有效度的特定目标。既然有效度依赖于可靠性和维修性,设备本身的设计就不能从维修概念中分隔开来。对设备的工作任务来说,设计的第二个目标是设备的RAM以及维修策略的概念说明必须一起被转变为流程元件工作和设备运转的具体说明。它应能提供与所选择的维修策略相关的、具有资料可参考的审查状况,使得对设备安全性和维修性的合法规范较为严格。
随着设计的复杂度和范围增加,流程设计中更需要一体化的设计。在RAM方面,成功的一体化应有三个需求:
"发展一体化设计的明了的概念框架
"运用新方法(工具)来综合分析这些设计
"在流程和可靠性工程这两个不同但互为补充的领域建立联系。
在分析一体化的可行性之前,首先来分析一下在流程和可靠性工程的交汇处哪些方面还需要加强。
如图1-1所示,流程的总生产率E=
ESPS,
它由可能发生不同故障状态的生产效率测试与故障状态可靠性出现的概率的总数决定。作为理想状态,当可靠性模型使每一种故障状态的有效度都接近1的话,实际生产效率应和系统设计的生产效率一致。设备故障状态的不同组合、设备的可靠性和维修策略共同决定了系统故障状态的发生概率。决定系统效率的另一个重要因素是系统存在的每一个故障状态的系统效率的测试。RAM模式应该有计算系统各种状态概率的能力,因为流程模式能把设备功能效果变为生产率测试。
流程和可靠性工程之间的难以协调点在于效率测试的复杂程度。在一般可靠性工程中,效率测试几乎总是一个简单的量或是一个二元变量。例如以简单方式依赖于设备机械状况的名义生产率。这个观点有利于获得系统有效度和设备有效度的均衡协调。然而,在一般的流程工业中,生产效率更多地与数量相关。产品质量和数量不是设备机械状态的简单功能,而是依赖于流程的物理化学状态,例如温度、压力、速度以及容量等。
生产效率依赖于流程的物理化学状态的状况被认为是一个多维领域或者几个分离的部分,生产是否正常在于这些状态的控制好坏,此时对实现流程模式的需要越来越明显。对物理化学流程状况和生产变量而言,此模式必须与设备功能的效果相关。由于确定的外部影响,流程模式的使用必须考虑灵活性。当外部状态变化或者一些设备出现故障时,流程控制输入将被停在生产窗口。然而必须注意的是,一个模式通常仅被应用在流程状况被约束的范围,此状态或多或少地与正常生产状况相关。随着流程模型化方法和恰当的设计与模型化工具的发展,RAM趋于模型化、整体化。
流程和可靠性工程的另一难以协调点还表现在教育和文化上。传统教育对RAM没有更多的注意,仅出现在一些专业书中或一些索引文献中。另外在高等教育中数学知识的缺少致使一些流程设计工程师不具备处理RAM问题的高水平。另一文化差别与计算机辅助流程设计领域相关。尽管当前这个领域的研究方向强调了在工程头尾阶段操作评价的重要性,但是安全方法和设计的可靠性分析在过去的学术会议上并没获得大的进展,直到最近各国在这个课题方面的兴趣正在逐步增强。在流程设计研究中使RAM一体化的研究还在继续。