RCA 技術在石油化工企業的應用與實踐

陳林江

（成都艾爾普氣體產品有限公司，四川成都 611930）

0 引言

成都艾爾普氣體產品有限公司（以下簡稱艾爾普）兩套生產裝置作為復雜的石油化工運行裝置系統，其設備專業覆蓋面廣、要素層次作用關系復雜。同時又由于其高危性，對設備運行的安全可靠性提出了更高的要求。為了進一步提高設備的安全可靠性，公司在參照國內外石化行業先進設備管理經驗的基礎上不斷創新，引入設備故障RCA（Root Cause Analysis，根本原因分析，簡稱根因分析）技術。實踐證明，作為一種尋找故障根本原因的系統化、規范化技術，RCA 為提高設備的可靠性打下堅實的基礎。RCA 的目的是找到設備故障的根本原因，并制定和實施有效的解決方案，避免此類問題重復發生。

1 RCA 技術的原理

一般來說，設備事故的發生往往涉及多維度、多層面，這些因素疊在一起猶如有孔的木板疊在一起，木板上的孔代表每一個作業環節所可能產生的失誤或漏洞，當許多片木板的孔不斷變化位置及大小，如果這些孔洞剛好重疊，光線會完全穿過，代表發生安全事故或質量事故。這些孔洞就組成了事故機會通道，形成“木板孔洞”效應。

2 RCA 技術分析步驟及方法

RCA 分析最重要的是兩樣因素，分別是事實和邏輯，同時RCA 基本原則需要遵循以下要點：基于事實，開放的，相互尊重，探索深層次的原因，系統化的思考，承認可能有多個根本原因，基于根本原因制定行動策略。

2.1 認識問題

在進行RCA 分析前，首先要明確所分析的問題是什么，要明確問題發生的基本要素。RCA 分析是一個相對比較耗時的過程，有的設備系統比較復雜，如一臺壓縮機就是一個復雜的設備系統，其設備故障導致的最終結果很可能就是一個大的安全事故。而有的設備問題相對簡單，如一個水系統的法蘭。因此，對設備所發生的故障進行考量非常重要，主要有評定發生概率及發生風險的后果。對于在這兩個方面是高風險或者高風險后果的設備故障，需要進行優先分析。

2.2 分析問題

基于對設備故障的認識確認以后，需要對現有的問題進行深入分析，分析問題需要就各方面的專業人員（如工藝、設備、技術、安全等）組成分析小組，同時需要一位專業的RCA“引導師”，通過專業的分析方法來引導大家分析問題的根本原因。

2.2.1 RCA 分析十步法

RCA 分析有多個步驟，其中主要有以下10 個步驟。只有清楚分析所有步驟程序，才能高效完成一個RCA 的分析（圖1）。

圖1 RCA 分析十步法

2.2.2 分析方法

RCA 的分析方法有很多，常用的主要有魚骨分析法、5Why 分析法（又稱5 問法）、根因樹分析法、故障模式及結果分析法等4種，通過分析小組的頭腦風暴等來分析并確定最后的根本原因。

2.2.2.1 根因樹分析方法

根因樹分析法也是比較常用的防范，引入頭腦風暴團隊，在分析過程中對一個問題不斷展開可能的所有原因，最終通過專家、事實依據來判斷是否存在。下面為艾爾普公司制氫裝置的低壓開關柜母線室“產弧”的RCA 分析過程，通過根因樹的RCA分析最終得知“產弧”的根本原因是卡簧質量問題，進行卡簧質量改進升級后解決了此類問題（圖2）。

圖2 HYCO 裝置低壓開關柜母線室“產弧”根因分析

2.2.2.2 5Why 分析法

5Why 分析法就是在一個問題發生的時候，要不斷通過問“為什么”來明確其發生的根本原因，而在此過程中還需要注意因果關系的邏輯，不能跳躍式去思考，需要逐步分析。以下為ASU（Air Separation Unit，空氣分離）裝置跳車為例（圖3），采用5Why分析法進行分析，通過不斷的問為什么，最終找出跳車根因，并制定出解決措施。

圖3 ASU 裝置跳車5Why 分析結構

2.2.2.3 魚骨分析法

魚骨分析法主要是5M1E 分析法，通過人、機、料、法、環、測這6 個方面的分析最終找出根本原因（圖4）。

圖4 5M1E 魚骨分析法示意

2.2.2.4 FMEA 法

FMEA 是Failure Mode and Effects Analysis 的縮寫，即故障模式與結果分析，也稱“潛在失效模式及后果分析”。FMEA 應用于產品生命周期的各個階段，對構成過程的各個工序逐一進行分析，找出所有潛在的失效模式，并分析其可能的后果，從而預先采取必要的措施，以提高產品的質量和可靠性。

在設備故障的原因中，最終使用者一般會關注于現場的人、物的原因，而很少去關注設備本身的設計原因，其實很多設備故障可能是原始設計缺陷。例如，艾爾普制氫裝置加熱器設備在開停車及大幅波動的情況下會發生封頭泄漏故障，通常會從法蘭的密封面、墊片的選擇、力矩的實施等方面進行分析，而經過FMEA 的分析方法并經過設計的核算，確認為管板設計強度不足，在溫升過程中已經發生泄漏。

2.3 解決問題

在經過根本原因的分析以后，最后則是根據查找出的多個根本原因，制定出解決問題的行動方案，并且對行動方案進行高效執行，以降低設備發生故障的可能性，提高設備安全穩定運行的可靠性。在行動方案實施過程中，對設備進行數據跟蹤，以及行動前后的數據進行對比，以確定實施方案對問題的解決性，是否從根本上解決了找到的根本原因。設備故障的行動方案可以成為設備日常運行的一部分，加入到工藝操作程序、設備檢修規程等內容中，一旦再次出現相關設備故障，可以實現規范化的指導原則，快速分辨根本原因并迅速解決設備故障。同時可以舉一反三，在同類設備中排查此類設備故障案例。

3 艾爾普RCA 的推行目標

3.1 主動預防設備故障

RCA 通過對已經發生的設備事故進行分析調查，找出設備故障發生的根本原因，以及引發該事故再次發生的潛在原因，通過采取有效的糾正預防措施，達到徹底解決問題的目的，變“事后維修”為“主動預防”，提倡建立“持續改進”。尋找設備故障的根本原因不是RCA 分析的最終目的，而是根據根本原因制定出有效的糾正措施和方案并實施，以解決現有設備故障，并對設備運行提出更好的預防性措施，從而提升設備運行和管理的水平。

3.2 形成“追根溯源”的維修文化

RCA 就是尋找觸發設備故障的最基本原因，這個原因是設備故障發生的必要條件，包括原始設計、設備本身質量、人為因素、工藝系統操作流程因素等。通過科學分析，有可能發現不止一個根本原因。在分析中，需要的是一種刨根問底的工作精神，只有多問幾個“為什么”，才能使問題分析深入追蹤設備故障的根本因素，而不是停留在故障的表面，進而形成公司“追根溯源”的維修文化。

4 艾爾普RCA 的應用

艾爾普根據生產裝置設備的實際情況，結合HAZOP、RBI、SIL、MI 等設備、工藝安全風險評估，以及現場設備隱患排查制度，進而來推行RCA 根因分析技術的實施，制定解決措施或預防性措施。

通過統計數據對比，艾爾普公司應用設備故障RCA 技術分析后，變“事后維修”為“主動預防性維修”，設備故障的發生率降低了約30%。

5 結束語

石油化工企業設備的故障不僅對操作運行帶來風險，嚴重的問題還會對經濟效益造成影響，甚至會帶來極大的安全風險。因此，企業需要關注設備故障，提升維修的針對性和專業性，形成良好的故障分析習慣。設備故障的RCA 作為設備管理的一個重要組成部分，是預防性維修管理的延伸，為企業設備的故障排查及處理發揮了重要作用，為設備的安全穩定運行奠定了基礎。