可靠性維修理論在64 排螺旋CT 維修決策中的應用

彭斌

宜賓市第一人民醫院醫學裝備部 （四川宜賓 644000）

傳統單排、雙排CT 的掃描速度慢、誤差大、分辨力低，遠不能滿足大型醫院的臨床需求。隨著醫學影像診斷設備的不斷發展，64排及以上螺旋CT 已逐漸成為大型醫院的常規影像診斷設備。然而，64排螺旋CT 的整體結構集成化、復雜化[1-3]，自行維修難度高，醫院的工程師往往難以勝任，導致運營和維修成本較高。因此，通過科學的方法對64排螺旋CT 進行維修管理十分必要。本研究以我院的兩臺西門子64排螺旋CT 為研究對象，引入近幾年較為熱門的可靠性維修（reliability centered maintenance，RCM 理論）理論，優化維修決策，旨在提高CT 的使用可靠性和經濟性。

1 RCM 理論概述

1.1 RCM 理論簡介

CT 作為醫院開展醫療、教學、科研的重要設備，保障其運行可靠性非常重要。傳統的“壞了就修”的管理模式存在維修周期長、維修費用得不到控制等現象。RCM 理論是目前國際上用以確定設備預防性維修需求、優化維修策略的一種系統工程方法，可以最少的資源消耗來保障設備的可靠性和安全性，并可通過故障模式分析及邏輯決斷來制定預防性維修策略[4]。RCM 理論主要應用于國際民航業、石油化工業及軍事等領域的設備管理，并已取得了良好的效果[5]。有研究發現，RCM 理論應用于醫療設備的維修管理中，可在保障設備可靠性的前提下，實現維修停機損失最小的目標[6]。因此，將RCM 理論應用于64 排螺旋CT 的維修管理中，可以最大限度保障其可靠性。

1.2 RCM 理論實施方法

典型的RCM 理論實施流程分為以下4步：（1）設備分系統劃分并確定重要功能單元；（2）故障模式及影響分析（failure mode and effect analysis，FMEA）；（3）邏輯決斷分析；（4）制定維修策略[7]。

1.2.1 設備分系統劃分并確定重要功能單元

大型醫療設備結構復雜，由大大小小的功能單元組成，而一般的小功能單元發生故障不會對設備的可靠性造成嚴重影響，因此，這類功能單元只需要進行預防性維修或事后維修。RCM 理論主要適用于會造成嚴重后果的重要功能單元。重要功能單元的特點是：數量較少，但可能影響設備的使用安全，可能對環境造成重大危害，可能造成設備停機，可能造成重大損失等。

1.2.2 FMEA

FMEA 是一種確定系統故障原因的方法。當組成功能單元的基本零件發生故障時，上一級的功能模塊會受到影響，此時通過FMEA 可以分析出各個單元的可靠性、維護性、安全性等所受的影響程度，并確定可能導致重大故障或損失的原因。通過分析重要單元的功能、故障表現形式、產生故障的原因及故障可能造成的后果，設備維護人員可更加直觀地分析設備故障，從而更有效地進行針對性的維修工作，并為接下來的邏輯決斷分析提供依據。

1.2.3 邏輯決斷分析

邏輯決斷分析是RCM 理論的關鍵步驟，通過邏輯決斷圖（方框和矢線將不同的邏輯判斷結果與不同的維修方式相對應）的方式進行[8-9]。此步驟中，設備維護人員根據FMEA 結果對重要功能單元實施邏輯決斷，從而確定各個部件故障的維修方式。

1.2.4 制定維修策略

通過邏輯決斷步驟確定維修方式后，需再進一步確定維修保養的間隔期。一般來說，可以采用原廠建議的保養周期進行預防性維修，而日常狀態監控則需要設備操作人員在日常使用中進行。

2 RCM 理論在64 排螺旋CT 維修決策中的應用

大多數醫院對CT 的維修方式主要分為2類：（1）突發性故障維修，是在CT 運行過程中突然發生故障導致停機后的應急維修；（2）定期保養，是指根據CT 運行狀況，人為制定周期來對設備進行預防性維修。但定期保養不能保障設備的可靠性，還會降低開機率，同時會給設備維護人員帶來一定的工作壓力。針對這種情況，采用RCM 理論來制定CT 的維修策略成為一種新的選擇[10]。

2.1 確定64排螺旋CT 的各重要功能單元

我院的兩臺西門子64排螺旋CT 在醫院承擔非常重要的檢查任務，因此，本研究選擇這兩臺設備作為研究對象。西門子64排螺旋CT 從結構上可分為X 線系統、機架運動控制系統、探測器系統、患者床系統、計算機系統及輔助部分6大子系統，而每個子系統又由很多組件組成。

截取2018年6月至2020年6月的歷史維修記錄，我們發現兩臺設備共維修86次，其中X 線系統和計算機系統發生故障的頻率最高，分別占比48.8%和23.3%。因此，為了充分說明RCM 理論在64排螺旋CT 維修決策中的應用，下文以X 線系統和計算機系統為例進行分析，其他子系統的分析方法類似。西門子64排螺旋CT 的系統組成及X 線系統和計算機系統的結構組成見圖1。

圖1 CT 系統重要功能單元結構組成

2.2 FMEA

FMEA 是通過對選定的功能單元進行功能、故障模式、故障原因及故障影響分析的過程[11]，能為邏輯決斷分析提供依據，并可以確定采用哪些預防性維修措施來防止故障的發生，或者預判性地購置相應配件以縮短設備停機時間，進而實現提升設備可靠性的目的。西門子64排螺旋CT 的FMEA 過程見表1。

表1 西門子64排螺旋CT 的FMEA

2.3 邏輯決斷分析并確定維修方式

由于CT 屬于大型醫療設備，需考慮其發生故障后的安全性、經濟性，其中安全性主要體現為X 線劑量加大或者重復照射患者等，而經濟性主要體現為部件更換的價格及停機所造成的經濟損失（CT 作為醫院重要的影像檢查設備，停機1 d 所帶來的損失是巨大的）。因此，我們不能按照傳統的邏輯決斷圖進行分析。改進后的邏輯決斷圖見圖2。

圖2 改進后的邏輯決斷圖

圖2中的維修方式包括預防性維修、視情維修、事后維修、定期維護和狀態監控。其中，預防性維修以檢查為主；視情維修是根據不解體測試結果對可能發生的故障進行維修或部件更換，以避免故障的發生[12-13]；事后維修是故障發生后進行維修；定期維護是根據廠家指導，定期更換易損、易耗件；狀態監控是利用傳感器、監測技術和故障診斷技術等分析、評估設備的運行情況，并判斷設備的維修需求。

根據FMEA 和邏輯決斷圖的分析結果，最終確定X 線系統和計算機系統的維修方式如下：（1）X 線系統位于機架內部，其故障往往表現為停機或者掃描偽影，對于使用安全的影響不大，不適用預防性維修，一般采取事后維修及狀態監控的方式，尤其對于球管等消耗性高值配件，一旦發生損壞，需要按照流程進行采購，所需時間較長，而實時監測球管使用量并結合以往球管的使用壽命，適當地提前預采購球管，可有效縮短故障發生后的停機時間； （2）計算機系統由于使用時間長，硬盤、內存條及數據庫等的可靠性降低，一般采取預防性維修、視情維修、定期維護等維修方式。

3 實施效果評估及結論

（1）可靠性：在RCM理論實施前的2年（2018年6 月至2020 年6 月）內，兩臺設備共發生86 次故障，平均每年發生43 次；而RCM 理論實施后的1 年內，兩臺設備發生故障總次數僅為35 次。（2）經濟性：在RCM 理論實施前的2 年內，兩臺設備總共因故停機69 d，平均每年34.5 d，平均年支出維修費用280 萬元；而RCM 理論實施后的1 年內，兩臺設備因故停機天數降為21 d，平均年維修費用降為130 萬元。（3）結論：通過RCM 理論實施前后的數據對比發現，RCM 理論實施后的故障率、停機率及維修費用均顯著下降，CT 的使用可靠性提高，運行成本降低。

4 討論

RCM 理論是目前國際上應用較為廣泛的現代維修理論，將其應用在CT 的維修工作中，可以提高CT 的使用可靠性。但本次RCM 理論實施時間較短，后續還需要根據實際情況及效果持續改進，同時也會將此方法擴展到醫院全部CT 設備的維修管理中，以更好地評估RCM 理論的實施效果。需要注意的是，本研究中維修費用下降明顯的原因可能為，價值較高的球管在實施RCM 理論的1年內未更換過，因此，有關RCM 理論對維修費用的影響有待于進一步的觀察和分析。