设备导致生产损失的量化分析

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文章使用了 AssetStudio 的 AeROS 软件

本演示将展示如何评估串联、并联及备用配置下因设备不可靠性导致的生产损失。

串联配置

假设某生产系统由串联运行的设备组成。

Equipment operating in series configuration
图1:串联运行的设备

各设备的可靠性模型、故障维修时长及流量(生产速率)如图1所示。从生产性能角度看,显然设备A可靠性高于B,B高于C,C高于D。

Reliability and Corrective Maintenance settings for each equipment
图2:各设备可靠性与故障维修时长设置

根据生产损失贡献对问题设备进行排序

我们的目的是要根据生产损失对设备性能进行排序。

通过365天模拟运行(1000次执行)获得仿真结果:

Simulation results for each equipment (Regular Node)
图3:各设备仿真结果(常规节点, Regular Node)

仿真结果表(图4)提供了各设备停机时间。将设备总停机时间乘以其流量即可估算其造成的损失。

Production loss calculation
图4:生产损失计算

需注意C和D的最大流量为2单位/小时,但其实际流量受限于设备A和B的最大流量。

并联配置

假设某生产系统采用以下结构,其可靠性模型、停机行为及流量与前述示例相同。

Parallel equipment configuration
图5:并联设备配置

注意生产线AB的流量为1单位/小时,而CD线为2单位/小时。

仿真结果基于365天模拟运行(1000次执行):

Parallel configuration simulation results
图6:并联配置仿真结果

各设备造成的损失为其停机时间乘以流量。

Parallel configuration production loss calculation
图7:并联配置生产损失计算

备用配置

前两例中,损失计算基于每项设备停机直接导致系统损失的假设。

现考虑采用备用配置的设备场景。

Standby System
图8:备用设备配置

系统采用3用2备配置,每200小时切换一次。若2台故障,系统将以1台半负荷运行。

3台泵参数相同:指数故障分布(均值=200小时),故障后需50小时修复。单台流量为1单位/小时,故系统流量为2单位/小时。

通过1000小时模拟(1000次执行)获得仿真结果。

系统层面效率为0.9817,产量为1963单位(1000小时内),可推知损失为37单位。

Standby configuration system-level results
图9:备用配置系统级结果

设备层面(常规节点选项卡):

Standby configuration equipment-level results
图10:备用配置设备级结果

需注意备用状态下,设备故障可能不会造成损失(只要备用设备可用)。因此不能像前两例那样通过单台停机时间推算总损失。

由于3台泵完全相同,总损失37单位,故可认为每台泵在1000小时运行中贡献37/3单位的损失。

结论

总结而言,对于串联或并联(或混合)网络,可利用单台设备的仿真停机信息推算其损失贡献。对于备用系统,需先推算系统级总损失,再均摊至各设备(仅限完全相同设备)。下篇文章我们将探讨备用系统的损失分摊(/海上平台的RAM分析)。 (/RAM Analysis for an Offshore Platform).

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