国内城市轨道交通建设RAMS管理模式探讨.docx

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国内城市轨道交通建设RAMS管理模式探讨

摘要鉴于国外及先进地区的RAMS（可靠性、可用性、维修性、安全性）管理经验，国内开始摸索适合于自身城市轨道交通建设的RAMS管理模式。

文章阐述了RAMS管理定义及必要性，再以GB/T21562-2008为参照，解析了RAMS管理的一般工作内容及流程，提出了RAMS管理工作的核心阶段及职责划分。

以深圳地铁3号线RAMS管理模式和经验为例，探讨并提出了适合国内城轨建设的RAMS管理模式，为国内轨道交通建设开展RAMS管理工作可起到借鉴和推动作用，同时为国内轨道交通建设健康快速发展提供了保障。

关键词城市轨道交通RAMS管理模式

1前言

全国进入了轨道交通建设热潮，目前国内将有40多座城市在建或正在筹建地铁、轻轨等城市轨道交通项目，建设总里程达近2000km，各种投资模式、建设模式、施工工艺、设备选型等新生事物百花齐放。

在这繁华景象背后，地铁工地坍塌、失火、地铁车辆撞车、屏蔽门夹伤等事故时有发生，为有效地保证地铁建设运营的安全，促进城市轨道交通健康发展，多个国家和地区开始把RAMS理念和技术引进了轨道交通行业。

英国、新加坡、香港及台湾等地区已有成功应用的例子，我国现亦尝试把RAMS管理引进轨道交通建设中。

目前，国内深圳4号线、北京4号线、成都1号线、上海10号线、苏州1号线等项目，在不同程度上运用了RAMS管理技术。

深圳3号线借鉴先进地区的RAMS管理经验，在机电设备系统上的规划、设计、制造、安装、调试和验收的建设全过程展开了RAMS管理工作。

2RAMS管理定义、对象及其必要性

RAMS管理，即在系统全寿命周期内针对可靠性reliability、可用性availability、维修性maintainability、安全性safety四种系统固有的特性进行管理，国内亦通常称为系统保证管理。

可靠性指产品在规定条件下和规定时间内完成规定功能的能力。

可靠性常用指标有故障率（t）、平均故障间隔时间、可靠度（t）等。

可用性指在要求的外部资源得到保证的前提下，产品在规定的条件下和规定的时间内处于可执行规定功能状态的能力。

可用性常用指标有固有可用度A1等。

维修性指在规定的条件下和规定时间间隔内，按规定的程序和资源进行维修时能完成规定的维修工作的能力。

维修性常用指标有平均修复时间MTTR等。

安全性指不发生不可接受的风险的特性，即不导致人员伤亡、危害健康及环境，以及不给设备和财产造成破坏或损伤的能力。

安全性常用指标有平均事故率λsh。

RAMS由上述这“四性”组成且它们之间又是紧密相联，如图1所示。

对于可用性与可靠性、维修性关系来说，当可靠性越高时故障间隔时间越长，而且维修性越好时维修时间越少，总的使用时间越长，故可用性就越高，其固有可用度计算公式为：

对于安全性来说，当可靠性越高发生故障概率越低，故障导致的安全事故越少，而且维修性越好产品维修后状况越好，发生安全事故概率越低，故安全性越高。

在城市轨道交通建设中，可大致分为土建工程与机电设备系统工程，其都可以引入RAMS管理的理念，但是土建工程使用寿命长、维护量低，而机电设备系统大部分为可修复系统，故障率较高，在日后运营期间为主要维护对象，RAMS有较大的提高空间。

所以现阶段大部分RAMS管理工作都是针对机电设备系统展开。

城市轨道交通作为城市交通的纽带，解决城市大部分人出行问题，乘客密集，若发生危害事故，将危害社会安全，影响恶劣，故安全性要求高；其还作为民生工程，建设投资大，动则上百亿，运营成本高，耗资大，故经济性要求高。

RAMS管理基于安全与经济两点，努力寻找平衡点，避免顾此失彼。

经大量的实际例子得出如图2所示的系统全寿命周期内总的费用经济与可靠度安全的关系。

总费用由产品购置费和运营费用两部分组成。

可靠性、维修性、安全性越高，产品购置费越高，但是保证了今后运营中较低的故障率和维修成本，使运营费用降低，故根据实际情况选取合适的可靠度，可以有效降低寿命周期费用。

所以说，在轨道交通建设中进行RAMS管理工作很有必要。

3RAMS管理流程

目前，国内已制定了在《GB/T21562-2008轨道交通可靠性、可用性、可维修性和安全性规范及事例》的标准，其规定了一个以系统寿命周期及其工作为基础、用于管理RAMS的流程，为国内轨道交通行业推广RAMS管理工作起到了促进作用。

轨道交通系统寿命周期可以划分为14个阶段，分别为：

概念、系统定义和应用条件、风险分析、系统需求、系统需求分配、设计和实施、制造、安装、系统确认包括安装型验收和调试、系统验收、运营和维修、性能监控、修改和更新、停用及处理。

RAMS管理各阶段工作的关系如图3所示V形结构，以制造阶段为分界点，左侧分支包含为规划、设计、制造过程，以制造为终点；右侧分支为安装、调试、验收、运营及停用处理的过程。

产品的RAMS特性是产品的固有特性，正如产品的功能参数一般，它是设计、制造、管理出来的。

在左侧分支的各阶段，产品的RAMS特性就逐步形成，所以此阶段必须作为RAMS管理的核心阶段。

右侧分支的安装、调试、验收作为RAMS特性验证阶段，如发现了不满足系统需求时，必须进行必要的设计变更。

RAMS管理为循环的精进过程，可以通过如下验证和确认关系表示图4。

验证与确认的区别在于所处阶段的不同，验证是指各阶段都要确定上一阶段的成果是否满足本阶段的要求；确认是指在最终系统验收阶段，需要确定系统在各阶段和安装调试后同样满足各方面的要求。

通过上述内容，可基本了解RAMS管理工作的内容与流程。

可以看出，RAMS管理工作是完备的单独成系统的工作，从时间上涉及到产品整个的寿命周期，从工作内容上涉及到RAMS规划、设计、分析、证明、测试和数据收集等，从组织上涉及到政府主管部门、建设单位、运营单位、承建单位、分包商等。

所以说，RAMS管理工作涉及范围广、管理难度大。

为了提高RAMS管理工作效率，必须梳理各部门单位的工作职责。

工作职责应于合同明确，以免日后产生混淆，阻碍工作推进。

RAMS工作涉及的部门单位多，一般涉及业主方、承建方、政府相关审批部门，如表1所示的各方工作职责。

而业主方包括建设单位、项目管理单位、项目监理单位、项目顾问公司、运营公司及设计单位等；承建方包括项目总包单位、分包单位、供货商等，具体的工作职责还可以继续细分。

业主方建设单位应在RAMS工作起主导作用，承包方是RAMS工作的具体执行者。

本文从建设单位的角度出发，简单介绍了城市轨道交通机电设备建设期间的RAMS管理模式。

深圳地铁3号线公司根据国内情况，借鉴先进地区的管理经验，试行了较符合现状的RAMS管理模式。

4深圳地铁3号线的RAMS管理模式

管理模式的定义是从特定的管理理念出发，在管理过程中固化下来的一套操作系统，可以用公式表述为：

管理模式=管理理念+组织结构+工作方法/流程。

以下从管理理念、组织结构、工作流程三方面阐述深圳地铁3号线的RAMS管理模式

4.1RAMS管理理念

其理念为提高轨道交通建设和运营安全及效益，保证系统满足RAMS的各项要求。

4.2RAMS管理组织

国内轨道交通行业缺乏RAMS管理经历，专业人才匮乏，现有的人员体制很难应付完全按照GB/T21562标准执行RAMS管理工作所需要大量专业人员配置。

充分挖掘公司本身的人力资源优势，从公司内部及设计、监理、顾问、管理公司等相关单位，抽调拥有相关知识背景的人员组成专项的工作小组，成为可行的人员组织方案。

工作小组从公司各部门及相关单位的高层、中层、基层人员调配人员，分别组成领导组、工作组、专业组，各组间形成了自上而下的线性组织结构的工作小组，如图5所示。

领导组职责：

领导、决策RAMS工作。

工作组职责：

策划、协调RAMS工作。

专业组职责：

分为顾问咨询组、管理监理组、设备运营组，负责推进RAMS具体工作。

各小组间的工作分工如图6所示。

4.3RAMS管理工作内容及流程

RAMS管理工作可粗略划分为规划（初步设计）、设计、制造、安装、调试/验收、运营/质保期六个阶段。

规划阶段，需制定RAMS计划；设计阶段进行RAMS分析；制造至运营阶段，进行RAMS验证。

各阶段的RAMS管理工作如图7所示。

4.3.1RAMS计划（安全计划及RAM计划）

在规划或设计之初，承包商需制定实现整体系统安全性、可靠性、可用性及可维护性（RAMS）要求的计划，说明如何有效地在设计、制造、安装、调试验收和初步运营阶段中落实相关设计目标。

其内容应该包括整体系统描述、RAMS保证原则、目的及范围、管理组织架构、RAMS监控过程及相关程序、实现RAMS技术方法、各RAMS文件提交时间表等。

4.3.2隐患分析/隐患登记册

对系统存在的潜在危害（包括设计问题、潜在故障、人为因素、接口问题等）的系统性的定性分析方法。

隐患分析是精进过程，在初步设计阶段，就应该运用头脑风暴法辨析潜在危害、分析原因及影响，评价风险等级，进而提出风险控制及降低措施，再评价剩余风险，并在系统寿命周期内不断跟进，在每下一个工程阶段验证控制措施是否有效，判断是否产生新的潜在危害，尽量降低及消除潜在危害，提高系统安全性。

4.3.3安全原则与规范要求的符合性评估

在设计完成前，承包商必须根据系统的设计特点或安全要求，识别其相关的潜在危害，并列举将会被采用的设计、运营安全原则、工业守则或法例，以评估系统设计是否符合相关的安全要求或设计特点。

4.4.3量化风险估计

针对风险等级高或导致人员死亡的隐患，必须进行量化风险评估，量化风险评估一般运用故障树分析法进行分析评估。

故障树分析是一种图形化演绎的故障分析方法，有助于挖掘故障原因和确定发生的概率，并揭示薄弱环节，发现关键部位，有利于制定风险控制降低措施，及为制定最佳维修策略奠定基础。

4.3.5安全报告

在各项安全性分析工作基础上，总结系统的安全性，评估系统是否满足设计要求。

报告内容包括：

系统概述，安全性要求，安全管理及各安全性分析工作总结和系统整体安全性评估。

4.3.6RAM分析

在设计阶段时，承包商必须进行RAM分析以预测系统RAM的表现，确保设计能满足RAM目标及设备可靠性目标要求。

分析中必须列明设备及相关组件的主要故障模式、维修时尽量减轻对营运造成干扰的可能性即就地维修，以及单项故障及多项故障同时发生时对系统造成的影响等。

人为错误以及由其它设备接口故障所造成的影响亦需纳入分析中。

4.3.7FMECA分析及报告

运用归纳法，首先确定潜在的问题，继而进行分析，最后计算出可能造成的影响及严重性。

承包商使用故障模式、影响及重要性分析或其它认可的分析方法时，除涵盖其本身的系统外，亦需包括与其它系统的接口。

4.3.8RAM证明计划

承包商必须在缺陷通知期限DefectLiabilityPeriod开始前提交RAM证明计划，包括与系统的RAM相关的试验和论证材料。

RAM证明计划必须详细说明在缺陷通知期限开始后实现RAM目标的证明方法及程序。

4.3.9故障报告与修正措施系统（FRACAS）

承包商必须在规定的工程阶段建立故障报告与修正措施系统（FRACAS），以便提供系统/设备的数据，其中包括问题和故障及其相关修正措施，还包括问题或故障发生的原因和方式。

FRACAS应用于监控设备的RAMS表现，包括设计阶段（因预测性分析的结论而进行更改）、测试及启动和投入运营期。

该系统用于监控设备/组件的性能；确定故障模式，以便采取措施改进系统的表现。

4.3.10RAM证明及报告

在RAM证明期内，工程师会记录有关设备系统的各种事故和故障，并提供给承包商作分析及确认。

承包商必须在收到工程师的更新通知后对有关故障进行分析。

承包商在完成有关证明项目之后提交关于RAM证明报告。

该报告须提供依据，证明已达到了各项RAM目标，还需包括有关资料和计算。

5结语

目前在国内把RAMS管理技术应用于轨道交通建设中还处于起步阶段，面临着许多困难，诸如缺乏法律法规支持、主管部门没有强制要求；虽相关国标已经发布，但仅仅起到纲领性的作用，缺乏实际的可操作性，工作难以有章可循；内、外部缺乏对RAMS管理工作的认识，工作难以推进。

尽管如此，深圳地铁3号线立足于自身条件，力寻适合国内现状的RAMS管理模式并成功地应用于机电设备系统建设过程中，为国内轨道交通建设开展RAMS管理工作起到了借鉴和推动作用，同时为国内轨道交通建设健康快速发展提供了保障。