自動(dòng)旅客運(yùn)輸系統(tǒng)的可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性(RAMS)管理

王 君

(中車浦鎮(zhèn)龐巴迪運(yùn)輸系統(tǒng)有限公司，241060，蕪湖//工程師)

自動(dòng)旅客運(yùn)輸(APM)系統(tǒng)作為一種全新的軌道交通制式，如何保證其可靠、安全運(yùn)行，已成為行業(yè)內(nèi)重點(diǎn)關(guān)注的問題。本文對(duì)APM系統(tǒng)的可靠性、可用性、可維護(hù)性、安全性(RAMS)管理提出了一套完整的技術(shù)體系及方法，用以支撐APM系統(tǒng)安全可靠性的設(shè)計(jì)，滿足APM系統(tǒng)的日常運(yùn)營(yíng)、維修管理要求。

1 RAMS管理的目的及主要內(nèi)容

1. 1 RAMS管理的概念

RAMS是反映軌道交通系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行表現(xiàn)的特征屬性。通過RAMS管理(如工程概念、方法、工具和技術(shù))可反映出系統(tǒng)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)安全達(dá)到軌道交通規(guī)定水平的置信度[1]。

APM系統(tǒng)的RAMS管理，是指通過項(xiàng)目管理實(shí)施計(jì)劃、組織、領(lǐng)導(dǎo)、協(xié)調(diào)、控制等職能來協(xié)調(diào)各級(jí)供應(yīng)商和分包商的RAMS活動(dòng)，使APM系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期RAMS目標(biāo)的活動(dòng)過程。

1. 2 RAMS管理的目的

將RAMS管理引入APM系統(tǒng)的項(xiàng)目管理中，制定APM系統(tǒng)RAMS管理的組織、職責(zé)、程序，從整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)營(yíng)等各個(gè)階段制定整體的、系統(tǒng)性的工作流程和實(shí)施目標(biāo)，以確保APM系統(tǒng)的整體性能及運(yùn)行安全。通過對(duì)產(chǎn)品在全生命周期內(nèi)執(zhí)行一系列的活動(dòng)，確保產(chǎn)品符合并滿足客戶、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范提出的RAMS要求。同時(shí)，RAMS管理應(yīng)確保能有效地在設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)、測(cè)試和初步運(yùn)營(yíng)階段中落實(shí)相關(guān)的設(shè)計(jì)目標(biāo)，保證APM系統(tǒng)在全壽命周期內(nèi)以最優(yōu)的成本效益持續(xù)達(dá)到高可靠的安全運(yùn)行水平。

1. 3 RAMS管理的主要內(nèi)容

RAMS管理適用于APM系統(tǒng)的各級(jí)供應(yīng)商和分包商。其管理內(nèi)容包括在設(shè)計(jì)、制造、供貨、試驗(yàn)和項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)等各個(gè)階段發(fā)生的所有RAMS活動(dòng)，主要有：①構(gòu)建負(fù)責(zé)實(shí)施RAMS管理的團(tuán)隊(duì)架構(gòu)和職責(zé)說明；②統(tǒng)一RAMS活動(dòng)所需要的方法論；③分解RAM和安全的目標(biāo)；④定義RAMS管理的工作流程等。因此，RAMS管理是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，需要將APM系統(tǒng)的最終需求和要求轉(zhuǎn)化為適于各級(jí)供應(yīng)商和分包商可使用的系統(tǒng)方法。

2 構(gòu)建APM系統(tǒng)的RAMS管理體系

2. 1 構(gòu)建RAMS管理團(tuán)隊(duì)

建立健全的RAMS管理團(tuán)隊(duì)，是RAMS管理體系建設(shè)的首要工作及保障。圖1是國(guó)內(nèi)某個(gè)城市APM項(xiàng)目的RAMS組織架構(gòu)，由業(yè)主、RAMS管理團(tuán)隊(duì)和供應(yīng)商/分包商RAMS團(tuán)隊(duì)三級(jí)構(gòu)成。

圖1 國(guó)內(nèi)某APM項(xiàng)目的RAMS組織架構(gòu)

1) APM系統(tǒng)業(yè)主：負(fù)責(zé)制定整個(gè)項(xiàng)目的RAMS目標(biāo)；

2) RAMS管理團(tuán)隊(duì)：負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)生命周期內(nèi)的RAMS活動(dòng)，確保系統(tǒng)RAMS水平滿足目標(biāo)要求，將整個(gè)項(xiàng)目的RAMS目標(biāo)分解至各供應(yīng)商/分包商，并對(duì)其進(jìn)行評(píng)估和確認(rèn)；

3) 供應(yīng)商/分包商RAMS團(tuán)隊(duì)：對(duì)產(chǎn)品的RAMS性能進(jìn)行分析、分配、預(yù)測(cè)和評(píng)估，確保滿足各自產(chǎn)品的RAMS指標(biāo)。

2. 2 制定RAMS管理的壽命周期

APM系統(tǒng)的RAMS壽命周期依據(jù)歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 50126-1—2017進(jìn)行劃分，標(biāo)準(zhǔn)“V”模型分為12個(gè)階段，并描述了不同階段之間的聯(lián)系，如圖2所示。

圖2中：階段1到階段6為“下行分支”，一般稱為設(shè)計(jì)與開發(fā)階段。此階段首先要確定項(xiàng)目范圍和整個(gè)系統(tǒng)的RAMS要求，然后對(duì)系統(tǒng)的邊界、功能、特性、接口等進(jìn)行定義；在此基礎(chǔ)之上建立初步RAM計(jì)劃和安全計(jì)劃，并進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析；將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后得到系統(tǒng)的需求分配給各個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。這是一個(gè)精進(jìn)的過程，是為了實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的部件制造。

階段7到階段12為“上行分支”，包括裝配、整合和整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)。在此階段，對(duì)子系統(tǒng)和部件進(jìn)行生產(chǎn)制造后，將這些子系統(tǒng)和部件裝配整合

圖2 全壽命周期RAMS管理“V”模型

成一個(gè)系統(tǒng)；對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試和試驗(yàn)，驗(yàn)證是否符合RAMS要求，完成RAM論證；在系統(tǒng)投入運(yùn)營(yíng)后，繼續(xù)收集、整理、統(tǒng)計(jì)、分析運(yùn)營(yíng)現(xiàn)場(chǎng)的故障數(shù)據(jù)，并反饋于系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使之加以改進(jìn)。

2. 3 RAMS管理在APM項(xiàng)目中的應(yīng)用領(lǐng)域

在APM項(xiàng)目中，RAMS管理可應(yīng)用的領(lǐng)域主要有：①信號(hào)及列車控制系統(tǒng)；②車輛系統(tǒng)；③站臺(tái)門系統(tǒng)；④通信系統(tǒng)；⑤導(dǎo)向輪系統(tǒng)；⑥牽引供電系統(tǒng)；⑦監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集(SCADA)系統(tǒng)；⑧APM侵入檢測(cè)系統(tǒng)；⑨車輛段設(shè)備。

3 RAMS管理的工作要點(diǎn)

APM系統(tǒng)的RAMS管理工作要點(diǎn)包括：構(gòu)建RAMS管理團(tuán)隊(duì)；制定全壽命周期各階段的RAMS活動(dòng)；建立各階段的RAMS監(jiān)督評(píng)審機(jī)制。

3. 1 RAMS管理團(tuán)隊(duì)職責(zé)和任務(wù)

RAMS管理團(tuán)隊(duì)對(duì)APM系統(tǒng)中所有的RAMS工作負(fù)責(zé)，承擔(dān)所有與系統(tǒng)保證和驗(yàn)收相關(guān)的事宜，包括APM系統(tǒng)整體及各子系統(tǒng)的可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性。RAMS管理團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)APM的RAM和安全工程活動(dòng)的實(shí)施，主要包括以下內(nèi)容：

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1) 管控RAMS管理流程；

2) 領(lǐng)導(dǎo)APM項(xiàng)目的RAMS相關(guān)活動(dòng)；

3) 與工程和管理人員緊密配合，確保RAMS理念融入全壽命周期的各階段；

4) 管理APM項(xiàng)目，確保RAMS目標(biāo)達(dá)到要求；

5) 制定RAMS活動(dòng)計(jì)劃，并為APM活動(dòng)提供足夠的資源；

6) 實(shí)時(shí)監(jiān)控RAMS活動(dòng)的狀態(tài)和進(jìn)度；

7) 管理危害清單；

8) 負(fù)責(zé)APM項(xiàng)目的整體系統(tǒng)安全，并及時(shí)將未解決的安全問題上報(bào)到最高管理層；

9) 管理供應(yīng)商和分包商的RAMS工作。

3. 2 RAMS管理壽命周期

RAMS管理壽命周期的確定應(yīng)基于APM系統(tǒng)對(duì)RAMS的工作需求，是針對(duì)APM系統(tǒng)全壽命周期內(nèi)全部RAMS工作的總體規(guī)劃，包括：定義APM項(xiàng)目階段；確定各階段的RAMS活動(dòng)；規(guī)定分工及責(zé)任；規(guī)定RAMS活動(dòng)的分工責(zé)任；明確了各階段RAMS的輸出物；制定出APM項(xiàng)目各階段的RAMS評(píng)審機(jī)制。表1顯示了全壽命周期各階段與RAMS活動(dòng)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。APM系統(tǒng)的RAMS管理工作要求覆蓋RAM活動(dòng)和安全性活動(dòng)2大方面，其管理流程如圖3所示。

表1 全壽命周期各階段APM系統(tǒng)活動(dòng)與RAMS活動(dòng)對(duì)照表

圖3 APM系統(tǒng)的RAMS管理流程

3. 3 RAMS各階段的驗(yàn)收及評(píng)審

RAMS各階段的驗(yàn)收和評(píng)審是APM系統(tǒng)全壽命周期中工作內(nèi)容的重要組成部分，是保證RAMS特征的有效手段。按照驗(yàn)收階段分為階段性RAMS驗(yàn)收及評(píng)審、RAMS專題驗(yàn)收及評(píng)審。

階段性RAMS驗(yàn)收及評(píng)審是在某一階段即將轉(zhuǎn)入下一階段時(shí)所進(jìn)行的階段性驗(yàn)收及評(píng)審。驗(yàn)收及評(píng)審結(jié)論作為能否能轉(zhuǎn)入下一階段的重要依據(jù)之一。以階段6“設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)階段”的RAMS驗(yàn)收及評(píng)審為例，其主要工作包括：①評(píng)審設(shè)計(jì)滿足合同規(guī)定的RAMS要求，以及RAMS活動(dòng)的完成情況；②評(píng)審RAMS設(shè)計(jì)的薄弱環(huán)節(jié)是否得到改進(jìn)或徹底解決；③經(jīng)過RAMS研制試驗(yàn)或增長(zhǎng)試驗(yàn)后APM系統(tǒng)的RAMS水平；④評(píng)審供應(yīng)商的RAMS管理及活動(dòng)是否滿足APM系統(tǒng)的RAMS要求。該階段的驗(yàn)收及評(píng)審結(jié)論可作為是否能轉(zhuǎn)入階段7“制造階段”的依據(jù)之一。

RAMS專題驗(yàn)收及評(píng)審類型包括：①子系統(tǒng)/產(chǎn)品RAMS工作計(jì)劃評(píng)審；②RAMS設(shè)計(jì)分析專題評(píng)審，包括故障樹分析、軟件質(zhì)量保證分析、子系統(tǒng)安全完整性分析等；③RAMS增長(zhǎng)試驗(yàn)評(píng)審；④重大故障分析,以及故障報(bào)告、分析和糾正措施(FRACAS)系統(tǒng)評(píng)審。在APM系統(tǒng)及各子系統(tǒng)的壽命周期各個(gè)階段，可根據(jù)項(xiàng)目要求或特殊需求進(jìn)行RAMS的專題驗(yàn)收及評(píng)審活動(dòng)。

4 結(jié)語(yǔ)

決定APM系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成功與否的因素包括: 安全、運(yùn)營(yíng)表現(xiàn)(高可靠)和成本效益。本文針對(duì)APM系統(tǒng)的RAMS特性，提出了一套適用于APM系統(tǒng)的RAMS管理體系，明確全壽命周期各個(gè)階段的RAMS管理要求，從而使RAMS管理貫穿于APM項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、制造和安裝、試驗(yàn)和調(diào)試、集成及系統(tǒng)驗(yàn)收、運(yùn)營(yíng)等各階段,并將其管理效果反饋到設(shè)計(jì)中，用以對(duì)APM項(xiàng)目的設(shè)計(jì)作進(jìn)一步的改進(jìn)與完善，最終提高APM系統(tǒng)RAMS水平，確保APM系統(tǒng)在全壽命周期內(nèi)以最優(yōu)的成本效益持續(xù)達(dá)到高可靠的安全運(yùn)行水平。