汽轮发电机年修项目风险识别与控制研究

   绪论

  1.1汽轮发电机概述

  汽轮机是一种以蒸汽为动力,并将蒸汽的热能转化为机械功的旋转机械,是现代火力发电厂中应用最广泛的原动机。1883年瑞典工程师拉瓦尔设计制造出了第一台单级冲动式汽轮机,随后在1884年英国工程师帕森斯设计制造了第一台单级反动式汽轮机,被广泛应用在电站、航海和大型工业中。随着资本主义工商业的迅速发展,在欧洲和美国许多公司着手制造汽轮机。大型电厂已经开始了发展而汽轮机的特点又适应这种发展的要求,于是汽轮机存在着大量的市场需求;同时不可避免地要求汽轮机能有更大的机组功率。1900~1905年,汽轮机功率在200~3000千瓦之间,以1000—1500转/分的转速运行,且无一例外地为轴流式汽轮机。发展到1916年,汽轮机功率达到50000千瓦(A E G公司造)其转速为1000转/分。当时,转速为1500转/分的汽轮机功率大约为20000千瓦,转速为3000转/分的汽轮机其功率大约为10000千瓦。我国汽轮机发展起步比较晚。1955年上海汽轮机厂制造出第一台6MW汽轮机。1964年哈尔滨汽轮机厂第一台100MW机组在高井电厂投入运行;1972年第一台200MW汽轮机在朝阳电厂投入运行;1974年第一台300MW机组在望亭电厂投入运行。70年代进口了10台200—320MW机组,分别安装在了陡河、元宝山、大港、清河电厂。70年代末国产机组占到总容量70%,哈尔滨汽轮机厂1956年建厂,先后设计制造了我国第一台25MW、50MW、100MW和200MW汽轮机,80年代从美国西屋公司引进了300MW和600MW亚临界汽轮机的全套设计和制造技术,于1986年成功制造了我国第一台600MW汽轮机,目前自主研制的三缸超临界600MW汽轮机已经投入生产。东方汽轮机厂1965年开始兴建,1971年制造出第一台汽轮机。目前的莱钢主力机型为25MW汽轮发电机,汽轮发电机工艺流程图如下图1-1所示。
  1.1.1设备维修技术的发展情况
  设备维修技术的发展大致可以划分为三个阶段[1]:第一个阶段为事后维修,即设备总是坏了以后再修。自20世纪50年代开始,工业的发展越来越依赖于机械设备的正常运行,而设备停车事故日益突出,人们逐渐认识到很多设备的故障是能够被预防的。这就导致了第二阶段预防性维修思想的产生和发展。第三阶段始于20世纪70年代中叶,工业变革迅猛发展,带来新期望、新研究、新技术,以可靠性为中心的维修是这个阶段的代表。进入21世纪,已着手研究和应用基于风险的维修策略。与传统的维修方法相比,基于风险的维修决策工作是在维修过程中进行的。此外,可以顺利地与其它维修工具的优点和先进技术相结合,如以可靠性为中心的维修(RCM)、基于风险的检查(RBI)、全员生产维修(TPM)、工作程序的规划和安排、备件定购和库存量控制、根本原因分析(RCA)等。
  随着设备的大型化、复杂化,设备的维护变得愈来愈复杂,同时也显得日益重要。为了提升设备维修的安全性和成功率,风险管理的理念逐步被应用于设备检修、维修工作当中。并且,越来越多的风险分析、评价、管理方法应用于检修工作中,如风险依据的决策、作业条件危险评价法(LEC法)、全过程的检修风险管理等。
  1.1.2莱钢汽轮发电机检修模式
  1991年,莱钢首台12MW汽轮发电机,采用哈尔滨汽轮机厂单缸、冲动、双抽式汽轮机拖动济南生建12MW发电机,至2017年已具有2台50MW汽轮发电机,6台25MW发电机组,4台12MW汽轮发电机,总装机量441MW。为了保证设备的正常运行,当前莱钢在设备检修模式上采用的是预防性维修中的定修方法,即结合历史经验和实际运行情况,给主体设备合理确定一个基本的时间段,每隔一个时间段就对设备进行一次检修,并制订出检修模型。而年修则是每三年进行的最大一次定修。因此,每次的设备年修往往都是任务重、时间紧,对检修时间和检修质量要求比较高。在莱钢的定修模式中,汽轮发电机定修(或年修)都是随高炉的定修(或年修)进行的。如果汽轮发电机的年修项目不能够按时、保质地完成,就会造成大量的能源浪费。
  1.1.3莱钢汽轮发电机年修风险
  由于汽轮发电机的年修工期都是随钢铁系统能源介质的平衡来确定的,所以,在时间要求、质量要求方面要比普通的检修工作高得多。同时,汽轮发电机系统的高炉煤气也是最重要的危险源之一,控制不好,就会造成着火、爆炸、煤气中毒等危险情况的发生。另外,由于锅炉、汽轮发电系统的大型阀门多、电气设备多,在年修过程中检修人员多、大型施工机具多等实际情况,都决定了年修过程中的不确定因素和检修条件的复杂性。而风险因素的复杂性则直接增加了年修项目风险管理的难度,进而给整个年修项目的顺利进行带来了较大困难。当前,在莱钢的生产过程中,为降低风险,已建立起了一些风险预防措施,如应急预案、反事故演习等,但在年修项目管理上仍采用经验管理、主观管理的方法,缺乏有效的风险管理制度和管理方法。本文通过对项目风险识别与监视、控制方法等的研究,试图找到符合汽轮机发电系统年修项目的风险管理方法,用于指导实际检修工作,降低年修项目风险,确保年修项目的顺利进行。

  1.2汽轮发电机年修风险识别研究的目的和意义

  1.2.1研究目的
  当前,随着项目管理理论的不断发展和完善,风险管理的理念已逐步成为人们关注的重点,项目的风险管理技术在各类项目中发挥着越来越大的作用。人们越来越意识到风险所带来的机遇和挑战,产生的直接效益和损失,如何全面的识别风险,采取合理的措施回避风险,有效地抵御风险,提高项目的抗风险能力,减少组织机构的运营风险,对于提高项目的运营效率将具有十分重要的意义[2]。鉴于当前我国冶金企业当前的检修管理模式,特别是针对当前检修管理工作还主要依靠管理者经验的做法,本文旨在将项目风险管理的系统理论应用于实际工作中,充分借助项目风险管理科学、系统的理论知识和方法,来提高年修项目的运营效率和效果。
  本文从莱钢汽轮发电机年修的实际出发,运用项目风险管理的理论,对年修项目全寿命周期的风险识别和控制理论进行研究,旨在找到汽轮发电机年修项目实际的风险识别和控制方法,用于当前或今后的年修项目管理,降低年修风险,提高年修项目管理水平,保证年修工作的顺利开展。
  1.2.2研究的意义
  汽轮发电机项目作为钢铁企业能源系统的必备配套设施,对于钢企动力能源的稳定运行起着至关重要的作用。而汽轮发电机年修工作,对于动力能源设备的稳定运行意义重大。如果能够简单、快速、准确的对年修项目各类风险进行识别、度量以及控制,就能够最大程度的保证年修工作按照预期计划顺利进行,完成既定的检修内容。这样,不仅能够保证各类设备的安全、稳定运行,还能够最大程度的为钢轧生产线的稳定运行提供保证,进而会实现钢铁企业产量提升、成本降低的目标,提高企业在当前市场中的竞争力和盈利水平,为企业的做大做强提供保证。
  对年修项目进行全寿命周期风险管理研究的意义有:
  1.能够找出适合钢铁企业检修工作实际的风险管理方法
  通过汽轮发电系统年修项目全寿命周期的风险管理研究,结合莱钢汽轮发电机年修的实际情况,可以探索出符合钢铁企业年修过程中的风险管理模式,帮助基层管理人员在实际工作中能够加强对风险因素的识别和管理,尽量减少年修项目给钢铁企业的正常生产带来的损失。
  2.使年修项目的风险管理工作更具系统性和科学性
  通过风险识别与控制方法的应用,可以有效提高年修过程中对风险的认知程度,使年修项目的风险管理工作更加系统、科学,避免了当前在年修管理中仅凭主观判断来决定的随意性。
  3.可以有效改善当前年修项目的管理水平
  当前检修模式下,无论是日常检修还是年修,都需要靠生产管理人员在日常工作中积累的经验进行主观判断、识别,当然,这对于经验丰富的管理人员来说,风险比较小,但并非所有的基层管理人员的现场工作经验都非常丰富,这就给日常的检修和定修、年修工作带来了较大的风险。所以,采用合理的方法对年修过程中的风险进行识别、控制,可以有效改善当前检修工作的管理水平,保证年修项目的顺利完成。
  4.可为其他检修工作的风险管理提供借鉴
  通过对汽轮发电机年修项目风险识别与控制方法的研究,可形成符合钢铁企业自身特点的年修项目风险管理模式。同时可以扩展到日常检修工作中,为其他钢铁企业提供借鉴,保证生产设备的正常运行和企业生产的正常进行。

  1.3研究的内容和方法

  1.3.1研究内容
  本文基于项目生命周期的理论,借助项目风险管理的框架,把汽轮发电机年修项目分为四个阶段,分别是计划阶段、准备阶段、检修阶段和结束阶段。从汽轮发电机年修的四个阶段出发,对整个年修项目进行了WBS分解和风险结构分解。针对四个阶段的不同特点,分别使用不同方法对检修过程中的风险进行识别,形成了年修项目的风险列表。根据风险列表,制订了各阶段相应的风险应对计划和应对策略。同时,为确保年修项目的顺利完成,还制订了相应的应急预案,减少风险因素对项目的影响程度,保证项目的顺利实施。
  1.3.2研究方法
  本文在研究过程中,通过对汽轮发电机年修项目进行系统性的风险分析,结合不同阶段的各自特点,分别探讨了相应的风险管理方法。整体研究方法和具体研究方法如下:
  1.文献分析法
  通过查阅各类文献,了解当前风险识别与控制的各类方法和相关理论,掌握当前在设备检修方面最新的风险管理方法,寻求适合钢铁企业汽轮发电机年修项目的风险识别和控制方法。
  2.案例研究法
  通过在莱钢汽轮发电机年修项目具体案例中的风险管理方法应用,寻求适合钢铁企业的风险管理理论,便于各类风险因素的识别和控制。
  1.3.4研究框架
  本研究在相关理论基础之上,根据汽轮发电机年修项目的特点,结合项目生命周期原理,将汽轮发电机年修项目划分为四个阶段,针对这四个阶段采用不同方法进行风险识别和控制,并制定出相应的应对措施,形成基于项目全生命周期的年修项目风险识别和控制方法。本文的研究框架如图1-2所示。
 

  第2章相关理论回顾

  项目风险管理是项目风险识别和项目风险度量、制定,使用风险应对措施的活动。今天,项目风险管理(Project Risk Management,PRM)越来越成为项目管理体系中不可缺少的内容。就象项目管理在企业或其他组织中的明显作用一样,风险管理在项目管理中发挥的作用也越来越明显。对于任何一个希望减少不确定因素和取得成功的大型项目来说,风险管理永远是一个最主要的研究内容。在本文的文献综述中,首先简要汇总了国内外风险管理的发展历程,其次回顾了当前风险识别与控制的相关理论。

  2.1国内外风险管理的发展历程

  风险管理是研究风险发生规律和风险控制技术的一门管理科学。风险管理的意义在于:对于每个具体经济单位而言可维持其各种活动的稳定和安定,节约资源,提高效率;对于社会宏观经济而言可使社会获得总体效应,避免社会经济的波动,有利于减少社会资源的浪费[3]。
  2.1.1国外风险管理发展历程
  在国外,风险管理最早可以追溯到公元前916年的共同海损(General Average)制度和公元前400年有船货押贷(Bottomry)等。这些虽属于保险思想的雏形,但因保险是风险管理方法的一种,因此也可以认为是风险管理思想的雏形直到18世纪产业革命,法国科学管理大师亨瑞.法约尔(Henri Fnvol)在其专著《工业管理与一般管理》(General and Industrial Management)中,才将风险管理思想引进企业经营体系内,但一直未形成完整的制度与方法[4]。1950年莫布雷(Mowbray)等人在《保险学》(Insurance)一书中,较为系统的阐述了风险管理的概念。
  20世纪50年代,在凭直觉、经验进行风险定性分析方法的基础上,概率论、统计学、运筹学、仿真技术等的运用,使得风险分析发生了质的飞跃,为完整的风险管理理论体系的形成和建立做好了准备[5]。
  1961年,印地安那大学赫奇斯教授(J.Edward Hedges)主持成立了ASIM的“风险及保险学课程概念”特别委员会,并发表“风险及保险学课程概念”一文,为该学科领域的培训和教育工作指明了方向
  1963年,梅尔(Mehr)和赫奇斯(Hedges)合著的《企业的风险管理》(Risk Management in Business Enterprise)一文发表,标志着对风险管理学系统研究的开始。
  1975年,美国保险管理协会(ASIM)更名为风险与保险管理协会(Risk&Insurance Management Society,RIMS),意味着风险管理从原来意义上的用保险方式处理风险转变到真正按风险管理的方式处置风险,标志着风险管理学科的逐步成熟。
  1983年,美国RIMS年会上,世界各国学者共同讨论并通过了“101条风险管理准则”,以作为各国风险管理的一般准则。
  1984年,美国项目管理学会PMI(Project Management Institute)制定的PMBOK将项目风险管理作为一个重要组成部分,并分别于2000年、2004年对其进行了修正,足以可见PMI对项目风险管理的重视。
  1987年,英国南安普敦大学会计与管理科学主任C.B.Chapman教授提出了“风险工程”的概念,他认为风险工程是对各种风险分析技术的集成,它以更有效地进行风险管理为目的,范围更广,方式更加灵活该框架模型的构建弥补了单一过程风险分析技术的不足,使得在较高层次上大规模地应用风险分析领域的研究成果成为可能。
  1987年,为推动风险管理理论在发展中国家的推广和应用,联合国出版了关于风险管理的研究报告《The Promotion of Risk Management in Developing Countries》,对今后的风险管理和各国的发展都产生了很大影响。
  20世纪90年代以来,风险管理技术得到了很大的发展和应用,同时面向过程的、动态的、系统的风险观念逐渐被引入到风险管理当中来。从本阶段的风险管理来看,风险管理已经考虑到了项目本身的过程性、动态性等特点,不仅仅在分析技术和管理方法上进行了一些改造,同时风险管理与系统管理也得到了有机的融合,项目风险管理系统思想已初步形成。
  进入21世纪后,项目风险管理的理论与实践研究得到了更大的发展,特别是计算机技术的飞速发展,为工程项目风险管理思想和技术的发展提供了极大的支持,促进了风险管理理论研究的深入和应用的普及。全方位、全过程、动态的风险管理将成为未来风险管理的发展趋势。
  2.1.2国内风险管理发展历程
  我国对于风险问题的研究是从风险决策开始的,起步很晚。“风险”一词是在1980年首次由周士富提出的,这与我国改革开放前长期实行的高度集中统一的中央计划经济体制是相适应的。从出版的著作和发表的论文方面看,我国的工程项目风险管理着重于工程项目进度、费用的控制,这主要是从引进国外的网络计划技术开始的。由著名的数学家华罗庚教授倡导,于20世纪60年代初我国开始对网络计划技术方面进行研究,并在一些部门进行了试点应用,华罗庚教授将网络计划技术概括为统筹法,后来也有人称之为统筹学。同时,我国杰出的科学家钱学森也从系统工程的角度积极倡导科学管理,并把计划协调技术应用于我国国防建设的重要工程项目中,取得了令人满意的结果[6]。工程项目风险分析在我国应用于实践,如三峡工程项目、上海地铁建设工程项目、大亚湾核电站工程项目等。目前,我国也加快了对风险管理工作的组织领导和建设,成立了全国风险管理标准化技术委员会[7]。
  十多年来,我国有关风险管理、风险分析的论著出版不少,如:王卓甫教授的《工程项目风险管理——理论、方法与应用》(2002年),戚安邦主编的《项目风险管理》(2003年),陈立文的《项目投资风险理论与方法》(2004年)以及罗云等的《风险分析与风险评价》(2004年),联时骏企业管理顾问公司的《风险管理:原理与方法》(2005年),陈毅恒《风险管理精义》(2006年)等。我国当前在项目风险管理方法方面的应用研究,基本上都是在借鉴国外研究方法的基础上进行的应用。
  综上所述,可以看出无论是理论研究还是应用,与西方发达国家相比,我国在项目风险管理方面,都有较大的差距,我国的风险管理工作仍处于引进、消化和吸收的过程。

  2.2项目风险识别与控制相关理论

  在项目管理理论体系中,风险识别作为风险管理的首要工作,是保证风险分析和风险控制的基础。而了解风险的来源,有助于项目管理人员寻找风险的根本原因,也利于风险的识别。熟悉了风险分类,则有助于项目管理人员更好的管理风险。本文重点对风险管理理论中的风险识别和控制进行论述,对于其他的风险管理理论不进行回顾。
  2.2.1项目风险的来源和分类
  掌握了项目风险的来源,项目管理人员可以更好、更全面的对风险进行识别,发现风险征兆。将风险进行分类的目的,是为了便于风险的识别和对不同类型的风险采取不同的分析方法和管理措施。
  (一)风险的来源
  对于一般工程项目来说,项目的风险来源或者原因,主要来自于以下五大方面:
  1.人的不安全行为:包括不采取安全措施、违规操作、不服从指令、误操作、业务能力差、相关操作知识和安全知识欠缺等方面。
  2.设备的不正常状态:包括设备已发现和未发现的不正常状态。
  3.物的不正常因素:包括所使用工具的不正常状态、现场条件的不具备、年修机械的不安全状态、检修工器具的不完备性等等。
  4.管理上的缺陷:制度不健全、组织不力、操作规程不完善、生产预案缺乏、事故防范方法缺少等方面。
  5.环境的多变性:自然环境的突变(如突然出现的雨、风、雪等)、人力资源环境的变化(如人的健康因素、任务因素等)、工作环境的多变(如上级突然下达其他紧急任务,或者作业地点突然出现其他意外情况等)等方面。
  (二)风险的分类
  按照工程项目风险常用分类方法[8],一般工程项目的风险可分为以下四类:
  1.环境风险。指由于项目所处的外部环境因素对其产生影响。具体的风险形式有:自然风险、经济风险、社会风险、法律(合同)风险等。
  2.过程风险。是指项目包括计划、施工、运行在内整个寿命周期中所面临的风险。如项目方案制订阶段的风险、项目实施阶段的风险、项目结束阶段的风险等。
  3.决策目标风险。是指对项目实现目标有影响的风险因素,如项目质量风险、工期延误风险、费用超预算风险、环境安全风险、信誉风险等。
  4.安全风险。指在年修进行过程中出现的人身、设备等安全事故因素,包括对人身的机械伤害、煤气中毒或者设备损坏导致煤气泄漏、无法可靠切断煤气等。
  2.2.2风险识别的方法和过程
  风险识别是确定哪些风险会影响项目,并将其特性记录的管理过程,是进行风险管理的首要工作和前提。只有对项目存在的风险进行全面、准确的识别,才能对这些风险进行有效的分析和控制、管理。但由于风险具有不确定性、可变性、客观性等特点,使人们在进行风险准确识别时存在诸多困难,因此,对年修项目如何进行有效、准确的风险识别是年修项目风险管理和取得成功的关键所在。

  (一)项目风险识别的主要方法

  对于项目中各类风险因素进行识别的方法很多,根据项目的不同性质,可以采取不同的风险识别方法。不同性质的项目,其风险识别方法也不尽一样。适合于某个项目的风险识别方法,并不一定适合于另一个项目。因此,适合项目本身的识别方法是最好的识别方法,不可一概而论。当前,风险识别的主要方法如表2-1所示。

  序号风险识别方法识别方法相关说明

  1.风险排序法风险影响=风险发生可能性×风险造成的后果。将风险影响进行排序就得到“风险等级”。风险分级的基础数据采用的是风险期望值排序法。将风险概率和风险影响相乘,并按乘积大小进行排序是基于风险二维属性的顺理成章的排序方法。
  2.头脑风暴法头脑风暴法(Brain storming)是利用一种思想产生过程,鼓励提出任何种类的方案设计思想,同时禁止对各种方案的任何批评。在典型的头脑风暴会议中,一些人围桌而坐。群体领导者以一种明确的方式向所有参与者阐明问题。然后成员在一定的时间内“自由”提出尽可能多的方案,不允许任何批评,并且所有方案都当场记录下来,留待稍后再讨论和分析。头脑风暴法可以在很短的时间内得出风险管理需要的结论。
  3.现场考察法通过对项目实施现场的实地考察,可以发现许多客观存在的因素,有利于帮助预测、判断某些不确定性因素。现场考察法便于工作人员比较直观的发现作业现场可能出现的风险因素。这种方法比较适合于年修项目的风险识别。
  4.风险因素结构分解参照工作分解结构和质量功能展开(QFD)的原理,建立项目目标导向的工程项目风险编码结构(Risk Breakdown Structure,RBS)。将整个工程项目按照系统和工程项目的目标,自上而下逐层进行风险结构分解从而形成一种树状结构,直到分解到同质风险特征事件类型,再识别出其风险因素的风险识别方法。
  5.文件审查法对项目文件(包括计划、假设、先前的项目文档和其他信息)进行系统和结构性的审查。项目计划质量,所有计划之间的一致性及其与项目需求和假设条件的符合程度,均可表现为项目中的风险指示器。
  6.德尔菲技术用来就某一题目取得专家们统一看法的一种信息收集技术。信息收集的组织者利用调查问卷就与这一题目有关的重要项目点征询想法。收到回答并归纳出要点后发还给各位专家,请其发表意见。德尔菲技术有助于减少数据中的偏见并防止任何个人对征询结果产生不恰当的影响。
  7.根本原因识别指对项目风险的根本原因进行调查。通过识别根本原因来完善风险定义并按照成因对风险进行分类。通过考虑风险的根本原因,制定有效的风险应对措施。
  8.假设分析法每个项目都是根据一套假定、设想或者假设进行构思与制定的。假设分析是检验假设有效性的一种技术。它辨认不精确、不一致、不完整的假设对项目所造成的风险。
  9.影响图显示因果影响,按时间顺序排列的事件,以及变量与结果之间的其他关系的图解表示法。
  10.因果图又被称作石川图或鱼骨图,可用于识别风险的成因。
  11.系统流程图显示系统各要素之间如何相互联系,以及因果传导机制。

  (二)项目的风险识别过程

  风险识别不是一次就可以完成的事,应当在项目生命全周期过程中定期进行[9]。根据这一思路,年修项目的风险识别大体可分为以下几个过程:
  1.汇集最新项目相关信息。通过搜集汇总最新项目信息,可有效确定风险的来源和风险产生的条件,规划出风险的大致范围。
  2.风险的寻找:根据年修项目的制约因素,如时间、人力资源、现场条件等,按照项目的目标,利用各种方法,如核对表法、头脑风暴法、德尔菲技术等等对年修项目的各个风险因素进行查找。
  3.考虑可能产生的机会。风险的识别,不仅仅是寻找阻碍项目实现的因素,也要考虑项目的各类机会因素,这也是风险识别的内容之一。
  4.风险的分类:依据年修项目的特点,将找到的各种风险和机会因素,按照风险的属性以及控制措施进行分类、汇总或者分解。
  5.风险的记录:将分类完毕的风险因素,按照年修项目的需要和风险属性进行记录,形成风险记录文件,为下一步的风险分析提供资料。

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