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译文：

第三届贯穿生命工程服务国际会议

资产生命周期管理中基于专家的多学科生命周期影响识别方法

R.J. (Richard) Ruitenburga,b *, A.J.J. Braaksmaa , L.A.M. van Dongena

摘要

我们每天的生活都依赖于无数的物理结构。这些资产对其所有者和整个社会都具有巨大的价值。要掌握这些资产的全部潜力，就需要对资产的整个生命周期有深入透彻的了解。然而，数据收集和数据质量方面的问题限制了目前可用的资产生命周期管理方法提供如此深刻理解的潜力。因此，本文建议将重点放在识别寿命影响上：可能对资产剩余寿命产生积极或消极影响的趋势或事件。及时识别这些影响可使资产所有者制定适当的措施。在文献综述和案例研究的基础上，本文认为需要一种同时使用定量和定性信息的多学科方法。提出了寿命影响识别分析（LIAA）方法，结合了资产的技术、经济、合规性和商业观点。该方法利用专家会议来收集和组织可用的知识，形成终生影响报告。初步试验结果表明，该方法具有良好的理论和实用价值。

关键词：资产管理；资产更新；剩余使用寿命；资产生命周期管理；维护管理；设计科学；寿命影响

一、介绍

我们的日常生活很大程度上依赖于各种物理结构，从房屋和汽车到各种工业生产结构和基础设施资产，如道路、桥梁和电网。其中许多基础设施资产（至少在荷兰）是在第二次世界大战后几年建造的，目前正接近其预期功能寿命的终点[1]。这些老化的资产需要更密集的维护，现代化或延长寿命可能是值得的。另一方面，可能需要及时处置资产，以防止各种过高的成本，或健康和安全方面的风险。此外，由于这些资产在相对较短的时间内投入使用，并且可能具有可比的预期寿命，未来可能会出现“替代浪潮”，其中规划成为一个重要问题，因为资源（无论是资金还是人力）稀缺。

对于现代化、寿命延长或处置等干预措施，有必要对资产的剩余使用寿命进行可靠的估计。然而，这样的估计既微妙又困难。脆弱，因为过早处置资产是对资本的直接破坏，而过度延长资产的使用时间可能伴随着不必要的故障增加，并可能造成财务、健康和环境损害的后果[2,3]。同时，由于信息分散、数据可用性低、数据质量令人怀疑以及我们对未来的知识定义不完整[4]，这种估计往往只能基于不完善的资产信息，因此很难进行。

在这篇论文中，我们想介绍一些我们的研究项目进展的初步结果。本文的目的是开发一种方法，通过识别可能的寿命影响来更深入地了解资产的剩余寿命。首先，将简要概述资产剩余寿命估计的最新文献，并指出一些不足之处（第2节）。然后，介绍本文所采用的设计科学方法论（第三节）。遵循这一方法，我们将转向对问题和潜在解决方案的探索（第4节和第5节）。这一探索将通过一些设计标准来结束，这些标准将指导我们方法的发展（第6节）。在介绍了该方法之后，将根据荷兰最大的网络运营商Liander的一个实现展示和讨论一些初步的测试结果（第7节）。论文最后有一些结论（第8节）和讨论（第9节）。

二、文学资料

实物资产的管理，包括翻新或更换这些资产的决定，属于资产管理领域。资产管理（AM）可被描述为“组织的协调多学科实践，在整个生命周期内将人力、设备和财务资源应用于实物资产，以在可接受的风险水平上实现明确的资产绩效和成本目标，同时考虑到相关治理，地缘政治、经济、社会、人口和技术制度“[5]。这个定义总结了AM的一些现有定义，表明AM理想情况下至少满足五个标准：应该是1。多学科的实践。其中，考虑到实物资产的整个生命周期。以实现某些目标为目标。在风险范围内和相关制度范围内；以及5。这应该决定资源的分配。

资产生命周期管理（ALCM）可以看作是资产管理的一个分支，它更明确地关注资产的整个生命周期。ALCM“是指资产在其完整生命周期内，从收购前到处置期间的管理，同时考虑到经济、环境、社会和技术因素和业绩”[6]，因此也强调了资产管理的多学科方法的重要性。由于资产的全生命周期越来越受到人们的关注，作者认为，资产资产的生命周期与资产资产的生命周期之间的差异正在逐渐缩小。为了清晰地描述本文的其余部分，我们将用资产管理这一术语来描述这个领域，ALCM强调从多学科的角度考虑资产的整个生命周期的重要性。

2.1 资产使用寿命结束

在资产管理中，一个主要问题是，某一特定资产何时对其所有者不再有价值[2]，例如，由于退化、无法修复的故障或备件不再可用。因此，对这一时刻何时到来的估计是至关重要的，因为此时资产的功能应该由另一资产接管（如果仍然需要该功能）。

为了估计这一精确时刻，通常使用剩余有效寿命估计[7]。剩余使用寿命（RUL）可定义为“从当前时间到使用寿命结束的时间长度”，其中使用寿命被描述为“资产或财产预期可用于其获得目的的期间”[7]。我们将其解释为“为用户或所有者创造价值”，实际上，价值可以从严格的财务或更广泛的角度来解释。

目前，RUL的估算是一个广泛研究的课题，可能是因为此类估算的改进可能具有巨大的价值。假设RUL是准确的，那么一项资产就可以被开发到这个确切的时刻，而不会增加任何失败或成本，这将为其所有者创造最佳价值[8,9]。此外，了解导致资产使用寿命终止的过程或事件将使所有者能够采取预防措施延长资产的使用寿命。

2.2弱点一——单一学科方法

然而，目前估计资产使用寿命结束的方法存在一些弱点。本文将讨论其中的两个弱点。首先，由于资产管理是一个多学科的实践，剩余使用寿命的估计也应该如此。然而，Haffejeeamp;Brent[6]得出结论，在许多现有的寿命终止评估方法中，“没有明确描述资产管理的经济、环境、社会和技术层面”。例如，许多方法仅限于资产的技术方面[如10,11,12]或更具统计意义的劣化机制方法[如2,7]。此外，还有许多方法侧重于资产的财务方面，例如与生命周期成本（LCC）有关的方法[13,14]。此外，Komonen等人[15]认为，在资产管理中，通常缺乏与公司目标的一致性及其对剩余寿命的影响。因此，Haffejeeamp;Brent[6]得出结论，在估计资产的剩余寿命时，至少应考虑“经济、环境、社会和技术因素及绩效”。此外，Woodhouse[16]提出了一种多学科方法，并概述了可能相关的不同方面。

2.3弱点二——定量方法

估计剩余使用寿命的第二个弱点是，这种估计所需的信息输入。通常，这些估计是从定量的角度来进行的。Si等人[7]对120多篇关于RUL统计估计的期刊文章进行了综述。他们的主要结论之一是，由于数据的质量和可用性，许多定量尝试失败。因此，他们得出结论，需要一种适合于可获得有限或没有定量数据的情况的方法，例如基于专家知识的方法[7]。这与布拉克斯马[4]在他研究以可靠性为中心的维修定量方法（RCM）中的结论一致，因为可靠数据的可用性常常是一个问题。Jongen[2]和Tinga[1]报告了类似的发现。因此，在本文的剩余时间（有用）寿命概念中，我们指的是“从当前时间到使用寿命结束的长度”[7]，没有通常给出这个术语的定量内涵。

三、方法论

本文的目标是开发一种方法，以便更深入地了解资产的剩余寿命。这种方法应该是真正的多学科的，并应考虑到在没有足够可靠数据的情况下采用定性方法。为了有效可靠地实现这一目标，我们采用了设计科学的方法论。这种方法“特别注重以系统的方式解决结构不良的问题”[17]。或者，正如Hevner等人[18]所说，它“从根本上说是一种解决问题的范式”，有助于解决“严格性和相关性的根本困境”。由于这个研究项目寻求以一种严谨的方式解决一个复杂的、现实世界的问题，同时又与实践者相关，因此设计科学方法论非常适合这个项目。

设计科学方法论中的一个主要问题是，没有广泛接受的结构来进行和呈现设计科学研究[17-19]。因此，本文将致力于建立一个清晰有力的“证据链”来证明所设计方法的有效性，类似于Sousa和Voss如何证明他们案例研究的有效性[20,21]。证据链从资产剩余寿命估计的文献综述开始（第2节），这表明了论文的理论相关性。然而，在与管理相关的研究中，与从业者的相关性应与与与科学家的相关性同等重要[22,23]。因此，也将从实践的角度探讨这个问题（第4节）。探索这个问题是非常重要的，因为“解决一个问题只是简单地表示它，以便使解决方案透明”[18,24]。

由于问题可以定义为“目标状态和系统当前状态之间的差异”[18]，因此我们将通过解决方案探索（第5节）转向所需的目标状态。再次，我们将从理论和实践两方面进行研究，第一部分采用文献研究，第二部分采用探索性案例研究。当然，我们的目标是找到一种从当前状态转移到目标状态的方法。设计科学提供了设计方法以达到这种期望状态的步骤。设计将以若干设计准则为指导，这些准则将从对问题和可能的解决办法的探索中提取出来。这些标准还允许我们以清晰和结构化的方式评估最终方法。

在这些设计标准的指导下，将开发解决方案设计，即对资产的剩余寿命有更深入了解的方法（第6节）。建议的解决方案设计将通过在实际情况中的实现进行第一次初步测试（第7节）。这不仅可以让我们测试它的实用性，还可以从科学的角度对它进行评估。本文将以一些结论（第8节）和讨论（第9节）结束。

四、问题探索

文献综述（第2节）表明，在估计资产剩余寿命时，多学科方法往往缺乏，数据质量和可用性往往限制纯粹的定量方法。这些问题也作为相关问题在实践中遇到，例如在荷兰最大的网络运营商联德N.V。联达负责向310万荷兰客户安全可靠地分配电力，并向240万客户（其中许多客户都利用这两种方式）。该部资产管理部负责维护联德拥有的网络，其重置价值约为100亿欧元。联德在资产管理领域表现良好，其持有的NTA 8120、PAS55-1和ISO 9001认证证明证明了这一点。此外，联达公司的目标是通过优化流程和采用新的方法和工具不断改进自身。

联德是在恒压下维持和提高电力和天然气配送的可靠性和安全性。目前，还有两个挑战。首先是电网老化。荷兰电网的重要部分是在第二次世界大战后几年建成的，目前已接近其寿命的终点，西欧和美国的大部分地区就是这样[25-28]。其次，社会上有许多变化，例如能源转型，包括可再生能源的使用增加和电力运输的可能激增。因此，Liander比以往任何时候都更需要积极主动地进行资产管理。因此，Liander在其资产的剩余生命周期中看到了巨大的潜在价值。一个联合试点研究项目已经启动，研究人员开发新的方法，可以增加Liander的洞察剩余寿命的资产。

目前，Liander的剩余有用寿命估计主要基于技术参数，例如，由于退化而增加故障率或增加安全风险。联德的资产管理人员试图利用定量方法和模型预测故障率和处理状态监测数据，例如Jongen[2]和Chmura[29]的博士研究，后者均由Liander出资。然而，这些定量数据目前往往不可用或不可靠，尽管目前正在努力提高这些数据的可用性和互操作性。此外，基于现有数据，如Weibul分析估计等定量分析，对于未来并不总是提供可靠的结果，例如，从现在起，还不一定会有可靠的结果，而许多资产预计寿命可达40年。此外，这些数据不涵盖资产剩余有用寿命的所有相关方面，这是真正多学科方法所需要的。因此，Chmura[29]在关于故障数据质量和可用性的讨论中得出结论，“可能得出关于未来失效行为的误导性结论”[29]，这可能导致剩余有用寿命估计中的错误，从而导致次优决策。

但数据可用性也会导致问题。在Liander中，获得资产剩余寿命的多学科洞察所需的知识分散在组织内部：数据库、人员和部门。因此，收集所有相关信息和（隐性）知识是一个重要的挑战。这也妨碍了公司全面了解其资产，以及这些资产在多大程度上可以在不断变化的商业环境中证明未来。

五、解决方案探索

在问题的探索之后，设计科学方法论继续探索可能的解决方案。由于解决方案设计通常是通过“调整现有工具或以新颖的方式使用现有工具”来创建的[17]，我们现在将转向对所提出问题的现有解决方案的研究。我们在科学文献（第5.1节）和实践（第5.2节）中寻找解决方案。现在将显示搜索结果。

5.1解决方案探索I -文献研究

多学科方法

已经进行了文献检索，以找到应纳入资产剩余寿命的真正多学科方法中的学科。据发现，迄今为止最详细的方法是由Van Dongen[9]在一份关于资产寿命延长的专业报告中提出的。根据荷兰世界级维修研究所与多家大型工业公司合作进行的一项研究，Van Dongen提出了一个延长资产寿命的模型。该模型明确采用多学科方法，因为它不仅关注资产寿命的技术和财务方面，而且还考虑到商业和合规性方面。

然而，Van Dongen[9]并未展示其模型的发展过程，缺乏明确的科学依据。因此，我们检索了科学文献，看他的结论是否与文献相符。事实证明，在科学文献中，同样的观点也可以找到，尽管通常不那么明确。例如，Haffejeeamp;Brent[6]提到，在ALCM中，应考虑“经济、环境、社会和技术因素及绩效”，其中绩效与Van Dongen[9]提出的商业观点有关。第二个例子是普德尼[5]，他提到“治理、地缘政治、经济、社会、人口和技术制度”，其中明确提到了技术、财务和合规性（即“治理、地缘政治和社会”）。在这项工作的后面，还讨论了商业观点。第三，Woodhouse[16]提到了资产管理中应包含的一些方面，包括上述内容。作为最后一个例子，伍德沃德[30]谈到了“功能、物理、技术、经济、社会

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