将RCM方法作为水电厂维护与创新的技术分析工具的实践 弗朗西斯科·哈维尔·马丁内斯·蒙塞科（Francisco Javier Martínez Monseco） 埃米利奥·戈麦斯·拉扎罗（Emilio Gómez Lázaro） 塞尔希奥·马丁内斯·马丁内斯（Sergio Martín Martínez）

《Energies》：Implementation of the RCM Methodology as a Technical Analysis for Maintenance and Innovation for Hydroelectric Power Plants Francisco Javier Martínez Monseco, Emilio Gómez Lázaro and Sergio Martín Martínez

　　摘要：水电站是可再生电力生成设施，其运行和维护需要高度的可用性和可靠性。为了证明改进措施（现代化和改进投资）的必要性，必须分析电站的运行情况、正在实施的维护计划，以及影响这些设施的突发事件和故障。本文基于水电站事故和故障数据库的开发，研究了水电站的维护问题，考虑了故障模式、效应和临界性分析（FMECA）方法以及以可靠性为中心的维护（RCM）方法在标准水电站初始维护计划中的应用。文中同时考虑了不同的维护标准和分析标准（如IATF故障模式临界性、UNE 13306、ISO 14224等）。研究结果揭示了基于当前技术发展的各种改进和优化措施，这些措施可以应用于水力发电（创新4.0），以及基于维护4.0理念优化初始维护计划的措施。这种改进在水力发电领域的技术合理性凸显了全球可再生能源扩展的关键发展方向。尽管水力发电设施多年来为能源系统做出了贡献，但它们的运行和维护现在需要重新设计。

1. 引言
一个多世纪以来，水力发电通过提供清洁、经济且可靠的电力促进了全球发展。目前，它已成为世界上最大的可再生电力来源，并通过提供灵活性和平衡服务，促进了风能和太阳能等清洁能源的更多利用。水电站是可再生电力生成设施，其运行和维护需要高度的可用性和可靠性。为了证明改进措施（现代化和改进投资）的必要性，必须分析电站的运行情况、正在实施的维护计划，以及影响这些设施的突发事件和故障。本研究的目的是通过开发一个水电站事故和故障数据库，结合故障模式、效应和临界性分析（FMECA）方法以及以可靠性为中心的维护（RCM）方法，来研究水电站的维护问题。文中考虑了不同的维护标准和分析标准（如IATF故障模式临界性、UNE 13306、ISO 14224等）。

1.1 当代能源格局中的水力发电
过去一个世纪里，水力发电通过提供清洁、经济且可靠的电力促进了全球发展。它已成为世界上主要的可再生电力来源，并且凭借其灵活性和平衡服务，促进了风能和太阳能等清洁能源的更广泛使用。2002年至2023年间，传统水电站的装机容量增长了75%以上，全球目前已安装了1416吉瓦（GW）的容量。水力发电现在是最大的可再生电力来源，其装机容量提供了全球超过15%的电力。发展和气候变化的双重挑战意味着必须增加总发电量，同时显著提高低碳能源的贡献。表1展示了各大洲水力发电装机容量的增长情况。这一增长既包括新建电站，也包括利用技术进步对现有电站进行的升级改造。亚洲和非洲的增长趋势尤为显著。

1.2 水电站的现代化、改造与修复
水电站的翻新和修复涉及多种任务，包括更换或维修部件、提高生产能力以及改变水资源管理能力。大多数翻新工作集中在机械设备上，但也可能涉及进水口、压力管道和尾水道的重新设计或修复。通常，翻新项目可以分为两类：一是延长设备寿命，主要更换设备，几乎不增加发电容量；二是提升产能，通过改进提高效率，这通常会导致平均产能提高2.5%。在升级过程中，产能得到扩大，同时可能也会提高效率；更高的成本可以通过更高的收入来抵消。这些改进可以是小规模的，也可能是大规模的，根据设备的磨损程度和所需的附加土建工作，产能提升幅度可达10%到30%。

2. 方法论
本研究的目的是分析水电站中的各种事件。研究分析了位于西班牙的一组水电站在一个时间段内发生的事件，采用了FMECA和RCM方法，并根据当前技术发展以及维护优化技术（维护4.0）提出了改进运行和维护的措施。水电站的分析遵循了以下方法论目标：
- 行业特定适应性（水力发电）：与热能和风能发电不同，水力发电结合了机电设备与土建工程，这些设施需要数十年的使用。事故记录遵循ISO 14224和UNE-EN 13306标准进行标准化，以便在部分翻新的电站中计算出可比的临界性指数，从而最小化预防性维护计划的需求，将任务集中在高风险功能上（如水力调节、空化现象和发电机绝缘），并安排停机时间以减少不可用性和发电损失。
- RCM（维护4.0）中的数字化：基于RCM分析的问题，水电站的实施策略需要重点改进数据和分析参数，以提高运行和维护的可靠性，实现电站性能的预测性评估。一个潜在的研究方向是将振动/声学/热成像监测与IIoT传感器和在线油质分析相结合，提高故障检测能力，通过基于状态的任务减少故障发生频率，并设定警报/停机阈值。在水力发电领域，数字孪生技术和监测可以缩短具有长老化周期部件的故障间隔时间，避免长时间不可用。
- 从维护分析到电站重新设计：RCM参数（功能、功能故障、效应、临界性）可以作为评估控制和保护系统过时情况的资本支出（CAPEX）替代方案的起点。例如，采用变速发电机降低最小技术流量、改进水力调速装置以减轻空化现象，以及使用干式变压器消除环境风险。对于每个单独的电站系统，必须将优化后的维护计划（OPEX）与现代化方案（CAPEX）进行比较。

2.1 方法论定义
任何工业系统的维护技术人员都致力于实现有效预防性维护计划的目标。根据UNE-EN 60300-3-11-2013标准，这些目标可以包括：
- 保持设备在给定运行条件下的可靠性水平。
- 获取改进设计所需的信息，或者在可靠性不足的设备中加入冗余措施。
- 在最小化整个生命周期成本（包括维护费用和残余故障相关成本）的同时实现这些目标。
- 收集持续维护计划所需的信息，通过系统评估先前定义的维护任务来完善初始计划并对其进行修订。

为了分析水电站现代化的可能措施，研究了电站发生的事件及其故障模式和临界性。此外，还实施了基于RCM策略的研究，以优化维护并重新设计电站本身，旨在最大化在其使用寿命内需要改造的设施的水力发电量。

2.2 故障模式和效应的临界性分析（FMECA）
故障模式和效应的临界性分析（FMECA）是一种定性方法，旨在在数据不足的情况下提供设备故障模式的清晰理解，辅助决策。FMECA可用于支持可靠性、可用性和可维护性（RAM）分析、风险分析、以可靠性为中心的维护（RCM）以及维护策略。该方法也可用于运行中的设备，以评估每件设备的故障模式及其影响。在设备故障情况下，这种分析可能关注运营、环境或安全方面的影响。RCM中使用的基本方法是故障模式和效应的临界性分析（FMECA），这是一种定性方法，用于在数据不足的情况下明确设备故障模式，帮助决策。FMECA还可用于辅助维护策略、风险分析、RAM分析和运行中的设备维护。

2.3 FMECA的相关性
与热能、太阳能和风能发电相比，水力发电具有更长的生命周期和更复杂的系统结构（如Pelton涡轮机、Francis涡轮机、Kaplan涡轮机及土建工程），因此需要特定的标准化标准（如ISO 14224、UNE-EN 13306）和优先级表，以及数字监测技术，以提供行业特定的价值。组成RPN的三个指标定义如下（[9]，FMEA-1-AIAG-VDA评估标准表）：

- **严重性指数**（基于安全、环境、生产和成本，评分1-10分）。严重性是指特定失效模式最严重影响的相关数值。
- **发生指数**（评分1-10分）。发生指数用于评估失效模式在过程中显现的概率。
- **检测率指数**（评分1-10分）。检测率用于评估控制系统识别失效模式或其原因的概率。

失效模式与效应分析（FMEA）是复杂系统（如水电站）风险管理中的基本工具。在此方法中，通过风险优先数（RPN）根据失效的影响、可能性和可检测性来优先处理潜在的失效。RPN是通过将三个参数（严重性、发生率和检测率）相乘计算得出的，每个参数的评分范围都是1到10分。其结果值介于1到1000之间，提供了一个可比较的度量标准，从而实现资源的有效分配。

在失效模式分析中使用RPN的原因在于它能够将风险的三个关键维度整合成一个数值。严重性表示失效对运营和安全的影响；发生率表示失效发生的可能性；检测率则评估在失效造成严重后果之前发现它的难易程度。通过结合这些因素，RPN在不同失效模式之间建立了客观的层级，有助于在资源受限的环境中进行决策。

通过严重性、发生率和检测率的乘法计算RPN（RPN = S × O × D），可以反映这些参数的综合效应。从数学上看，当三者中的任何一个值较高时，其乘积会被放大，这符合风险分析的逻辑：即使高发但难以检测的严重失效仍然具有关键性。这种乘法并非精确的概率测量方法，而是一种伪定量近似，但能够实现一致的风险比较。1到1000的范围提供了足够的细致度，以便区分不同失效模式并优先安排纠正措施。

该方法之所以有效，是因为它将复杂的 risque 简化为一个单一数值，避免了可能主观的过度定性分析。此外，每个参数都使用标准化评分标准，确保了评估的一致性，减少了不同分析师之间的差异。虽然RPN不能替代详细分析，但它作为初步优先级排序和预防性/纠正性维护资源分配的实际工具非常实用（[10]，第23-24页）。

附录A.1包含表A1、表A2和表A3，其中详细列出了定义风险优先数（RPN）的三个组成部分（严重性、发生率和检测率）的相关参数。

**2.3. RCM**
一般来说，工业系统的维护活动遵循行业特定的维护手册。然而，常规维护经验为系统维护策略的持续改进和调整提供了宝贵信息。

为了实现这些目标，RCM可以被视为工业过程中最有用的策略之一。它提高了维护效率，并提供了一种具有高度控制性和知识性的维护管理机制（[11]，第4-5页）。RCM的主要目标是根据故障、成本、可靠性和安全等标准为组件设备制定维护政策。RCM为维护管理人员提供了基于RCM分析期间制定的计划进行维护决策的指导。尽管RCM是维护管理的关键工具，但随着新信息的出现，也需要对其进行更新（[12]，第19-21页）。

RCM的潜在好处可以总结如下：
- **系统可靠性**可通过执行更合适的维护活动得到提升。
- **总体成本**可通过更高效的计划维护工作降低。
- 可以在未来以相对较小的努力实施失效管理政策的审查和修订流程。
- 维护管理人员拥有了增强控制力和方向感的工具。
- 维护组织能更好地理解执行定期维护任务的目标、目的和原因。

**2.3.1. RCM：七个基本问题**
为了实施RCM流程，需要针对待分析的资产或系统回答七个问题。这些问题是对每个物理资产进行分析的基础，以便理解其功能、识别可能发生的失效情况，并确定采取的应对措施。分析围绕以下七个核心问题展开（[7]，第7-8、19-21页）：
- 资产在其当前操作环境中必须满足哪些功能和性能要求？
- 资产可能以哪些方式无法满足这些功能？
- 每种功能失效的根本原因是什么？
- 每种失效发生时会出现哪些事件和后果？
- 每种失效在安全、运营影响和经济后果方面的意义是什么？
- 可以采取哪些措施来预测或防止每种失效？
- 当无法确定合适的预防性维护任务时，应采取哪些行动？

图2展示了RCM分析的逻辑流程，评估失效模式及其后果以及可能的实施措施（[11]，第128页）。

**2.3.2. 功能和操作参数**
在建立程序之前，必须先完成两个准备工作，以确保物理资产在其操作环境中能够继续执行用户所需的任务（[7]，第19-21、23-28页）：
- 确定用户希望资产完成的任务。
- 确保资产能够完成用户期望的功能。

因此，RCM流程从识别资产在其操作环境中的角色和所需的操作参数开始。

**2.3.3. 功能失效**
资产维护目标根据功能要求和性能预期来定义。失效是指资产无法在用户定义的参数范围内运行的唯一情况，RCM流程在两个层面上解决这一问题（[7]，第19-21、48-55页）：
- 识别导致失效的条件和情况；
- 确定可能导致资产失效的事件。

**2.3.4. 失效模式**
在确定功能失效后，下一步是识别可能导致每种失效情景的事件。这些事件有时被称为失效模式，可能包括同一或类似设备在相似环境中的先前失效情况（[7]，第9、19-21页）。

**2.3.5. 失效效应**
在RCM方法中，下一步是识别失效效应，即详细描述每种失效模式发生时的情况。该描述应包含分析失效后果所需的所有信息，包括：
- 任何确认失效发生的迹象或证据；
- 失效是否对安全或环境构成风险以及如何构成风险；
- 失效对生产或运营性能的影响；
- 为使资产恢复到预期运行状态所需的措施。

**2.3.6. 失效的后果**
RCM的一个优点是它认识到失效的影响比其原因更为重要。RCM方法将这些后果分为四类（[12]，第119-129页）：
- **隐藏失效的后果**：隐藏失效可能导致组织面临多次重大甚至灾难性的后果，尽管它们不会立即造成损害。
- **环境和安全后果**：如果失效可能对人员造成伤害或死亡，则具有安全后果；如果违反企业、地区、国家或国际环境规则或法规，则具有环境后果。
- **运营后果**：当失效影响生产性能（例如产量、产品质量、客户服务或运营成本）时，被视为具有运营后果，此外还包括直接维修成本。
- **非运营后果**：此类失效仅影响维修的直接成本，对生产率或安全没有影响。

通过强制审查每种失效模式的后果并将其与上述类别相关联，RCM整合了维护功能的运营、环境和安全目标。这有助于将安全和环境纳入维护管理的核心。

故障管理技术分为两类：
- **预防性任务**：在失效发生前执行的活动，旨在防止资产达到失效状态。
- **失效应对措施**：当无法确定有效的预防性措施时，直接处理失效状态。失效应对措施包括故障诊断、重新设计和故障后（纠正性）维护。

**2.3.7. 维护策略**
维护策略指的是 asset 在其生命周期不同阶段所采用的维护类型。“资产”包括各种物理资产，如设备和组件[14]。
在某些情况下，还需要明白维护并不总能恢复资产的运营可用性和可靠性，或者更换设备的成本可能会随时间增加。针对每个组件或系统，可以确定四种基本的维护策略：
- **直到失效才进行维护**：意味着不进行任何维护规划，因为资源不足，无法在设施失效后进行适当修复。
- **组件适用性**：针对易于维修的机械故障进行必要的技术升级。
- **基于状态的维护**：当一个或多个指标表明设备即将失效或性能下降时进行维护。
- **计划性维护**：定期或按时间、设施运行周期等进行维护。

**2.3.8. 维护活动的类型**
接下来定义需要决策和实施的维护活动（[8]，第105页）：
- **基于状态的预测性维护**（BC）：研究非突然发生但逐渐恶化的失效，旨在在功能衰退时尽早预测失效。这些任务旨在检测功能失效的初期迹象。潜在失效被定义为表明如果未采取纠正措施则可能发生失效的状态或条件。
- **恢复性预防性维护（PS）**：定期进行的维护活动，旨在恢复资产的状态。此类活动的频率须高于资产的操作极限，并取决于相关资产的失效率。这些活动包括停止资产运行、拆卸、检查、修复缺陷部件等，以防止可能的失效模式。
- **替代性预防性维护（PS）**：旨在更换资产组件的活动。组件的更换计划频率高于其使用寿命，且取决于相应的失效率，以确保恢复后的状态与原始状态相当。
- **隐藏失效搜索**：在正常操作条件下不易察觉的失效。未监控的保护系统（例如无监控的差动开关）可能导致隐藏失效，从而引发多重失效。
- **重新设计**：如果找不到有助于将失效模式对安全或环境完整性的风险降低到可接受水平的预防性措施，则必须进行重新设计。此次重新设计必须消除或充分降低这一风险。如果所述风险可以忽略不计，则无需进行重新设计，而是在适当的时候进行纠正性维护。在研究了重新设计的盈利能力后，还需要考虑那些会影响生产/运营或经济成本的故障模式。纠正性维护（运行至故障）。在缺乏适用且有效的预防性维护技术的情况下，以及可以假设相应故障模式的风险的情况下，不进行预防性维护，而是让设备继续运行直到发生故障，然后进行纠正性维护。这种维护包括维修、故障诊断、故障定位等活动。图3展示了作为RCM分析最终行动的不同维护活动，以指导本方法论中开发的优化和改进过程（[4]，第2页）。

2.4. 水电站的FMECA和RCM分析
为了分析事故，定义了ISO 14224和UNE 13306标准中反映的故障机制和故障模式的分类。故障模式是系统故障的可观察结果。每种故障都与一种或多种故障原因相关联，因此故障模式是故障原因的表现形式。

附件A.2提供了表A4、表A5、表A6和表A7，详细列出了ISO 14224和UNE 13306标准中故障机制和故障模式分类的相关参数。用于事故方法论分析的标准表格（表A4、表A5、表A6和表A7）作为开发适用于水电站系统的故障模式和功能故障列表的基础（表2）。表2展示了通过分析水电站的历史事故数据所识别的故障模式和标准故障类型。故障模式和功能故障的定义基于导致水电站无法执行其预期功能（即发电）的技术因素。对于某些故障模式，会触发特定的水电站保护系统的启动；这些保护措施最初会导致系统不可用，但有助于防止更严重的故障（[8]，第105页）。

本研究基于对一组代表性水电站实际事故记录的数据分析方法。该数据集作为分析水电站内各种类型设备和系统运行和维护的基础。基于此分析，研究目标提出了一个按以下指导原则构建的顺序行动计划：
- 优化水电站的初始标准维护计划，目前该计划依赖于由不同行动组成的工作包。这些行动在水电站单元计划停机期间安排执行，利用电力和液压停机来完成任务。这些工作包通常按月、季度和年度进行。
- 分析水电站的各种控制和操作系统，以评估提高设施可靠性的各种维护改进提案（Maintenance 4.0）。这项任务涉及对水电站内潜在投资的技术经济可行性分析。
- 评估基于事故分析和RCM结论的水电站内特定系统的现代化机会。这项任务也涉及对现代化投资的技经可行性研究。
- 水电站内的每个系统（例如变压器、发电机、涡轮机）都需要根据所提出的指南中的方法框架进行进一步的详细分析。

3. 结果
为了分析水电站的事故，首先将物理资产划分为具有相同功能的设备系统。表3展示了水电站的不同系统以及构成每个系统的主要设备。该计划的维护策略围绕工作负载间隔进行组织——按月、季度和年度——旨在允许对所有系统和设备进行干预，但没有更详细的或针对性的分析。

本研究假设，对于所有水电站来说，都有一个初始维护策略，其计划频率如下：每月（一个水电站单元停机1天）、每季度（停机3天）和每年（停机8天）。这一策略是全局性的，并未针对每个电站进行特定考虑。

通过故障模式分析，在RCM方法下为每个系统制定优化措施，并评估与Maintenance 4.0（应用更高效的维护技术）或基于工业4.0创新选项的系统现代化相关的改进。该框架旨在指导旨在优化运行、性能和维护实践的研究。

表4展示了水电站的总体维护策略（初始维护计划），该计划基于在定义的时间间隔内定期停运电站。这项初始维护策略是本研究进行分析和优化的基础。本研究分析了109个水电站，包括目前正在运行的203个发电单元。从地理上看，这些设施集中在西班牙的东北部地区，分布在18个河流流域中，包括上游、中游和下游部分。这些流域内的河流受到地中海气候条件以及比利牛斯山脉地形的影响。

这些电站的平均运行寿命约为71年，单个电站的年龄从1990年建造的36年到1901年建造的125年不等。大多数设施都经过了现代化改造和组件更换，以保持效率和可靠性。

随后，为109个电站（203个水电站组）创建了一个故障数据库，覆盖了10年的分析期间。图4展示了所分析的水电站的特点及其平均数据。表5和图5展示了标准水电站划分的各个系统的事故情况。对于研究的每个事故（1303次故障），都为每次故障制定了单独的报告，其中定义了发生事故的系统和设备（故障的经济成本、持续时间、NPR分析、故障类型、根本原因、故障模式以及事故的解释）。表6以水电站防护系统中的一个阀门事故为例进行了分析。在分析了水电站的事故后，下一步是为每个系统和设备详细定义RCM的不同分析特性（功能、功能故障、故障影响以及为实现系统运行和维护优化而分析的维护措施）。表7以水电站中的一个变压器为例，展示了RCM分析的一部分内容，针对两种定义的功能故障和六种提出的维护优化措施。

4. 讨论
所提出方法论的研究基于对一组水电站实际事故数据的分析，这些数据作为评估水电站内各种系统和设备运行和维护的信息基础。基于此分析，研究目标是提出一个基于以下建议的顺序行动计划：
- 优化水电站的初始标准维护计划，其中维护策略基于包含不同行动的工作包，“利用水电站单元的计划停机时间，包括电力和液压停机来进行任务执行”。这些在停机期间进行的工作包按照月度、季度和年度周期执行。通过基于事故数据的RCM（以可靠性为中心的维护）提出的每项维护行动的分析，可以消除那些无法提高电站运行可靠性的维护任务。
- 分析水电站的各种控制和操作系统，以评估各种提高设施可靠性的维护改进提案（Maintenance 4.0）。这项任务涉及对水电站内投资的技术经济可行性分析。
- 基于事故分析和RCM得出的结论，分析水电站内特定系统的现代化机会。这项任务也涉及对现代化投资的技术经济可行性研究。
- 水电站内的每个系统（例如变压器、发电机、涡轮机等）都需要根据所提出的指南中的方法框架进行进一步的详细分析。

5. 结论
表9展示了基于FMECA分析和RCM维护策略的应用，对水电站每个系统的个别分析结果。不同系统的关键性分析结果范围从发电机系统获得的最高值（216）到防护系统获得的最低值（142）不等。各系统的严重程度介于涡轮系统（5.76）和阀门系统（5.02）之间。在发生频率方面，该值介于制冷系统（6.11）和线路电压调节系统（4.14）之间。检测指数的评估结果在变压器系统（6.97）和线路电压切换系统（5.04）之间波动，其中一些系统的检测指数相对较高，例如发电机系统（6.69）和涡轮系统（6.36）。从AMFEC分析中获得的数据可以得出以下总体结论：整个水电站所有系统的平均值都保持在中等/较低水平，特别是在参与水电站机组启动和停止过程的关键动态系统中（如发电机、涡轮机和发电机电压调节）。最复杂的故障（严重性）主要发生在涡轮系统中。就发生频率而言，制冷系统的数值最高，这是由于其持续运行的特性。在检测方面，问题主要体现在变压器系统中；大多数故障发生时，可能会引发潜在的重大问题，而在大多数水电站中这些问题往往未能被及时发现。对不同水电站系统的RCM（可靠性中心维护）分析显示，最常见的故障类型主要分为三类：测量和控制设备问题（占分析故障类型的31%）；运行参数丢失（占33%）；机电设备问题和机械部件卡住（占25%）。为了分析“测量/控制设备问题”这一故障类型，需要对每个电站进行单独研究，考虑工业4.0带来的技术改进，以评估更换各类测量设备的需求。目标是确保信息的可靠传输，从而能够获取支持运行趋势分析的数据和运行参数，以便在故障发生前采取相应措施。与“运行参数丢失”相关的故障分析为资产管理提供了重要依据，因为它为系统现代化（如设备更换的合理资本支出）奠定了基础。针对“机电设备问题”类型的故障，需要详细分析维护计划以优化预防措施。表10还列出了在所有系统应用RCM维护策略后仍保持活跃状态的维护订单数量；该分析表明，水电站的初始维护计划中的维护订单量可减少近70%。表10展示了水电站各系统的RCM分析结果。提出的维护计划优化方案基于几个关键考虑因素：初始维护策略优先安排定期停机进行发电；维护工作订单的安排未基于可靠性要求来确定。建立涵盖整个水电站的故障和故障模式的集中数据库，为特定站点的分析提供了结构化的方法框架，使维护策略能够适应每个设施的运营和设计特点。维护优化还需考虑每个电站安装的监控和控制系统本身的可靠性，并实施定期的状态监测活动；这些活动提供了关于水电站发电机组的重要运行信息，有助于完善已实施的以可靠性为中心的维护（RCM）流程，包括纳入之前未考虑但必要的维护任务。这种反馈机制有助于优化停机间隔，从而提高水电站机组的可用性。针对水电站的每个系统，均进行了RCM分析，考虑了其功能、故障模式及建议的维护措施。表10显示了所进行的分析结果。基于表11中规定的标准和初始维护计划（水电站维护计划策略），对维护计划进行了优化分析，排除了那些对提高水电站可靠性无益的措施。表11总结了部分优化内容。这种优化能够节省经济成本和降低停机频率，淘汰那些对电站可用性和运行目标无影响的维护工作。这种优化通常涉及重新设计、创新以及调整运行参数和维护方式等资本支出（CAPEX）措施。在识别出适合优化的系统和部件后，分析采用了系统化的方法，重点评估通过预测性和基于状态的维护解决方案（维护4.0）提升故障检测能力的先进策略，并实施工业4.0驱动的创新来升级设备，提高整体系统可靠性。表12详细列出了针对水电站各子系统的几项分析和建议的维护及创新方案。基于水电站故障模式的RCM分析还为系统现代化提案提供了方法论依据，包括重新设计和创新措施。表13展示了部分优化建议的内容。