维修及可靠性要点说课讲解

1、设备的维修管理设备的维修管理一一. 基本概念基本概念 维修：维持和恢复设备的维修：维持和恢复设备的额定状态及确定和评估其实际额定状态及确定和评估其实际状态的措施。维修是维护、检状态的措施。维修是维护、检查及修理的总称。（德国工业查及修理的总称。（德国工业标准标准 DIN31051） 维护是对现有设备的保养维护是对现有设备的保养及日常管理，使设备在正常条及日常管理，使设备在正常条件下最大限度地发挥其功能。件下最大限度地发挥其功能。 检查是确定和评估设备实检查是确定和评估设备实际状态的措施，由于查明和确际状态的措施，由于查明和确定设备的磨损并对设备实际状定设备的磨损并对设备实际状态与额定状态的差别

2、进行态与额定状态的差别进行(jnxng)评估。评估。 修理是恢复设备额定状态修理是恢复设备额定状态的措施。修理可用于消除设备的措施。修理可用于消除设备产生的机械磨损，恢复其正常产生的机械磨损，恢复其正常履行功能的能力，是企业维持履行功能的能力，是企业维持简单再生产的最基本手段。简单再生产的最基本手段。第一页，共84页。 维修的必要性在于：任何形式的设备在使用过程中维修的必要性在于：任何形式的设备在使用过程中都不可避免地存在有形及无形磨损，在特定条件下，设都不可避免地存在有形及无形磨损，在特定条件下，设备即使备即使(jsh)未投入使用，但经过一定时间后，其功能未投入使用，但经过一定时间后，其功能

3、也将逐渐消失。也将逐渐消失。维修除对设备的磨损与消耗在物资形态上给予补偿维修除对设备的磨损与消耗在物资形态上给予补偿外，还补偿了其经济价值。从投资观点来看，每一次维外，还补偿了其经济价值。从投资观点来看，每一次维修都是一次价值上的补偿与追加，也是唯一可以替代设修都是一次价值上的补偿与追加，也是唯一可以替代设备重新筹措的方法。这种价值量上的补偿与追加是企业备重新筹措的方法。这种价值量上的补偿与追加是企业生产经营所必需的条件。生产经营所必需的条件。从技术上、经济上来看，对磨损及消耗的设备进行从技术上、经济上来看，对磨损及消耗的设备进行物资形态上的补偿及价值形态上的追加，便存在一个决物资形态上的补偿

4、及价值形态上的追加，便存在一个决策优化的问题。何时进行维修，维修到何种程度，也就策优化的问题。何时进行维修，维修到何种程度，也就是维修计划和维修层次的问题，连同维修组织等因素便是维修计划和维修层次的问题，连同维修组织等因素便构成了一种策略上的考虑，将其规范化后构成了一种策略上的考虑，将其规范化后第二页，共84页。第三页，共84页。第四页，共84页。第五页，共84页。第六页，共84页。 产品寿命产品寿命(shumng)周期包括延长产品寿命周期包括延长产品寿命(shumng)和使用时间两方面内容。就时间而言，产品寿命和使用时间两方面内容。就时间而言，产品寿命(shumng)总是位于原材料循环之前，

5、因时间和使用两者造成的材料及总是位于原材料循环之前，因时间和使用两者造成的材料及能源的磨损与消耗所导致的失效是一种固有的、不停顿和不能源的磨损与消耗所导致的失效是一种固有的、不停顿和不可逆转的过程。对磨损和消耗过程施加影响是以未来使用为可逆转的过程。对磨损和消耗过程施加影响是以未来使用为目的的维修的原定职能，所以，从投资的观点来看，维修就目的的维修的原定职能，所以，从投资的观点来看，维修就如同购置新的资产。此外，通过诸如改进设计和现代化改装如同购置新的资产。此外，通过诸如改进设计和现代化改装等手段，维修可以使资产的利用更加强化。等手段，维修可以使资产的利用更加强化。 维修还可以为避免产生废物作

6、出贡献。制造产品维修还可以为避免产生废物作出贡献。制造产品第七页，共84页。第八页，共84页。第九页，共84页。企企业业年年度度生生产产费费用用企企业业年年度度维维修修费费用用第十页，共84页。 维修费用维修费用(fi yong)强度表明单位生产费用强度表明单位生产费用(fi yong)中维修费用中维修费用(fi yong)所占的比值，从所占的比值，从费用费用(fi yong)上反映了企业维修工作的效果，也上反映了企业维修工作的效果，也是考核和评估维修费用是考核和评估维修费用(fi yong)控制的参数。维控制的参数。维修费用修费用(fi yong)强度可由业财务部门加以统计并强度可由业财务部

7、门加以统计并考核。考核。主要生产设备维修费用主要生产设备维修费用(fi yong)强度强度 = 100% 备件费用备件费用(fi yong)强度强度 = 100% 此两项参数表明设备单位重置价值所消耗的年此两项参数表明设备单位重置价值所消耗的年度维修费用度维修费用(fi yong)及备件费用及备件费用(fi yong)，从，从费用费用(fi yong)上反映了主要生产上反映了主要生产设设备备重重置置价价值值设设备备年年度度维维修修费费用用设设备备的的重重置置价价值值备备件件重重置置价价值值第十一页，共84页。企业维修年度总费用企业维修年度总费用企业年度维修材料费用企业年度维修材料费用企企业业年

8、年度度维维修修总总费费用用企企业业年年度度维维修修总总工工时时第十二页，共84页。 上述两项参数分别反映了单位维修费用中维修材料及上述两项参数分别反映了单位维修费用中维修材料及维修工时所占的比例，通过不同企业（部门）之间的考核维修工时所占的比例，通过不同企业（部门）之间的考核可以分析、判断维修材料及维修工时费用的合理性，据此可以分析、判断维修材料及维修工时费用的合理性，据此制订制订(zhdng)(zhdng)相应的费用控制措施。这两项参数可由企相应的费用控制措施。这两项参数可由企业财务部门及设备维修管理部门共同进行统计并考核。业财务部门及设备维修管理部门共同进行统计并考核。 单位产品维修费用单

9、位产品维修费用= = 100%100% 维修工人工资费用率维修工人工资费用率 = = 100%100% 年年产产量量年年度度维维修修费费用用年年度度维维修修总总费费用用年年度度维维修修工工人人工工资资第十三页，共84页。维修管理人员工资费用率维修管理人员工资费用率 = = 100%100%维修人员人均设备维修人员人均设备(shbi)(shbi)重置价值重置价值 = = 100%100% 2. 2.维修计划参数维修计划参数 维修计划程度维修计划程度= = 100% 100% 年年度度维维修修总总费费用用年年度度维维修修管管理理人人员员工工资资企业维修人员数目企业维修人员数目企业设备资产重置价值企

10、业设备资产重置价值企企业业年年度度实实际际维维修修费费用用企企业业年年度度计计划划维维修修费费用用第十四页，共84页。维维修修预预算算费费用用维维修修预预算算费费用用修修费费用用企企业业年年度度实实际际发发生生的的维维 100%100%第十五页，共84页。 维修费用预算偏差度表明了企业维修费用预算编制维修费用预算偏差度表明了企业维修费用预算编制的实际效果，反映了费用的计划程度。计算的结果为正的实际效果，反映了费用的计划程度。计算的结果为正说明费用超支，反之则为节余。可用于考核和评估企业说明费用超支，反之则为节余。可用于考核和评估企业年度维修费用控制的情况，分析发生偏差的原因并为下年度维修费用控

11、制的情况，分析发生偏差的原因并为下一年度维修费用预算的编制提供依据。这一参数可由企一年度维修费用预算的编制提供依据。这一参数可由企业财务部门进行统计业财务部门进行统计(tngj)(tngj)并考核。并考核。 计划维修实施率计划维修实施率= = 100%100%时时年年度度制制定定的的计计划划维维修修工工修修工工时时年年度度实实际际完完成成的的计计划划维维第十六页，共84页。 计划维修实施率通过企业计划维修工时计划维修实施率通过企业计划维修工时(gngsh)的实际的实际完成值与计划值的比值反映了维修计划制订在工时完成值与计划值的比值反映了维修计划制订在工时(gngsh)上的偏差，可用于检查和考核

12、本年度计划维修执行的情况并上的偏差，可用于检查和考核本年度计划维修执行的情况并为下一年度编制维修计划（时间方面）提供依据。这一参数为下一年度编制维修计划（时间方面）提供依据。这一参数可由企业设备维修管理部门进行统计并考核。可由企业设备维修管理部门进行统计并考核。 3. 维修管理的组织参数维修管理的组织参数 人均固定设备资产价值人均固定设备资产价值 = 100% 企企业业设设备备维维修修人人员员总总数数企企业业设设备备固固定定资资产产价价值值第十七页，共84页。 此项参数从维修人员人均分摊的设备此项参数从维修人员人均分摊的设备(shbi)固定资产价值（原值或重置价值）上反映了企业维固定资产价值（

13、原值或重置价值）上反映了企业维修管理部门的工作效率，可用于企业内部相同生产修管理部门的工作效率，可用于企业内部相同生产部门或同行业不同企业之间的评估或比较。一般应部门或同行业不同企业之间的评估或比较。一般应由企业财务部门及劳动人事部门共同统计并考核。由企业财务部门及劳动人事部门共同统计并考核。 维修人员构成比维修人员构成比 = 100%企企业业维维修修人人员员总总数数企企业业维维修修技技术术人人员员数数目目第十八页，共84页。 维修人员比例维修人员比例 = = 100%100% 上述两项参数反映了企业维修管理部门的员工素上述两项参数反映了企业维修管理部门的员工素质及数量构成情况，可用于企业内质

14、及数量构成情况，可用于企业内 部各部门或不同部各部门或不同(b tn)(b tn)企业之间的评估与比较。这两项参数应由企企业之间的评估与比较。这两项参数应由企业劳动人事部门进行统计并考核。业劳动人事部门进行统计并考核。 4.4.维修专业化参数维修专业化参数 外委维修费用比外委维修费用比 = = 100%100%企企业业全全体体员员工工数数目目企企业业维维修修人人员员数数目目企企业业年年度度维维修修总总费费用用企企业业年年度度外外委委维维修修费费用用第十九页，共84页。 外委维修费用比是通过(tnggu)企业外委维修费用在企业总的维修费用中的比值来评估企业维修专业化的程度，既可用于同一企业不同年

15、度的比较，也可用于不同企业之间的比较，比值越大则说明专业化维修程度越高。此项参数可由企业财务部门及设备维修管理部门共同加以统计并考核。 维修集中化程度 = 100% 企企业业年年度度总总的的维维修修工工时时度度维维修修工工时时企企业业维维修修中中心心实实施施的的年年第二十页，共84页。 此项参数反映了大型或特大型企业内部实施维修的此项参数反映了大型或特大型企业内部实施维修的集中化程度，在一定程度上也反集中化程度，在一定程度上也反 映了企业内部维修的映了企业内部维修的专业化水平，可用于企业内部不同年度之间或不同企业专业化水平，可用于企业内部不同年度之间或不同企业之间的比较。该项参数应由企业设备维

16、修管理部门进行之间的比较。该项参数应由企业设备维修管理部门进行统计并考核。统计并考核。 维修管理参数系统应该是一种动态维修管理参数系统应该是一种动态(dngti)的系的系统，组成它的各项参数应该是根据实际情况不断补充、统，组成它的各项参数应该是根据实际情况不断补充、不断完善的。首先，管理参数应该着眼于降低成本、提不断完善的。首先，管理参数应该着眼于降低成本、提高效益的一系列技术经济指标和企业生产经营的总体目高效益的一系列技术经济指标和企业生产经营的总体目标，而不仅仅是作为一种评比的手段；其次，参数的制标，而不仅仅是作为一种评比的手段；其次，参数的制订应结合企业实际，及时反映企管理的现实状况。订

17、应结合企业实际，及时反映企管理的现实状况。第二十一页，共84页。 规定条件：环境条件、使用条件、维护规定条件：环境条件、使用条件、维护(wih)保养保养条件；条件； 第二十二页，共84页。 2. 可靠度可靠度R(t)：产品在规定条件：产品在规定条件(tiojin)下和在规定时下和在规定时间内完成规定功能的概率。间内完成规定功能的概率。 可靠度表示为时间可靠度表示为时间 t 的函数，其值在的函数，其值在01之间。之间。 固有可靠度固有可靠度R1：产品在设计、制造过程中形成的可靠度；：产品在设计、制造过程中形成的可靠度； 使用可靠度使用可靠度R2：操作及维护保养条件：操作及维护保养条件(tioji

18、n)降低固有降低固有可靠度的概率；可靠度的概率； 规定时间：通常指经济寿命（规定时间：通常指经济寿命（ELT, Economic Life Time ) ; 规定功能规定功能(gngnng)：设备应有的技术性能。：设备应有的技术性能。 第二十三页，共84页。 4.平均平均(pngjn)故障间隔期故障间隔期 M T B F (Mean Time Between Failures): 可修复系统相邻两次故障之间正常工作的可修复系统相邻两次故障之间正常工作的平均平均(pngjn)时间。时间。 工作工作(gngzu)可靠度可靠度R0: 产品在规定条件下和规定时间内产品在规定条件下和规定时间内完成规定功

19、能的概率。完成规定功能的概率。 R 0=R1R2 不可靠度（累积故障概率）不可靠度（累积故障概率）F(t)： 产品在规定产品在规定条件下和规定时间内不能完成条件下和规定时间内不能完成(wn chng)规定功能的概率。规定功能的概率。 第二十四页，共84页。 瞬时故障率瞬时故障率(t): 到某一时刻到某一时刻t 为止尚未发生故障的产为止尚未发生故障的产品在随后的品在随后的 dt 时间内可能发生故障的条件概率；时间内可能发生故障的条件概率； 平均平均(pngjn)故障率故障率：产品单位时间内发生故障的次：产品单位时间内发生故障的次数。数。 。 平均故障平均故障(gzhng)间隔期常用来表示可修复系

20、统的可靠性。间隔期常用来表示可修复系统的可靠性。 5. 平均寿命平均寿命MTTF ( Mean Time To Failure): 产品从开始产品从开始(kish)使用到失效为止使用时间的平均值。使用到失效为止使用时间的平均值。 平均寿命常用来表示不可修复系统的可靠性。平均寿命常用来表示不可修复系统的可靠性。第二十五页，共84页。 2. 维修度维修度 M (t)：产品在规定时间及规定条件下完：产品在规定时间及规定条件下完成成(wn chng)维修任务的概率。维修任务的概率。 维修度即以概率表示的产品进行维修时的难易程度。维修度即以概率表示的产品进行维修时的难易程度。 二二. 设备的维修性设备的

21、维修性 1.维修性定义：给定维修性定义：给定(i dn)条件下产品进行维修时的条件下产品进行维修时的性能。性能。 维修性是一项设计参数，维修则是其结果。维修性是一项设计参数，维修则是其结果。 维修性是通过可达性、易置换性、易拆卸性、维修性是通过可达性、易置换性、易拆卸性、易调节性等产品的内在特性加以易调节性等产品的内在特性加以(jiy)实现的。实现的。 维修性取决于：产品的规划设计、维修管理。维修性取决于：产品的规划设计、维修管理。第二十六页，共84页。 三三. 设备的有效度设备的有效度A (t) 1. 定义：产品定义：产品(chnpn)在规定时间内履行其功能在规定时间内履行其功能的概的概 率

22、。率。 规定条件：备件及维修用设备规定条件：备件及维修用设备(shbi)、工具的准备、维、工具的准备、维修策略的选择、维修标准及相关技术资料的准备、维修策略的选择、维修标准及相关技术资料的准备、维修人员的专业素质及劳动情绪、社会化协作条件等。修人员的专业素质及劳动情绪、社会化协作条件等。 3.平均修理时间平均修理时间(shjin) M TTR (Mean Time To Repair)： 经多次故障修理而得到的修理时间经多次故障修理而得到的修理时间(shjin)的平均值。的平均值。 相同条件下，平均修理时间相同条件下，平均修理时间(shjin)越短则维修性越好。越短则维修性越好。第二十七页，共

23、84页。 2.可靠可靠(kko)度、维修度与有效度的关系度、维修度与有效度的关系 A (t,）=R(t)+1R(t)M() =R(t)+F(t)M()=R(t)+M(t,) M(t,): 通过维修得到的有效度增量。通过维修得到的有效度增量。 对于对于(duy)不可修复的系统，产品的有效度就是其可不可修复的系统，产品的有效度就是其可靠度；对于靠度；对于(duy)可修复系统，产品有效度则是其可靠度与可修复系统，产品有效度则是其可靠度与维修度的统一表现形式。维修度的统一表现形式。 MTTRMTBFMTBFA 设设备备停停机机时时间间设设备备可可工工作作时时间间设设备备可可工工作作时时间间 A 提高可

24、靠提高可靠(kko)度，度，MTBF，A1; 提高维修度，提高维修度，MTTR0, A1。第二十八页，共84页。 tdttftF0)()( 2. 累计累计(li j)故障概率密度函数故障概率密度函数dttdRdttRddttdFtf)()(1)()(第二十九页，共84页。 f(t) F(t) R(t) 0tt i 二二. 可靠可靠(kko)性工程中常用的概率分布性工程中常用的概率分布 1. 指数分布指数分布 可靠可靠(kko)度函数由不同的故障形式而服从不同的分布度函数由不同的故障形式而服从不同的分布规律。机械设备中最常见的失效形式随机故障服从规律。机械设备中最常见的失效形式随机故障服从于指数

25、分布规律。于指数分布规律。 dt) t (R) t (dR) t (R) t (f) t ( tdttftFtR)()(1)(第三十页，共84页。 对于指数分布来说，故障是随机发生的，因而每个相同对于指数分布来说，故障是随机发生的，因而每个相同时间间隔时间间隔(jin g)内出现故障的几律是相等的，即指数分布中内出现故障的几律是相等的，即指数分布中的故障率的故障率是一个常数。是一个常数。 指数分布条件下，故障率指数分布条件下，故障率与平均故障间隔与平均故障间隔(jin g)期期MTBF互为倒数，即：互为倒数，即： 1MTBF 1tMTBFtttee) t (R 第三十一页，共84页。 f(t)

26、 f(t) f(t)=e-e t (a)0t 0.632 F(t)=1e-e F(t)F(t) 0t t (b) R(t)R(t) 0.368 R(t)=1-R(t)=1-e eee0tt (c) 当工作时间当工作时间(shjin) t 等于平均故障间隔期时，此等于平均故障间隔期时，此时产品的可靠度为时产品的可靠度为0.368，相，相应的不可靠度为应的不可靠度为0.632。即：。即： 不同的检修周期将使使不同的检修周期将使使用中的产品具有不同的可靠用中的产品具有不同的可靠度，度， 检修周期越短，产品的检修周期越短，产品的可靠度越高。可靠度越高。 368. 0) t (R 第三十二页，共84页。

27、 例题：故障遵从例题：故障遵从(zncng)指数分布的产品有指数分布的产品有10件，件，其故障前的工作时间分别为其故障前的工作时间分别为30、70、110、120、140、250、320、360、400、450小时，试求其平均寿命、故小时，试求其平均寿命、故障率、工作障率、工作300小时无故障的可靠度及可靠度为小时无故障的可靠度及可靠度为99%时的工作时间。时的工作时间。 解：平均寿命解：平均寿命 故障率故障率 =0.044 工作工作300小时的可靠度小时的可靠度 =0.263=26.3% R=0.99时的工作时间时的工作时间 )h(225102250t 2251t1 3002251e)300

28、(R )h(26. 299. 01ln225t 第三十三页，共84页。 : 随机变量随机变量(su j bin lin) t 平均值的估计值；平均值的估计值； : 随机变量随机变量(su j bin lin) t 方差的估计值。方差的估计值。 2)t (e21) t (f2 2. 正态分布正态分布 正态分布又称高斯分布。在数理统计的各种分布正态分布又称高斯分布。在数理统计的各种分布中居于首位。设备管理中主要用于描述磨损阶段的中居于首位。设备管理中主要用于描述磨损阶段的故障特性故障特性(txng)，轴承、齿轮、密封件等磨损件的寿命分，轴承、齿轮、密封件等磨损件的寿命分布大多服从正态分布。布大多服

29、从正态分布。 故障故障(gzhng)概率密度概率密度函数：函数：第三十四页，共84页。 )nt(1n1)t (1n1tn1)ttt (n122i2i2in21 一般用一般用N (,2 )表示正态分表示正态分布。参数布。参数表示曲线对称轴距纵表示曲线对称轴距纵轴的距离，参数轴的距离，参数则决定曲线的则决定曲线的形状形状(xngzhun)，数值越大曲，数值越大曲线越呈扁平状。如图示：线越呈扁平状。如图示： 21f(t)0t第三十五页，共84页。 2221)(tetf tudte211)u(1)t (Rt2t2 参数参数(cnsh)=0、=1的正态分布，即的正态分布，即N（0，1）称）称为标准正态分

30、布，其故障概率密度为：为标准正态分布，其故障概率密度为： 标准标准(biozhn)正态分布正态分布N（0，1）随机变量的）随机变量的标准标准(biozhn)离差离差u 定义为：定义为： 标准标准(biozhn)正态分布的可靠度函数：正态分布的可靠度函数：第三十六页，共84页。 例题：例题： 从某批故障从某批故障(gzhng)服从正态分布的仪器中抽取服从正态分布的仪器中抽取5台进行寿命试验，各台仪器到发生故障台进行寿命试验，各台仪器到发生故障(gzhng)的的时间分别为时间分别为10.5、11、11.2、12.5、12.8（103h），试），试求该批仪器工作求该批仪器工作12103h 时的可靠度

31、。时的可靠度。 解：解： )10(6 .11) 8 .12115 .10(5113htni995. 0)6 .11578.676(41)nt(1n1222i2 4.0995.06.1112tu 345. 0655. 01)40. 0(1)u(1)12(R 第三十七页，共84页。 求正态分布下的可靠度，只需求出参数求正态分布下的可靠度，只需求出参数(cnsh)、并并据此求出参数据此求出参数(cnsh) u 即可查表求出即可查表求出（u）值，在此基）值，在此基础上计算可靠度的数值。础上计算可靠度的数值。 0mtte) t (R 3. 威布尔分布威布尔分布 威布尔分布是对指数分布和正态分布的扩展，威

32、布尔分布是对指数分布和正态分布的扩展，指数分布是威布尔分布的一种特殊情况，正态分布指数分布是威布尔分布的一种特殊情况，正态分布则可运用威布尔分布作近似计算。则可运用威布尔分布作近似计算。 对于疲劳和磨损而失效的系统，威布尔分布对于疲劳和磨损而失效的系统，威布尔分布是最好的描述。是最好的描述。 威布尔分布的可靠威布尔分布的可靠(kko)度函数：度函数： 第三十八页，共84页。 故障故障(gzhng)概率密度函数：概率密度函数：0mtt01metmt) t ( f 故障率函数故障率函数(hnsh)：1m0ttm) t ( m:形状形状(xngzhun)参数；参数； t0: 尺度参数。尺度参数。m=

33、1m=4m=3m=2f (t)0t 第三十九页，共84页。 只需求出参数只需求出参数 m、t0 即可计算产品的可靠度。实际应用即可计算产品的可靠度。实际应用中一般是通过中一般是通过(tnggu)威布尔概率纸加以估算。威布尔概率纸加以估算。 1). 威布尔概率纸的结构原理：威布尔概率纸的结构原理： 将式将式 两边取自然对数，得：两边取自然对数，得： 将其变形为：将其变形为： 两边再取对数：两边再取对数： 令令 、 、 使其具有直线方程的形式，即：使其具有直线方程的形式，即：Y=AX+B 0mtte) t (R 0mtt) t (Rln 0mtt)t(R1ln 0tlntlnm) t (R1lnl

34、n ) t (R1lnlnY tlnX 0tlnB 第四十页，共84页。 2). 威布尔概率纸的结构：威布尔概率纸的结构： a. 两组坐标：两组坐标： X轴和轴和Y轴构成的直角坐标系。轴构成的直角坐标系。X轴：概率纸上边线，轴：概率纸上边线，lnt；Y轴：概率纸右边线轴：概率纸右边线 t 轴和轴和 F(t) 轴构成的威布尔坐标系。轴构成的威布尔坐标系。t 轴：概率纸下边轴：概率纸下边线，对数坐标刻度；线，对数坐标刻度；F(t) 轴：概率纸左边轴：概率纸左边(zu bian)线，线，威布尔刻度。威布尔刻度。 b.横主轴：平行横主轴：平行 t 轴，过轴，过F(t)=63.2%和和 c.纵主轴：垂直

35、于横主轴，过纵主轴：垂直于横主轴，过 t=1和和 lnt=0点。点。 d.形状参数形状参数m值估算点：位于值估算点：位于X轴（轴（1）和）和Y轴（轴（0）点。）点。 )t(F11lnln 0) t (R1lnln 第四十一页，共84页。 第四十二页，共84页。nKtFii(第四十三页，共84页。NoImage第四十四页，共84页。 2)、尺度参数尺度参数 的估算的估算0taa00t0t 从威布尔直线与纵主从威布尔直线与纵主轴交点右引水平线与轴交点右引水平线与Y轴轴相交，将该交点所示刻度相交，将该交点所示刻度的绝对值移至的绝对值移至X轴刻度上，轴刻度上，向下作垂线与向下作垂线与 t 轴相交所轴相

36、交所显示的刻度即显示的刻度即t0值，如图值，如图所示。所示。 应用威布尔概率纸时，求出形状参数应用威布尔概率纸时，求出形状参数 m 后，可后，可大致判断故障分布类型并可据此运用相应公式求解大致判断故障分布类型并可据此运用相应公式求解任意时间的可靠度参数。任意时间的可靠度参数。第四十五页，共84页。 例题：例题： 某企业有某企业有100台设备，按台设备，按110月份月份(yufn)的故障统计，的故障统计，每月故障数和累积故障数如下表所示：试用威布尔概率纸每月故障数和累积故障数如下表所示：试用威布尔概率纸求求m、t0、（10）、）、R(10)的值。的值。 月 份故障(gzhng)数累积(lij)故

37、障数累 积 故障 率 F(t)月 份故障数累积故障数累 积 故障 率 F(t) 1 3 3 3% 6 2 22 22% 2 3 6 6% 7 8 30 30% 3 4 10 10% 8 2 32 32% 4 5 15 15% 9 8 40 40% 5 5 20 20% 10 2 42 42% 第四十六页，共84页。第四十七页，共84页。 解：将表中数据描在威布尔概率纸上，将各点解：将表中数据描在威布尔概率纸上，将各点 拟合成一条直线，如图所示，可求得：拟合成一条直线，如图所示，可求得： 形状形状(xngzhun)参数：参数：m=1.35 尺度参数：尺度参数：t0=38.5 56.0ee)10(

38、R5 .3810tt35.1om 月月7.85%0785. 0105 .3835. 1ttm)10(135. 11m0 第四十八页，共84页。 一一. 设备故障分布的基本类型设备故障分布的基本类型 故障：产品丧失故障：产品丧失(sngsh)其规定功其规定功能的现象。能的现象。 1. 故障率递减型：故障率故障率递减型：故障率(t)随时间随时间增加而单调降低，出现于产品的磨合阶增加而单调降低，出现于产品的磨合阶段。段。 2. 故障率恒定型：故障率故障率恒定型：故障率(t)=常数，常数，与时间无关，出现于产品的正常使用阶与时间无关，出现于产品的正常使用阶段。段。 3. 故障率递增型：故障率故障率递增

39、型：故障率(t)随时随时间增加而逐步上升，出现于产品使用后间增加而逐步上升，出现于产品使用后期的磨损阶段。期的磨损阶段。 在递减型中，故障的出现通常是由在递减型中，故障的出现通常是由于产品的结构、制造工艺、装配质量及于产品的结构、制造工艺、装配质量及材料上的缺陷造成的；材料上的缺陷造成的；第四十九页，共84页。 对于恒定型故障来说，故障形成的原因完全是随对于恒定型故障来说，故障形成的原因完全是随机的，没有一种特定的故障机理在起主要作用。故障机的，没有一种特定的故障机理在起主要作用。故障密度函数呈指数分布。故障是由使用不当、操作疏忽、密度函数呈指数分布。故障是由使用不当、操作疏忽、维护不良造成的

40、，由于发生维护不良造成的，由于发生(fshng)故障的时机难以故障的时机难以预测，因而事前更换零部件的意义不大。预测，因而事前更换零部件的意义不大。 递增型的故障是由产品耗损及老化引起的，故障递增型的故障是由产品耗损及老化引起的，故障一般集中在某一段时间内发生一般集中在某一段时间内发生(fshng)，其故障密度，其故障密度函数近似于正态分布。函数近似于正态分布。 三种类型的三种类型的(t)、f(t)曲线形态如图示：曲线形态如图示：f(t)f(t)f(t)(t)(t)(t)ttt递增(dzng)型递减(djin)型恒定型000第五十页，共84页。 二二.设备故障发生的规律设备故障发生的规律 1.

41、 浴盆曲线：故障率变化三阶段浴盆曲线：故障率变化三阶段(jidun)：初期故障期、偶发故障期、磨损故障期。初期故障期、偶发故障期、磨损故障期。偶发(u f)故障期初期(chq)故障期磨损故障期(t)t0 第五十一页，共84页。 2）偶发故障期：发生于设备正常使用阶段。）偶发故障期：发生于设备正常使用阶段。故障率较低，为一常量。故障不可预测，不受运行故障率较低，为一常量。故障不可预测，不受运行时间影响而随机发生。时间影响而随机发生。 3）磨损）磨损(m sn)故障期：发生于设备使用后期。故障期：发生于设备使用后期。由于机械磨损由于机械磨损(m sn)、化学腐蚀及物理性质的变、化学腐蚀及物理性质的

42、变化，设备故障率开始上升。化，设备故障率开始上升。 初期故障期的故障形态反映了产品设计、制造初期故障期的故障形态反映了产品设计、制造及安装的技术质量水平，也与调整、操作有直接关及安装的技术质量水平，也与调整、操作有直接关系。对于大修及改造的设备，初期故障率则反映了系。对于大修及改造的设备，初期故障率则反映了大修或改造的质量。大修或改造的质量。 偶发故障期是设备的最佳工作期，即设备的有偶发故障期是设备的最佳工作期，即设备的有效寿命。除设备本身质量外，管理在很大程度上决效寿命。除设备本身质量外，管理在很大程度上决定了这一阶段持续时间的长短。定了这一阶段持续时间的长短。第五十二页，共84页。B0B1

43、B20123 0 1 2T0T1T2*t0第五十三页，共84页。 设备全寿命周期设备全寿命周期(zhuq)特性曲线由若干个浴盆曲特性曲线由若干个浴盆曲线组成。线组成。 由于大修未改变原设计结构，也未提高其固有可由于大修未改变原设计结构，也未提高其固有可靠度；靠度； 大修仅更换了磨损严重的零部件，其余未经更换大修仅更换了磨损严重的零部件，其余未经更换的某些零部件继续使用将容易造成损坏；的某些零部件继续使用将容易造成损坏； 大修的各项技术标准一般低于制造厂家的制造标大修的各项技术标准一般低于制造厂家的制造标准，因而大修设备质量及可靠性要低于新设备。准，因而大修设备质量及可靠性要低于新设备。 大修后

44、浴盆曲线的变化：大修后浴盆曲线的变化： 最高及最低故障率最高及最低故障率 ;210 210210BBB 偶发偶发(u f)故障期故障期 第五十四页，共84页。 如按固定的大修周期安排大修计划，将造成前期维如按固定的大修周期安排大修计划，将造成前期维修过剩，后期维修不足。因此应按设备的实际状态科学、修过剩，后期维修不足。因此应按设备的实际状态科学、合理地制定大修计划。合理地制定大修计划。第四节第四节 设备的可靠性管理设备的可靠性管理 一一.设备系统的可靠度计算设备系统的可靠度计算 1. 串联系统串联系统 设备系统中只要有一个子系统发生故障设备系统中只要有一个子系统发生故障(gzhng)，将造成整

45、个系统的故障将造成整个系统的故障(gzhng)。 210TTT3A2A1ASRRRR n1jAjAnRR第五十五页，共84页。)R1 (1Rn1jAjS 串联系统中，系统可靠度小于任意子系统的可串联系统中，系统可靠度小于任意子系统的可靠度。机械设备中如减速器、变速箱等都是典型的靠度。机械设备中如减速器、变速箱等都是典型的串联系统。串联系统。 2. 并联并联(bnglin)系统系统 设备系统中，只要一个子系统在起作用就能维设备系统中，只要一个子系统在起作用就能维持系统的功能。持系统的功能。第五十六页，共84页。第五十七页，共84页。 1). 企业的维修能力及社会化协作的外部条件；企业的维修能力及

46、社会化协作的外部条件； 2). 设备在企业生产经营中所起的作用；设备在企业生产经营中所起的作用； 3). 经济性。经济性。 2. 冗余性设计的概念冗余性设计的概念 为使设备达到规定功能，如使其具有两种以上为使设备达到规定功能，如使其具有两种以上(yshng)的手段，且其中任何一种都是随时可供使用，的手段，且其中任何一种都是随时可供使用，当一种手段发生故障时，另一种还可使设备履行规定的当一种手段发生故障时，另一种还可使设备履行规定的功能。功能。 冗余性设计的原理：并联系统可靠度大于其组成子冗余性设计的原理：并联系统可靠度大于其组成子系统的可靠度。系统的可靠度。第五十八页，共84页。 冗余性设计的

47、两手段冗余性设计的两手段(shudun)功能相同，故障的发生功能相同，故障的发生必须独立，即其工作原理必须不一样或空间布置不一样。必须独立，即其工作原理必须不一样或空间布置不一样。 1). 工作储备工作储备 工作储备即并联储备。在工作储备中，只要不是所有子工作储备即并联储备。在工作储备中，只要不是所有子系统都发生故障，系统即可履行规定功能。系统都发生故障，系统即可履行规定功能。 工作储备可靠度：工作储备可靠度： RS=R1+R2R1R2 R1R2 设两子系统设两子系统(xtng)故障率分布为故障率分布为1、2，当子系统，当子系统(xtng)故障率服从指数分布时，系统故障率服从指数分布时，系统(

48、xtng)的可靠度为：的可靠度为：第五十九页，共84页。2121111t 23t 由于在单个子系统中，平均寿命由于在单个子系统中，平均寿命(pn jn shu mn)为为 ，因此工作储备系统的平均寿命，因此工作储备系统的平均寿命(pn jn shu mn)为子系统的为子系统的1.5倍。倍。 2). 非工作储备：非工作储备： 当一个子系统发生故障，相同功能的另一子系统接续当一个子系统发生故障，相同功能的另一子系统接续工作，使系统功能得以维持。工作，使系统功能得以维持。 1t )(ttS2121eee) t (R )e2(e) t (RttS 第六十页，共84页。R1R2C 如子系统相同如子系统相

49、同(xin tn)，转接及，转接及 故障检测装置故障检测装置100% 可靠，可靠， 其系统可靠度为：其系统可靠度为： 2t 非工作储备中，并联子系统平时不工作，因而系统非工作储备中，并联子系统平时不工作，因而系统可靠度要高于工作储备系统。可靠度要高于工作储备系统。 当非工作储备系统中的一个并联子系统发生故障，当非工作储备系统中的一个并联子系统发生故障，另一并联子系统立即投入另一并联子系统立即投入(tur)运行的转接装置可靠度运行的转接装置可靠度为为Rk，则系统可靠度为：，则系统可靠度为： ) t1(e) t (RtS 第六十一页，共84页。 3. 可靠度的分配可靠度的分配 可靠度分配：将设备或

50、系统的可靠度目标值转可靠度分配：将设备或系统的可靠度目标值转换为其零部件或子系统的可靠度的过程，即可靠度换为其零部件或子系统的可靠度的过程，即可靠度计算的逆过程。计算的逆过程。 1)等分法：使各子系统具有等分法：使各子系统具有(jyu)相同的可靠相同的可靠度分摊值度分摊值 由于由于Rk1，因此转接装置如发生故障，因此转接装置如发生故障(gzhng)将导致将导致系统可靠度的降低。系统可靠度的降低。 并联并联(bnglin)系系统：统：nSiRR nSiR1R ) tR1(e) t (RktS 第六十二页，共84页。 等分法无法反映各子系统之间的差别，在实际等分法无法反映各子系统之间的差别，在实际

51、(shj)中较少采用。中较少采用。 2). 加权分配法：根据子系统的重要程度分配可靠加权分配法：根据子系统的重要程度分配可靠度。度。 重要重要(zhngyo)度：度： 加权后，第加权后，第 i个子系统在个子系统在 ti 使得使得(sh de)可靠度可靠度Ri (ti)为：为： iNnSiiWR11)t (R )Rln(ntNWtSiiii iiWi个个子子系系统统故故障障中中次次数数第第统统故故障障次次数数个个子子系系统统失失效效引引起起的的系系由由第第 第六十三页，共84页。 S：系统可靠：系统可靠(kko)度目标值；度目标值； ti：第：第 i 个子系统需要工作的时间；个子系统需要工作的时

52、间； ni ： 第第 i 个子系统组件数；个子系统组件数； N : 系统的基本组件数，系统的基本组件数， 。 inN 3). 相对相对(xingdu)故障率分配法：将系统预计的故故障率分配法：将系统预计的故障率障率 分配到各子系统。分配到各子系统。 对于串联系统：对于串联系统： S n1iiS第六十四页，共84页。 a. 确定系统故障率确定系统故障率S： 对于对于(duy)故障率服从指数分布的系统：故障率服从指数分布的系统： b. 确定各子系统的预计确定各子系统的预计(yj)故障率故障率 c. 计算各子系统加权系数计算各子系统加权系数Wi iSiiW d. 将将S分配分配(fnpi)致各子系统

53、致各子系统 i=Wi St)t(RlnSS 第六十五页，共84页。 例题：设有一由三台设备串联组成的系统，设备例题：设有一由三台设备串联组成的系统，设备1、2、3的预计故障率分别的预计故障率分别(fnbi)为为 , 根据需要，系统运行根据需要，系统运行100h后可靠度后可靠度RS(t)=0.70，试将其分别，试将其分别(fnbi)分配到分配到设备设备1、2、3上。上。 解：系统故障率：解：系统故障率： 系统预计故障率：系统预计故障率： 各系统的加权系数：各系统的加权系数： h00189.01 h000502. 02 h000216. 03 003567.01007 .0ln100)100(RlnSS 002609.0321S 第六十六页，共84页。 7244.0WS11 1928.0WS22 0828.0WS33 子系统子系统1、2、3的故障率分别的故障率分别(fnbi)为：为：000295. 0W