维修管理11 (6)

1、第 1页 维修管理培训维修管理培训第第5 5章章主讲：任伟雄 - 训练主任(技术)第 2页 可靠性简介可靠性简介可靠性预测的目标和优势何在？ 增强对故障原因的认识，以便集中资源以最有效的 方式提高设备可用性； 简化和优化设计，以便降低拥有成本； 增强预测维护成本和性能标准的能力。第 3页 可靠性简介可靠性简介怎样预测设备可靠性？ 理论可靠性，按MTBF（故障间平均时间）计算； 故障树分析。第 4页 可靠性简介可靠性简介怎样提高可靠性？ 确定关键项目，在设计阶段加以改进； 审查故障根源的不规则性，采取修正措施。第 5页 可靠性定义可靠性定义 韦氏词典解释：重复性实验、试验或测量过程产生同样结果的

2、程度。 英国标准BS4778, 质量词汇：物品在特定条件、规定期限内执行所要求功能的能力。所谓“规定期限”或工作寿命以日历时间、工作小时、运行公里、运行周期等作为单位进行测定。第 6页 可靠性测定可靠性测定 故障率：及单位-1如：地铁公司低压配电板可靠性目标为 0.01故障/单位/月第 7页 可靠性测定可靠性测定 故障间平均时间 （MTBF）= 连续故障之间时间长度平均值= 累计观察时间 累计故障次数第 8页 可靠性测定可靠性测定 平均时间故障比（MTTF）= 累计观察时间累计故障次数第 9页 可靠性测定可靠性测定 注意：MTBF 和 MTTF 分别适用于可维修设备（如：直流电动机）和不可维修

3、设备（如：灯泡）。第 10页 故障率、故障率、故障间平均时间和、故障间平均时间和MTBFMTBF之间的关之间的关系系MTBF = R(t) dt 其中：R(t)0 是时间 t 的幸存概率，即：可靠性如果故障率为常数，R(t) = e-t,MTBF = 1/MTBF = 1/上述方程式也适用于 MTTF。第 11页 平均停机时间（平均停机时间（MDT） 停机时间：停机时间指的是设备处于非正常运行期的时间总和。停机时间在故障事件出现时开始，到维修和功能性检测/检查完成后结束。 停机时间的测量为平均停机时间（MDT）。第 12页 平均停机时间（平均停机时间（MDT） 平均停机时间（MDT）不一定完全

4、等于平均维修时间（MTTR），主要由于： MDT指的是设备发生故障后处于非运行期之时间的算术平均值。由于故障状态出现时不一定马上明了，因此，MDT开始时间先于维修开始时间。. MTBF 指的是连续独立故障之间时间的算术平均值，即：每一独立故障的平均设备运行时间。MTBF 是故障率的倒数。第 13页 可用性可用性 可用性指的是某一设备或设施在特定时刻或特定时期内执行所需功能的能力。可用性受可靠性、可维护性和维护支持等联合因素的影响。当某一系统能运行、所有部件能全面满足设计规范时，则被定义为“可用”第 14页 可用性可用性 可用性 =MTBFMTBF + MDT 第 15页 可用性的定量性测定可用

5、性的定量性测定 内在可用性（Aj ）：在理想的客户服务环境中、在特定条件下承担运行作业（预防性维护活动不产生服务延误）。Aj = MTBFMTBF + MTTR 第 16页 可用性的定量性测定可用性的定量性测定 运行可用性（Ao）：将 Aj 可用性扩展至包括MDT延误。运行可用性反映了超出厂商控制范围之运行环境和组件的真实情况，如：引发性故障、无配件等。（可包括和也可不包括预防性停机）。Ao = MTBFMTBF + MDT 第 17页 运行可用性概况运行可用性概况 运行可用性的正常程度应根据产品应用而定。例如： 99.99% 可用性指的是在10,000次产品应用或服务要求中，只能出现1次故障

6、。第 18页 运行可用性概况运行可用性概况 例如： 地铁公司 97 列车车队有 7,760 个车门，每天运行 1,139,400 次。根据99.99%可用性， 每天只允许发生大约 114 次门故障。 地铁公司新线 ECS（环境控制系统）每车站采用了 99.99%可用性设计。也就是说，如果每天运行，每 2.7 年才允许出现 1 次故障。第 19页 MTBM 和和 MDT 对运行可用性的影响对运行可用性的影响MTBM 影响影响 (正常运行期正常运行期) MDT 影响影响 (故障停工期故障停工期) 对对 Ao的影响的影响 考虑事项考虑事项 增加 不变化 增加 可通过以下方式延长正常运行期： 提高设计

7、可靠性； 减少操作错误次数； 减少发现故障次数； 增加预防性维护频率。 减少 不变化 减少 与上述相反 不变化 增加 减少 下列因素可延长故障停工期： 维护人员不合格，导致维修时间延长和日后设备受损； 长时间等待零部件和行政批示。 不变化 减少 增加 与上述相反 第 20页 问题问题 前一公式表明了无效性、故障率和平均停工时间之间的什么关系？ _A = 1 - A = MDT1 + MDT MDT 第 21页 可靠性数据源可靠性数据源 设计阶段RAM 计划/ 案例预测： 各部件故障间平均时间（MTBF）； 系统的设计有效性； 故障模式影响分析。RAM 论证： 测试、试运行和缺陷责任期论证。第

8、22页 可靠性数据源可靠性数据源运营阶段 缺陷责任要求记录 故障报告 / 维护记录第 23页 其它可靠性数据源其它可靠性数据源 美国 MIL 217 英国电信 HRD4 RM 咨询公司 (Abingdon) SRD （UKAEA 英 国原子能管理局系统可靠消息部）数据库 法国 PTT、CNET 数据库 RADC 非电子部件手册 NPRD第 24页 可靠性预测可靠性预测 合同中RAMS设计评估与RAMS目标对比部分 MTBF 估算 压力测试； 在无其它更具体的可靠性资料时，可根据美国MIL-217手册中“电子设备可靠性预测”进行部件可靠性计数预测。该标准规定了在不同运行环境（接地良好、固定式、移

9、动式）中一般部件类型的不同质量因素（MIL规范、非MIL规范）故障率。第 25页 可用性估计可用性估计 设计可用性估计 根据以下方面预测系统可用性： 系统设计（单一部件的运行频率和故障影响）； 单一组件的故障间平均时间（MTBF ）第 26页 数据解释与可靠性论证数据解释与可靠性论证 设计可靠性验证 论证期一般短于设备寿命。当故障取样规模较小时，则要求数据性统计解释。 恒定故障率恒定故障率 可变故障率可变故障率 少量故障实例 统计解释 数据不足 大量故障实例 采用 = k/T 概率绘图 第 27页 运营数据运营数据在维修记录中进行检索： 故障模式； 部件故障频率； 维修时间； 维修成本。第 2

10、8页 运营数据运营数据在运营记录中进行检索： 事件发生率； 对铁路的影响，包括乘客伤亡和运行延迟。第 29页 运营数据认识运营数据认识运行数据仅在以下情况下有用： 妥善保存，即：质量优良，可靠性高 便于检索操作员数据质量受以下因素影响： 操作员 管理信息系统切记：GIGO （输入不良输出差）第 30页 客户服务标准客户服务标准 铁路运行的标准体现于以下方面： 客户服务标准，包括： 列车准时 列车可靠性 保证列车运行 AFC 检票门 / 机械可靠性 车票可靠性 温度与通风 友善的员工态度 铁路整洁 设备可靠性标准是工程设计与维护对铁路运行的承诺。第 31页 统计解释统计解释目标：故障数据不足情况

11、下估计系统目标：故障数据不足情况下估计系统/部件的可信级部件的可信级MTBF（故障间平均时间）（故障间平均时间） 。应用实例：应用实例：信号系统故障方法：方法：x2准规（Chi-Square）试验详细说明：详细说明： 测定 T （累计试验小时数）和 k （故障次数） 选定可信级，设 ? = （ 1- 可信级） 设 n = 2k+2 （时间缩短试验的MTBF低限值） x2准规表的 ?2 值 特定可信级的MTBF = 2T/ ?2第 32页 客户服务标准客户服务标准 香港地铁与政府之间签署的运营协议规定了客户服务承诺。 客户服务承诺分解为设备可靠性要求第 33页 表现管理框架表现管理框架公司安全计

12、划财务运营协议性能要求运营协议性能要求(PER)客户满意度调查运营处战略、年度目标与指标运营处平衡记分牌部门目标、指标与平衡记分牌系统设计目标(SDT)维护与维修合同系统性能标准(SPS)客户服务目标 (CST)客户服务承诺客户服务承诺 (CSP) 客户服务承诺分解第 34页 系统表现标准举例系统表现标准举例车站服务可靠性车站服务可靠性车站设备运营可靠性出票机98.0%增值机98.0%检票门98.5%自动扶梯99.2乘客电梯99.0第 35页 乘客旅程准时、列车准点与列车可靠性乘客旅程准时、列车准点与列车可靠性乘客旅程准时（乘客旅程准时（PJOT）模型模型输入输入 年度客流量（预算） 每系统

13、? 5 分钟延迟目标数/年 （SPS ）各系统参数各系统参数 各延迟带1 事件比例 受每一事件影响的平均列车运行时间延迟合计 受每次列车运行延迟影响的平均乘客人数（最小值）输出输出单程延迟 ? 5 分钟的乘客行程数（PJOT）第 36页 香港地铁采用的香港地铁采用的PJOT（乘客旅程准时）公式（乘客旅程准时）公式 S=1 - 7 系系统统类类别别 T=3 延延迟迟带带 年年度度客客流流量量 可可靠靠性性 (s,t) x 恢恢复复时时间间 (s,t) x 每每分分钟钟受受影影响响的的乘乘客客人人数数 (s,t) 可可靠靠性性 (s,t) 恢恢复复时时间间 (s,t) 受受影影响响乘乘客客人人数数

14、 (s,t) = 5 分分钟钟事事件件数数/年年 delayIncidents = 每每次次事事件件引引起起的的列列车车运运行行延延时时平平均均合合计计 = 每每次次事事件件影影响响的的平平均均乘乘客客人人数数 PJOT = 第 37页 香港地铁采用的列车准点（香港地铁采用的列车准点（TP）模型）模型输入输入 每系统 ? 2 分钟延迟目标数/年（市区线） 每系统 ? 5 分钟延迟目标数/年（机场快线）各系统参数各系统参数 属于各延迟带的事件比例 各延迟带受每一事件影响的平均列车行程数输出输出列车准点（TP） 单程受 ? 2 分钟延迟影响的列车行程数（市区线） 单程受 ? 5 分钟延迟影响的列车

15、行程数（机场快线）第 38页 香港地铁采用的列车准点（香港地铁采用的列车准点（TP）公式公式 S=1 - 7 系系统统类类别别 T=3 或或 4 延延迟迟带带 可可靠靠性性 (s,t) 受受影影响响列列车车行行程程 (s,t) = 事事件件次次数数 2 或或每每年年最最低低 5 次次Per Year = 每每次次事事件件影影响响的的平平均均列列车车行行程程数数 TP = 年年度度列列车车行行程程 可可靠靠性性 (s,t) x 每每一一事事件件的的列列车车行行程程数数 (s,t) 第 39页 故障故障 英国标准 BS4779解释：故障指的是设备或设施执行所需功能之能力的中断。 第 40页 故障故

16、障 “所需功能”必须清楚定义。 不同的系统有不同的故障定义，如：结构侵蚀与施工方工程 缺陷。 故障可突然发生，完全失效，如：金属丝灯泡烧毁；有些故 障属缓慢的退化过程，如：垫圈老化。第 41页 故障原因何在？故障原因何在？设计 规范中允差太大； 对环境认识不够； 试验不充分，设计未经验证第 42页 故障原因何在？故障原因何在？制造 采用不合规格的材料作为代用品； 制造、组装流程不良； 工艺不良； 质量控制不良。第 43页 故障原因何在？故障原因何在？运行 人机工效不良； 运行环境恶劣； 超过运行寿命。第 44页 常见故障原因常见故障原因盆形分布磨合期有用寿命磨损总体曲线总体曲线随机故障早期故障

17、疲劳故障时间时间故障率故障率第 45页 常见故障原因常见故障原因早期故障 一般与工艺有关香港地铁经历的早期故障举例： 车厢和设备箱内漏水； 架空线路固定螺栓固定不牢或松动； 软件故障或错误。早期故障前瞻性措施： 验收试验、测试和试运行。第 46页 常见故障原因常见故障原因随机故障 经常发生、难以把握规律的趋势香港地铁经历的随机故障举例：机电设备。随机故障O&M 措施：预防性检查；故障维修。第 47页 常见故障原因常见故障原因疲劳故障 一般与土建工程、机械疲劳相关香港地铁经历的疲劳故障举例：隧道氯化；道岔机机体老化。疲劳故障O&M 措施：全数置换。第 48页 共态模式故障共态模式故障 定义：由于相关性导致两个或多个独立通道同时发生故障状态、致使系统无法执行其预定功能的事件结果。 典型原因：常见电源及软件故障。 典型范例：双电源供电，不间断电源（UPS）连接于同一配电盘上。第 49页 人为因素人为因素 在复杂系统中某种程度的人机互动会产生故障。 人为因素的两大主要方面：人机环境研究