維修管理11 (6)

1、第 1頁(yè) 維修管理培訓(xùn)維修管理培訓(xùn)第第5 5章章主講：任偉雄 - 訓(xùn)練主任(技術(shù))第 2頁(yè) 可靠性簡(jiǎn)介可靠性簡(jiǎn)介可靠性預(yù)測(cè)的目標(biāo)和優(yōu)勢(shì)何在？ 增強(qiáng)對(duì)故障原因的認(rèn)識(shí)，以便集中資源以最有效的 方式提高設(shè)備可用性； 簡(jiǎn)化和優(yōu)化設(shè)計(jì)，以便降低擁有成本； 增強(qiáng)預(yù)測(cè)維護(hù)成本和性能標(biāo)準(zhǔn)的能力。第 3頁(yè) 可靠性簡(jiǎn)介可靠性簡(jiǎn)介怎樣預(yù)測(cè)設(shè)備可靠性？ 理論可靠性，按MTBF（故障間平均時(shí)間）計(jì)算； 故障樹(shù)分析。第 4頁(yè) 可靠性簡(jiǎn)介可靠性簡(jiǎn)介怎樣提高可靠性？ 確定關(guān)鍵項(xiàng)目，在設(shè)計(jì)階段加以改進(jìn)； 審查故障根源的不規(guī)則性，采取修正措施。第 5頁(yè) 可靠性定義可靠性定義 韋氏詞典解釋：重復(fù)性實(shí)驗(yàn)、試驗(yàn)或測(cè)量過(guò)程產(chǎn)生同樣結(jié)果的

2、程度。 英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)BS4778, 質(zhì)量詞匯：物品在特定條件、規(guī)定期限內(nèi)執(zhí)行所要求功能的能力。所謂“規(guī)定期限”或工作壽命以日歷時(shí)間、工作小時(shí)、運(yùn)行公里、運(yùn)行周期等作為單位進(jìn)行測(cè)定。第 6頁(yè) 可靠性測(cè)定可靠性測(cè)定 故障率：及單位-1如：地鐵公司低壓配電板可靠性目標(biāo)為 0.01故障/單位/月第 7頁(yè) 可靠性測(cè)定可靠性測(cè)定 故障間平均時(shí)間 （MTBF）= 連續(xù)故障之間時(shí)間長(zhǎng)度平均值= 累計(jì)觀察時(shí)間 累計(jì)故障次數(shù)第 8頁(yè) 可靠性測(cè)定可靠性測(cè)定 平均時(shí)間故障比（MTTF）= 累計(jì)觀察時(shí)間累計(jì)故障次數(shù)第 9頁(yè) 可靠性測(cè)定可靠性測(cè)定 注意：MTBF 和 MTTF 分別適用于可維修設(shè)備（如：直流電動(dòng)機(jī)）和不可維修

3、設(shè)備（如：燈泡）。第 10頁(yè) 故障率、故障率、故障間平均時(shí)間和、故障間平均時(shí)間和MTBFMTBF之間的關(guān)之間的關(guān)系系MTBF = R(t) dt 其中：R(t)0 是時(shí)間 t 的幸存概率，即：可靠性如果故障率為常數(shù)，R(t) = e-t,MTBF = 1/MTBF = 1/上述方程式也適用于 MTTF。第 11頁(yè) 平均停機(jī)時(shí)間（平均停機(jī)時(shí)間（MDT） 停機(jī)時(shí)間：停機(jī)時(shí)間指的是設(shè)備處于非正常運(yùn)行期的時(shí)間總和。停機(jī)時(shí)間在故障事件出現(xiàn)時(shí)開(kāi)始，到維修和功能性檢測(cè)/檢查完成后結(jié)束。 停機(jī)時(shí)間的測(cè)量為平均停機(jī)時(shí)間（MDT）。第 12頁(yè) 平均停機(jī)時(shí)間（平均停機(jī)時(shí)間（MDT） 平均停機(jī)時(shí)間（MDT）不一定完全

4、等于平均維修時(shí)間（MTTR），主要由于： MDT指的是設(shè)備發(fā)生故障后處于非運(yùn)行期之時(shí)間的算術(shù)平均值。由于故障狀態(tài)出現(xiàn)時(shí)不一定馬上明了，因此，MDT開(kāi)始時(shí)間先于維修開(kāi)始時(shí)間。. MTBF 指的是連續(xù)獨(dú)立故障之間時(shí)間的算術(shù)平均值，即：每一獨(dú)立故障的平均設(shè)備運(yùn)行時(shí)間。MTBF 是故障率的倒數(shù)。第 13頁(yè) 可用性可用性 可用性指的是某一設(shè)備或設(shè)施在特定時(shí)刻或特定時(shí)期內(nèi)執(zhí)行所需功能的能力?？捎眯允芸煽啃浴⒖删S護(hù)性和維護(hù)支持等聯(lián)合因素的影響。當(dāng)某一系統(tǒng)能運(yùn)行、所有部件能全面滿足設(shè)計(jì)規(guī)范時(shí)，則被定義為“可用”第 14頁(yè) 可用性可用性 可用性 =MTBFMTBF + MDT 第 15頁(yè) 可用性的定量性測(cè)定可用

5、性的定量性測(cè)定 內(nèi)在可用性（Aj ）：在理想的客戶服務(wù)環(huán)境中、在特定條件下承擔(dān)運(yùn)行作業(yè)（預(yù)防性維護(hù)活動(dòng)不產(chǎn)生服務(wù)延誤）。Aj = MTBFMTBF + MTTR 第 16頁(yè) 可用性的定量性測(cè)定可用性的定量性測(cè)定 運(yùn)行可用性（Ao）：將 Aj 可用性擴(kuò)展至包括MDT延誤。運(yùn)行可用性反映了超出廠商控制范圍之運(yùn)行環(huán)境和組件的真實(shí)情況，如：引發(fā)性故障、無(wú)配件等。（可包括和也可不包括預(yù)防性停機(jī)）。Ao = MTBFMTBF + MDT 第 17頁(yè) 運(yùn)行可用性概況運(yùn)行可用性概況 運(yùn)行可用性的正常程度應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品應(yīng)用而定。例如： 99.99% 可用性指的是在10,000次產(chǎn)品應(yīng)用或服務(wù)要求中，只能出現(xiàn)1次故障

6、。第 18頁(yè) 運(yùn)行可用性概況運(yùn)行可用性概況 例如： 地鐵公司 97 列車車隊(duì)有 7,760 個(gè)車門，每天運(yùn)行 1,139,400 次。根據(jù)99.99%可用性， 每天只允許發(fā)生大約 114 次門故障。 地鐵公司新線 ECS（環(huán)境控制系統(tǒng)）每車站采用了 99.99%可用性設(shè)計(jì)。也就是說(shuō)，如果每天運(yùn)行，每 2.7 年才允許出現(xiàn) 1 次故障。第 19頁(yè) MTBM 和和 MDT 對(duì)運(yùn)行可用性的影響對(duì)運(yùn)行可用性的影響MTBM 影響影響 (正常運(yùn)行期正常運(yùn)行期) MDT 影響影響 (故障停工期故障停工期) 對(duì)對(duì) Ao的影響的影響 考慮事項(xiàng)考慮事項(xiàng) 增加 不變化 增加 可通過(guò)以下方式延長(zhǎng)正常運(yùn)行期： 提高設(shè)計(jì)

7、可靠性； 減少操作錯(cuò)誤次數(shù)； 減少發(fā)現(xiàn)故障次數(shù)； 增加預(yù)防性維護(hù)頻率。 減少 不變化 減少 與上述相反 不變化 增加 減少 下列因素可延長(zhǎng)故障停工期： 維護(hù)人員不合格，導(dǎo)致維修時(shí)間延長(zhǎng)和日后設(shè)備受損； 長(zhǎng)時(shí)間等待零部件和行政批示。 不變化 減少 增加 與上述相反 第 20頁(yè) 問(wèn)題問(wèn)題 前一公式表明了無(wú)效性、故障率和平均停工時(shí)間之間的什么關(guān)系？ _A = 1 - A = MDT1 + MDT MDT 第 21頁(yè) 可靠性數(shù)據(jù)源可靠性數(shù)據(jù)源 設(shè)計(jì)階段RAM 計(jì)劃/ 案例預(yù)測(cè)： 各部件故障間平均時(shí)間（MTBF）； 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有效性； 故障模式影響分析。RAM 論證： 測(cè)試、試運(yùn)行和缺陷責(zé)任期論證。第

8、22頁(yè) 可靠性數(shù)據(jù)源可靠性數(shù)據(jù)源運(yùn)營(yíng)階段 缺陷責(zé)任要求記錄 故障報(bào)告 / 維護(hù)記錄第 23頁(yè) 其它可靠性數(shù)據(jù)源其它可靠性數(shù)據(jù)源 美國(guó) MIL 217 英國(guó)電信 HRD4 RM 咨詢公司 (Abingdon) SRD （UKAEA 英 國(guó)原子能管理局系統(tǒng)可靠消息部）數(shù)據(jù)庫(kù) 法國(guó) PTT、CNET 數(shù)據(jù)庫(kù) RADC 非電子部件手冊(cè) NPRD第 24頁(yè) 可靠性預(yù)測(cè)可靠性預(yù)測(cè) 合同中RAMS設(shè)計(jì)評(píng)估與RAMS目標(biāo)對(duì)比部分 MTBF 估算 壓力測(cè)試； 在無(wú)其它更具體的可靠性資料時(shí)，可根據(jù)美國(guó)MIL-217手冊(cè)中“電子設(shè)備可靠性預(yù)測(cè)”進(jìn)行部件可靠性計(jì)數(shù)預(yù)測(cè)。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了在不同運(yùn)行環(huán)境（接地良好、固定式、移

9、動(dòng)式）中一般部件類型的不同質(zhì)量因素（MIL規(guī)范、非MIL規(guī)范）故障率。第 25頁(yè) 可用性估計(jì)可用性估計(jì) 設(shè)計(jì)可用性估計(jì) 根據(jù)以下方面預(yù)測(cè)系統(tǒng)可用性： 系統(tǒng)設(shè)計(jì)（單一部件的運(yùn)行頻率和故障影響）； 單一組件的故障間平均時(shí)間（MTBF ）第 26頁(yè) 數(shù)據(jù)解釋與可靠性論證數(shù)據(jù)解釋與可靠性論證 設(shè)計(jì)可靠性驗(yàn)證 論證期一般短于設(shè)備壽命。當(dāng)故障取樣規(guī)模較小時(shí)，則要求數(shù)據(jù)性統(tǒng)計(jì)解釋。 恒定故障率恒定故障率 可變故障率可變故障率 少量故障實(shí)例 統(tǒng)計(jì)解釋 數(shù)據(jù)不足 大量故障實(shí)例 采用 = k/T 概率繪圖 第 27頁(yè) 運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)在維修記錄中進(jìn)行檢索： 故障模式； 部件故障頻率； 維修時(shí)間； 維修成本。第 2

10、8頁(yè) 運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)在運(yùn)營(yíng)記錄中進(jìn)行檢索： 事件發(fā)生率； 對(duì)鐵路的影響，包括乘客傷亡和運(yùn)行延遲。第 29頁(yè) 運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)認(rèn)識(shí)運(yùn)營(yíng)數(shù)據(jù)認(rèn)識(shí)運(yùn)行數(shù)據(jù)僅在以下情況下有用： 妥善保存，即：質(zhì)量?jī)?yōu)良，可靠性高 便于檢索操作員數(shù)據(jù)質(zhì)量受以下因素影響： 操作員 管理信息系統(tǒng)切記：GIGO （輸入不良輸出差）第 30頁(yè) 客戶服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)客戶服務(wù)標(biāo)準(zhǔn) 鐵路運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)體現(xiàn)于以下方面： 客戶服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)，包括： 列車準(zhǔn)時(shí) 列車可靠性 保證列車運(yùn)行 AFC 檢票門 / 機(jī)械可靠性 車票可靠性 溫度與通風(fēng) 友善的員工態(tài)度 鐵路整潔 設(shè)備可靠性標(biāo)準(zhǔn)是工程設(shè)計(jì)與維護(hù)對(duì)鐵路運(yùn)行的承諾。第 31頁(yè) 統(tǒng)計(jì)解釋統(tǒng)計(jì)解釋目標(biāo)：故障數(shù)據(jù)不足情況

11、下估計(jì)系統(tǒng)目標(biāo)：故障數(shù)據(jù)不足情況下估計(jì)系統(tǒng)/部件的可信級(jí)部件的可信級(jí)MTBF（故障間平均時(shí)間）（故障間平均時(shí)間） 。應(yīng)用實(shí)例：應(yīng)用實(shí)例：信號(hào)系統(tǒng)故障方法：方法：x2準(zhǔn)規(guī)（Chi-Square）試驗(yàn)詳細(xì)說(shuō)明：詳細(xì)說(shuō)明： 測(cè)定 T （累計(jì)試驗(yàn)小時(shí)數(shù)）和 k （故障次數(shù)） 選定可信級(jí)，設(shè) ? = （ 1- 可信級(jí)） 設(shè) n = 2k+2 （時(shí)間縮短試驗(yàn)的MTBF低限值） x2準(zhǔn)規(guī)表的 ?2 值 特定可信級(jí)的MTBF = 2T/ ?2第 32頁(yè) 客戶服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)客戶服務(wù)標(biāo)準(zhǔn) 香港地鐵與政府之間簽署的運(yùn)營(yíng)協(xié)議規(guī)定了客戶服務(wù)承諾。 客戶服務(wù)承諾分解為設(shè)備可靠性要求第 33頁(yè) 表現(xiàn)管理框架表現(xiàn)管理框架公司安全計(jì)

12、劃財(cái)務(wù)運(yùn)營(yíng)協(xié)議性能要求運(yùn)營(yíng)協(xié)議性能要求(PER)客戶滿意度調(diào)查運(yùn)營(yíng)處戰(zhàn)略、年度目標(biāo)與指標(biāo)運(yùn)營(yíng)處平衡記分牌部門目標(biāo)、指標(biāo)與平衡記分牌系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)(SDT)維護(hù)與維修合同系統(tǒng)性能標(biāo)準(zhǔn)(SPS)客戶服務(wù)目標(biāo) (CST)客戶服務(wù)承諾客戶服務(wù)承諾 (CSP) 客戶服務(wù)承諾分解第 34頁(yè) 系統(tǒng)表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)舉例系統(tǒng)表現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)舉例車站服務(wù)可靠性車站服務(wù)可靠性車站設(shè)備運(yùn)營(yíng)可靠性出票機(jī)98.0%增值機(jī)98.0%檢票門98.5%自動(dòng)扶梯99.2乘客電梯99.0第 35頁(yè) 乘客旅程準(zhǔn)時(shí)、列車準(zhǔn)點(diǎn)與列車可靠性乘客旅程準(zhǔn)時(shí)、列車準(zhǔn)點(diǎn)與列車可靠性乘客旅程準(zhǔn)時(shí)（乘客旅程準(zhǔn)時(shí)（PJOT）模型模型輸入輸入 年度客流量（預(yù)算） 每系統(tǒng)

13、? 5 分鐘延遲目標(biāo)數(shù)/年 （SPS ）各系統(tǒng)參數(shù)各系統(tǒng)參數(shù) 各延遲帶1 事件比例 受每一事件影響的平均列車運(yùn)行時(shí)間延遲合計(jì) 受每次列車運(yùn)行延遲影響的平均乘客人數(shù)（最小值）輸出輸出單程延遲 ? 5 分鐘的乘客行程數(shù)（PJOT）第 36頁(yè) 香港地鐵采用的香港地鐵采用的PJOT（乘客旅程準(zhǔn)時(shí)）公式（乘客旅程準(zhǔn)時(shí)）公式 S=1 - 7 系系統(tǒng)統(tǒng)類類別別 T=3 延延遲遲帶帶 年年度度客客流流量量 可可靠靠性性 (s,t) x 恢恢復(fù)復(fù)時(shí)時(shí)間間 (s,t) x 每每分分鐘鐘受受影影響響的的乘乘客客人人數(shù)數(shù) (s,t) 可可靠靠性性 (s,t) 恢恢復(fù)復(fù)時(shí)時(shí)間間 (s,t) 受受影影響響乘乘客客人人數(shù)數(shù)

14、 (s,t) = 5 分分鐘鐘事事件件數(shù)數(shù)/年年 delayIncidents = 每每次次事事件件引引起起的的列列車車運(yùn)運(yùn)行行延延時(shí)時(shí)平平均均合合計(jì)計(jì) = 每每次次事事件件影影響響的的平平均均乘乘客客人人數(shù)數(shù) PJOT = 第 37頁(yè) 香港地鐵采用的列車準(zhǔn)點(diǎn)（香港地鐵采用的列車準(zhǔn)點(diǎn)（TP）模型）模型輸入輸入 每系統(tǒng) ? 2 分鐘延遲目標(biāo)數(shù)/年（市區(qū)線） 每系統(tǒng) ? 5 分鐘延遲目標(biāo)數(shù)/年（機(jī)場(chǎng)快線）各系統(tǒng)參數(shù)各系統(tǒng)參數(shù) 屬于各延遲帶的事件比例 各延遲帶受每一事件影響的平均列車行程數(shù)輸出輸出列車準(zhǔn)點(diǎn)（TP） 單程受 ? 2 分鐘延遲影響的列車行程數(shù)（市區(qū)線） 單程受 ? 5 分鐘延遲影響的列車

15、行程數(shù)（機(jī)場(chǎng)快線）第 38頁(yè) 香港地鐵采用的列車準(zhǔn)點(diǎn)（香港地鐵采用的列車準(zhǔn)點(diǎn)（TP）公式公式 S=1 - 7 系系統(tǒng)統(tǒng)類類別別 T=3 或或 4 延延遲遲帶帶 可可靠靠性性 (s,t) 受受影影響響列列車車行行程程 (s,t) = 事事件件次次數(shù)數(shù) 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響響的的平平均均列列車車行行程程數(shù)數(shù) TP = 年年度度列列車車行行程程 可可靠靠性性 (s,t) x 每每一一事事件件的的列列車車行行程程數(shù)數(shù) (s,t) 第 39頁(yè) 故障故障 英國(guó)標(biāo)準(zhǔn) BS4779解釋：故障指的是設(shè)備或設(shè)施執(zhí)行所需功能之能力的中斷。 第 40頁(yè) 故障故

16、障 “所需功能”必須清楚定義。 不同的系統(tǒng)有不同的故障定義，如：結(jié)構(gòu)侵蝕與施工方工程 缺陷。 故障可突然發(fā)生，完全失效，如：金屬絲燈泡燒毀；有些故 障屬緩慢的退化過(guò)程，如：墊圈老化。第 41頁(yè) 故障原因何在？故障原因何在？設(shè)計(jì) 規(guī)范中允差太大； 對(duì)環(huán)境認(rèn)識(shí)不夠； 試驗(yàn)不充分，設(shè)計(jì)未經(jīng)驗(yàn)證第 42頁(yè) 故障原因何在？故障原因何在？制造 采用不合規(guī)格的材料作為代用品； 制造、組裝流程不良； 工藝不良； 質(zhì)量控制不良。第 43頁(yè) 故障原因何在？故障原因何在？運(yùn)行 人機(jī)工效不良； 運(yùn)行環(huán)境惡劣； 超過(guò)運(yùn)行壽命。第 44頁(yè) 常見(jiàn)故障原因常見(jiàn)故障原因盆形分布磨合期有用壽命磨損總體曲線總體曲線隨機(jī)故障早期故障

17、疲勞故障時(shí)間時(shí)間故障率故障率第 45頁(yè) 常見(jiàn)故障原因常見(jiàn)故障原因早期故障 一般與工藝有關(guān)香港地鐵經(jīng)歷的早期故障舉例： 車廂和設(shè)備箱內(nèi)漏水； 架空線路固定螺栓固定不牢或松動(dòng)； 軟件故障或錯(cuò)誤。早期故障前瞻性措施： 驗(yàn)收試驗(yàn)、測(cè)試和試運(yùn)行。第 46頁(yè) 常見(jiàn)故障原因常見(jiàn)故障原因隨機(jī)故障 經(jīng)常發(fā)生、難以把握規(guī)律的趨勢(shì)香港地鐵經(jīng)歷的隨機(jī)故障舉例：機(jī)電設(shè)備。隨機(jī)故障O&M 措施：預(yù)防性檢查；故障維修。第 47頁(yè) 常見(jiàn)故障原因常見(jiàn)故障原因疲勞故障 一般與土建工程、機(jī)械疲勞相關(guān)香港地鐵經(jīng)歷的疲勞故障舉例：隧道氯化；道岔機(jī)機(jī)體老化。疲勞故障O&M 措施：全數(shù)置換。第 48頁(yè) 共態(tài)模式故障共態(tài)模式故障 定義：由于相關(guān)性導(dǎo)致兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立通道同時(shí)發(fā)生故障狀態(tài)、致使系統(tǒng)無(wú)法執(zhí)行其預(yù)定功能的事件結(jié)果。 典型原因：常見(jiàn)電源及軟件故障。 典型范例：雙電源供電，不間斷電源（UPS）連接于同一配電盤上。第 49頁(yè) 人為因素人為因素 在復(fù)雜系統(tǒng)中某種程度的人機(jī)互動(dòng)會(huì)產(chǎn)生故障。 人為因素的兩大主要方面：人機(jī)環(huán)境研究