維修性測試性與可用性

1、維修性測試性與可用性維修性測試性與可用性綱要一、維修性基本概念二、可用性基本概念三、測試性基本概念四、維修性設計與分析1.維修性2.維修種類3.產品可靠性維修性相關的時間概念4.維修性函數(shù)5.常用的維修時間分布6.定性定量要求一、一、維修性基本概念1.維修性 在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，按規(guī)定的程序和方法進行維修時，保持或恢復到規(guī)定狀態(tài)的能力。概率表示為維修度。 維修與維修性 維修是產品發(fā)生故障后為保持和恢復到規(guī)定狀態(tài)所進行的全部活動維修性是產品一種設計特性，是產品質量的一種固有屬性。一、一、維修性基本概念2.維修種類2.1預防性維修 通過檢查、檢測和消除故障征兆，使產品保持在規(guī)定狀態(tài)所進行

2、的全部活動，包括預先維修、定時維修、視情維修、故障檢查。通過操作人員監(jiān)控、使用檢查、功能檢查、定時拆修。一、一、維修性基本概念2.2修復性維修 產品故障后使其恢復到規(guī)定狀態(tài)所進行的全部活動，包括故障隔離、分解、更換、組裝、調校和檢測等。也稱修理。主要包括以下幾種活動：（1）故障識別。即識別故障的活動。（2）故障定位。即按照維修約定級確定產品的故障單元所進行的活動。例如某種電路板是維修約定級，則確定故障出在哪塊電路板就是故障定位。（3）故障隔離。即把故障部分確定到必須進行修理范圍的過程。（4）故障診斷。即為故障識別、定位、隔離和確定故障原因所進行的工作。（5）故障修復。即故障定位后，為恢復故障產

3、品執(zhí)行規(guī)定功能的能力所進行的工作。如分解、更換、再裝，及使產品性能進入規(guī)定的適用于使用狀態(tài)的調校操作。（6）功能核查。即故障排除后，為核查產品已恢復執(zhí)行規(guī)定功能的能力所進行的工作。一、一、維修性基本概念3.產品可靠性維修性相關的時間概念一、一、維修性基本概念時間不在編時間在編時間能工作時間不能工作時間不工作時間待命時間反應時間任務時間維修時間改進時間延誤時間修復性維修時間預防性維修時間保障資源延誤時間管理延誤時間在執(zhí)行任務期間的功能恢復時間4.維修性函數(shù) 維修度M(t)一、一、維修性基本概念5.常用的維修時間分布n維修時間是一個隨機變量，它的分布一般為指數(shù)分布、對數(shù)分布和正態(tài)分布。n對于故障簡

4、單、單一產品的維修活動或基本維修作業(yè)的維修時間比較固定，一般是隨一散布中心呈對稱分布，時間特長與特短的較少，其分布規(guī)律一般符合正態(tài)分布（如圖a所示）。典型的就是拆卸或替換某個零部件。一、一、維修性基本概念 指數(shù)分布（如圖b所示）表示維修率為常數(shù)，一般適用于大系統(tǒng)中的維修任務，大系統(tǒng)的維修率一般都是恒定的。完成維修的時間與以前的維修經(jīng)歷無關，如經(jīng)短時間調整或迅速換件即可修復的產品適用于指數(shù)分布。 對數(shù)分布（如圖c所示）適用于復雜產品和系統(tǒng)的維修時間分布，大多數(shù)維修性工程手冊就是運用對數(shù)分布來進行維修性論述的。這是因為一些維修工作可能會由于其他問題的發(fā)現(xiàn)，導致工作的完成需要比預期更長的時間，同時工

5、作也會因不同的修理者而帶來維修時間的差異。對數(shù)分布適用于描述各種復雜系統(tǒng)的維修時間。6.維修性的定性定量要求6.1維修性定性要求維修性的定性要求一般包括以下內容：（1） 良好的可達性；（2）提高標準化和互換性程度；（3）具有完善的防差錯措施及識別標識；（4）保證維修安全；（5）良好的測試性；（6）符合維修的人素工程要求；等等一、一、維修性基本概念6.維修性的定性定量要求6.2維修性定量要求(1)平均修復時間MTTR或Mct ：排除故障所需實際時間的平均值。n排除故障的實際時間包括準備、檢測診斷、換件、調校、檢驗等時間，有的還包括故障件的修復。MTTR不包括由于管理或后勤供應等原因的延誤時間 n

6、實際工作中使用其觀測值，即每次修復時間的總和與修復次數(shù)n之比： 一、一、維修性基本概念niictntM1(2)最大修復時間一、一、維修性基本概念ctMmax(3)修復時間中值一、一、維修性基本概念ctM(4)預防性維修時間一、一、維修性基本概念ptM1.可用性2.可用性參數(shù)3.系統(tǒng)效能二、二、可用性基本概念1.可用性 產品在任意時刻需要和開始執(zhí)行任務時，處于可工作或可使用的程度?？捎眯缘母怕识攘糠Q為可用度?？捎眯允钱a品可靠性、維修性和維修保障的綜合反映。 產品可用度實際上是產品能工作時間和產品能工作時間與不能工作時間總和之比。即 二、二、可用性基本概念不能工作時間能工作時間能工作時間A442.

7、可用性參數(shù)a.固有可用度二、二、可用性基本概念iA2.可用性參數(shù)b.可達可用度二、二、可用性基本概念aA 和 的最大差別是可達可用度要考慮預防性和計劃性維修活動。 aAiA2.可用性參數(shù)c.使用可用度 與能工作時間和不能工作時間有關的一種可用性參數(shù)。其一種度量方法為：產品的能工作時間與能工作時間、不能工作時間的和之比。使用可用度反映了產品的真實使用環(huán)境，是顧客最直接的感受。 二、二、可用性基本概念oA 提高產品的固有可用度既可以通過提高產品的可靠性水平，即增大MTBF，也可以通過提高維修性水平，即減少MTTR來實現(xiàn)。提高產品的使用可用度，一方面要努力提高產品的固有可用度，另一方面要努力提高產品

8、的維修保障水平，盡量減少各種影響及時維修的延誤時間等。 3.系統(tǒng)效能 系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內滿足一組特定任務要求的程度。它與可用性、任務成功性和固有能力有關。 二、二、可用性基本概念1.測試性2.測試性定性定量要求3.測試性設計與分析一、一、測試性基本概念1.測試性 測試性是指產品能及時并準確地確定其狀態(tài)（可工作、不可工作或性能下降）并隔離其內部故障的一種能力。 測試性作為產品的一種固有屬性，是一種設計特性，是產品便于監(jiān)控其工作狀況和易于檢查及測試的特性。其主要表現(xiàn)為：（1）自檢功能強。系統(tǒng)本身具有專用或兼用的自檢硬件和軟件，能自動檢測產品工作狀況，可檢測與隔離故障，且檢測率、隔離率

9、高，可故障指示與報警且虛警率低。（2）檢查測試方便。具有良好的人機接口，方便使用維修人員檢查與測試，可自動記錄、存儲及可查詢故障信息，故障顯示清晰明確和易于理解，可按需檢查系統(tǒng)各部分并隔離故障。三、三、測試性基本概念（3）便于使用外部測試設備進行檢查測試。與自動測試設備或通用儀器的接口簡單、兼容性好，專用測試設備少，設有足夠的測試點和檢查通道。 測試性、可靠性與維修性三者的關系十分密切，因為具有良好測試性的產品將改善其維修性，直接減少故障檢測及隔離時間，進而減少維修時間；任何不能被檢測出的故障狀態(tài)的存在將直接影響產品的可靠性。測試性好的產品可及時檢測出故障，排除故障，進而提高產品的可用性。 2

10、.測試性定性定量要求a.測試性定性要求 測試性應在盡可能少地增加硬件和軟件的基礎上，以最少的費用使產品獲得所需的測試能力，以實現(xiàn)檢測診斷簡單、迅速、準確。主要要求是：（1）合理劃分產品的單元。根據(jù)不同維修級別的要求，把產品劃分為易于檢測和更換的單元。如現(xiàn)場可更換單元（LRU）、維修車間可更換單元（SRU）；（2）合理設置測試點。根據(jù)不同維修級別的維修需要，在產品內、外設置必要且充分的測試點；（3）合理選擇測試的方式和方法。根據(jù)產品功能、結構和使用、維修需要，在與費用權衡基礎上，正確確定測試方案，選擇自動、半自動、人工測試、機內、機外測試設備等，并使產品各種測試有最好的配合；（4）兼容性。在滿足

11、測試能力要求的前提下，盡可能選用標準化的、通用的測試設備和附件，優(yōu)先選用相似產品的測試設備。三、三、測試性基本概念2.測試性定性定量要求b.測試性定量要求故障檢測率三、三、測試性基本概念FDr故障隔離率三、三、測試性基本概念FIr故障虛警率三、三、測試性基本概念FAr3.測試性設計與分析a.測試方案b.測試性分配與預計c.測試性定性設計n硬件設計中的一般測試性考慮。例如，在設計產品時合理地劃分功能和結構單元，最好每個功能劃分在一個模塊單元里，將結構單元劃分為LRU和SRU或更小的組件，以便于在不同的場合進行故障檢測與隔離。又如，應優(yōu)先選用便于測試且故障模式已有充分描述的集成電路或組件。n被測裝

12、置與測試設備的兼容性。要盡可能利用現(xiàn)有的自動監(jiān)測和外部測試設備。合理地選擇與確定被測試裝置的測試點的數(shù)量與位置，既要能滿足故障檢測隔離的要求，又能迅速連接外部測試設備。n產品固有測試性設計與分析同維修性設計與分析密切相關，因此可以將兩者結合進行。制定并實施產品測試性設計準則是提高測試性水平的重要途徑。在產品研制開發(fā)時應根據(jù)測試性的要求，通過與相似產品的分析和比較，同時參考有關標準和手冊，制定具體產品的測試性設計準則。設計人員根據(jù)設計準則的規(guī)定，把測試性綜合設計到產品中。三、三、測試性基本概念d.測試點的選擇與配置 測試點選擇與配置的一般原則：（1）測試點選擇應從系統(tǒng)級到SRU級。測試點選配應盡

13、量適應原位檢測的需要。在產品的內部還應配備適當數(shù)量供維修使用的測試點。（2）應在滿足故障檢測隔離要求的條件下，使測試點盡可能地少。當測試點的設置受限制時，應優(yōu)先配置其故障會影響安全和任務成功的單元的測試點、故障率高的單元的測試點。就故障檢測與隔離相比，應優(yōu)先配置檢測用測試點。（3）測試點中要有作為測量信號參考基準的公共點（如設備的地線）。（4）高電壓大電流的測試點應與低電平信號隔開，并符合安全要求。（5）測試點布置要便于檢測。盡可能集中或分區(qū)集中，且可達性要好。其排列要有利于進行邏輯的、順序的測試。測試點切忌設置在易損壞的部位。1.維修性分析的目的2.維修性分配與預計3.維修性分析4.維修性設

14、計需考慮的因素5.維修性設計準則6.維修策略四、四、維修性設計與分析1.維修性分析的目的n一是對產品開發(fā)過程的不同階段進行推測，以評價產品設計是否能滿足規(guī)定的維修性定量要求，并為比較和優(yōu)選產品的設計方案提供依據(jù)；二是發(fā)現(xiàn)和確定產品在維修性設計方面存在的薄弱環(huán)節(jié)，并提出預防和改進維修性的措施；三是通過分析確定維修所需要的關鍵保障資源，為保障性決策提供依據(jù)。n產品的維修性分析的結果是進行維修性設計的重要依據(jù)，但它不能直接影響產品的維修性。要提高產品的維修性并滿足規(guī)定的維修性定量要求，必須通過維修性設計（即從設計上采取改進影響維修性的薄弱環(huán)節(jié)，盡量減少維修時間的措施）才能實現(xiàn)。 四、四、維修性設計與

15、分析2.維修性分配與預計3.維修性分析 a.維修工作分析 b.預防性維修分析 c.修復性維修分析4.維修性設計需考慮的因素（1）標準化 選用兼容和匹配的零部件，減少系統(tǒng)中不同規(guī)格的零部件，這些都可以減少庫存。（2）模塊化 選用尺寸、形狀上都有標準的模塊單元，這將利于進行統(tǒng)一裝配和拆卸工作。（3）功能集成 將一個產品的所有必需組件進行集成處理。（4）互換性 控制尺寸和公差，備用零件可以立即替換發(fā)生故障的零件，同一個零件可以用于其他單元。四、四、維修性設計與分析（5）可達性 有足夠的空間給維修人員來妥善完成任務，所有的部件都是可達的，每一個零件都應該很容易拿到和替換，為了取到故障零件不需要移動好的

16、零件。（6）故障提醒 當某單元發(fā)生故障，應該有一個方式去提醒操作人員，這包括報警器、儀器面板、光和聲音。（7）故障隔離 可以追溯故障，這也是所有維修工作中最耗時的事情，這個問題可以通過預防性維修措施、機內測試裝置、零件簡化設計和請有經(jīng)驗的工作人員來解決。（8）識別 對所有組件有一套獨特的識別方法，有記錄修復性維修和預防性維修的方法。在優(yōu)化維修性和可用性策略方面，還應考慮：（1）修復時間：通過訓練有素的技術人員、設計的簡化、合適的工具和維修設施以及可替換部件，來減少不能工作時間。（2）技術人員：訓練有素的技術人員是技術實施的必需。（3）冗余設計：大而復雜的系統(tǒng)會從并聯(lián)組件和子系統(tǒng)中獲得益處。5.

17、維修性設計準則a.簡化設計（1）簡化產品的功能。產品的功能多樣化，是導致設計與操作復雜化的根源。因此，應在滿足使用要求的前提下，去掉不必要的功能。（2）合并產品功能。把產品中相同或相似的功能結合在一起執(zhí)行。比如，把執(zhí)行相似功能的硬件適當?shù)丶性谝黄?，以便使用維修人員“一次辦幾件事”。再就是把幾種功能結合在一個產品上或集中控制，實現(xiàn)“一物多用”。（3）盡量減少零件的品種和數(shù)量。減少零件數(shù)量可以達到簡化的目的，減少零件的種類可以大大降低維修保障的費用。四、四、維修性設計與分析5.維修性設計準則b.可達性設計（1）統(tǒng)籌安排、合理布局。故障率高、維修空間需要大的部件盡量安排在系統(tǒng)的外部或容易接近的部位

18、；（2）為避免各部分維修時交叉作業(yè)(特別是機械、電氣、液壓系統(tǒng)維修中的互相交叉)與干擾，可用專艙、專柜或其他適宜的形式布局；（3）盡量做到檢查或維修任一部分時，不拆卸、不移動或少拆卸、少移動其他部分；（4）產品各部分(特別是易損件和常用件)的拆裝要簡便，拆裝時零部件進出的路線最好是直線或平緩的曲線；不要使拆下的產品拐著彎或顛倒后再移出；（5）產品的檢查點、測試點、檢查窗、潤滑孔、添加口及燃油、液壓、氣動等系統(tǒng)的維修點，都應布局在便于接近的位置上；（6）需要維修和拆裝的機件，其周圍要有足夠的空間，以便進行測試或拆裝。如螺栓螺母的安排應留扳手余隙。四、四、維修性設計與分析5.維修性設計準則 c.標

19、準化、通用化和模塊化設計 d.防差錯措施及識別標志（1）設計產品時，外形相近而功能不同的零件、重要連接部件和安裝時容易發(fā)生差錯的零部件，應從結構上加以區(qū)別或有明顯的識別標記。例如：只允許一個方向插入的插頭或元器件，可采取加定位銷，使各插腳粗細不一或不對稱等辦法，防止插錯。（2）產品上應有必要的防止差錯、提高維修效率的標記。（3）產品上與其他有關設備連接的接頭、插頭和檢測點均應標明名稱或用途及必要的數(shù)據(jù)等。（4）需要進行保養(yǎng)的部位應設置永久性標記，必要時應設置標牌。例如：注油嘴、孔應用與底色不同的紅色或灰色顯示。（5）對可能發(fā)生操作差錯的裝置應有操作順序號碼等標記。（6）對間隙較小、周圍設備或機

20、件較多且安裝定位困難的組合部件、零部件等應有安裝位置的標記(如：刻線、箭頭等)。（7）標記應根據(jù)產品的特點、使用維修的需要，按照有關標準的規(guī)定以文字、數(shù)據(jù)、顏色、形象圖案、符號或數(shù)碼等表示。標記在產品使用、存放和運輸條件下都必須經(jīng)久保存。（8）標記的大小和位置要適當，鮮明醒目，容易看到和辨認。如標牌統(tǒng)一放在有關控制器與顯示器的上方，以便于看讀。 四、四、維修性設計與分析5.維修性設計準則 e.維修安全設計（1）設計產品時，應保證貯存、運輸和維修時的安全。為此，要根據(jù)相似產品的使用維修經(jīng)驗和產品的結構特點，采用事故樹等手段進行分析，并在結構上采取相應措施，從根本上防止貯存、運輸和維修中的事故。（

21、2）在可能發(fā)生危險的部位上，應提供醒目的標記、警告燈、聲響警告等輔助手段。（3）嚴重危及安全的部分應有自動防護措施。不要將損壞后容易發(fā)生嚴重后果的零部件布局在易被損壞的(例如外表)位置。（4）凡與安裝、操作、維修安全有關的地方，都應在技術文件資料中提出注意事項。（5）對于盛裝高壓氣體、彈簧、帶有高電壓等儲有很大能量且維修時需要拆卸的裝置，應設有備用釋放能量的結構和安全可靠的拆裝設備、工具，保證拆裝安全。四、四、維修性設計與分析5.維修性設計準則 f.維修中人素工程設計（1）設計產品時應按照使用和維修時人員所處的位置與使用工具的狀態(tài)，并根據(jù)人體的量度，提供適當?shù)牟僮骺臻g，使維修人員有個比較合理的

22、姿態(tài)，盡量避免以跪、臥、蹲、趴等容易疲勞或致傷的姿勢進行操作。（2）噪聲不允許超過規(guī)定標準。如難以避免，對維修人員應有保護措施。（3）對維修部位應提供適當?shù)淖匀换蛉斯さ恼彰鳁l件。（4）應采取積極措施，減少振動，避免維修人員在超過標準規(guī)定的振動條件下工作。（5）設計時，應考慮維修操作中舉起、推拉、提起及轉動零部件時人的體力限度。（6）設計時應考慮使維修人員的工作負荷和難度適當，以保證維修人員的持續(xù)工作能力、維修質量和效率。四、四、維修性設計與分析5.維修性設計準則g.其它通用維修性設計準則 （1）為減少維修造成的停用時間，可以采用： 無維修設計； 標準的和經(jīng)認證的設計和零部件； 簡單、可靠和耐久

23、的設計和零部件； 減輕故障后果的故障保險機構； 允許產品在壽命期使用和磨損的“按最壞情況”進行設計的技術和容限。（2）為減少維修停用時間，可以通過設計使下列工作迅速可靠： 預測或檢測故障或性能退化； 受影響的組件、機柜或單元的故障定位； 隔離到某個可更換或可修復的模件或零件； 通過更換、調整或修復排出故障； 識別零件、測試點及連接點。四、四、維修性設計與分析（3）為減少維修費用，可通過設計減少： 對人員和設備的危害； 全套專用維修工具； 備件和材料的消耗和費用 不必要的維修； 人員的技能要求。（4）為降低維修的復雜程度，可以采用下列設計： 系統(tǒng)、設備和設施的兼容性； 設計、零件及術語的標準化； 相似零件、材料和備件的互換性； 最少的維修工具、附件及設備； 適當?shù)目蛇_性、工作空間和工作通道。（5）為降低維修人員要求，可采用下列設計： 合理有序的職能和工作分配； 方便的搬運、機動性、運輸性及儲存性； 最少的人數(shù)和維修工種； 簡單而有效的維修規(guī)程。6.維修策略a.以可靠性為中心的維修（RCM）n以可靠性為中心的維修分析是按照以最小的維修資源消耗保持產品固有可靠性和安全性的原則，應用邏輯決斷的方法確定裝備預防性維修要求的過程。預防性維修要求一般包括：需進行預防性維修的產品、預