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维修管理培训第5章 训练主任 技术 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 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 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 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 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 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 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 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 和不可维修设备 如 灯泡 故障率 故障间平均时间和MTBF之间的关系 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 上述方程式也适用于MTTF 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 平均停机时间 MDT 平均停机时间 MDT 不一定完全等于平均维修时间 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 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 可用性 可用性 可用性的定量性测定 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 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 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 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 MTBM和MDT对运行可用性的影响 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 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 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 其它可靠性数据源 美国MIL217英国电信HRD4RM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 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 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 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 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 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 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 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 统计解释 目标 故障数据不足情况下估计系统 部件的可信级MTBF 故障间平均时间 应用实例 信号系统故障方法 x2准规 Chi Square 试验详细说明 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 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 表现管理框架 系统表现标准举例 车站服务可靠性 乘客旅程准时 列车准点与列车可靠性 乘客旅程准时 PJOT 模型输入年度客流量 预算 每系统 5分钟延迟目标数 年 SPS 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 输出单程延迟 5分钟的乘客行程数 PJOT 香港地铁采用的PJOT 乘客旅程准时 公式 香港地铁采用的列车准点 TP 模型 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行程数 机场快线 香港地铁采用的列车准点 TP 公式 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 故障 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 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 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 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 常见故障原因 浴盆形分布 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 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 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 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 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 人为错误模型 人机环境研究 操作员 流程接口 色彩编排 警告系统 工作环境 照明 噪声 人机环境研究举例 运营控制中