以可靠性为中心的维修软件分析设计

1、以可靠性为中心的维修（RCM ）软件分析设计摘要随着RCM在国际上的推广和应用，其理论和方法的研究逐渐受到人们的重 视。本文从RCM的定义和基本思路出发，概述了其发展过程，并从七个方面介 绍了 RCM的发展动态。最后介绍了 RCM在我国的应用现状，并就RCM的下一 步研究方向进行了讨论。关键词：RCM ；故障后果；综述1引言以可靠性为中心的维修”译自英文Reliability Centered Maintenance”， 简称“RCM”。它是目前国际上流行的、用以确定设备预防性维修工作、优化维 修制度的一种系统工程方法，也是发达国家军队及工业部门制定军用装备和设备 预防性维修大纲的首选方法。随

2、着RCM技术的发展，在不同领域其定义也不同， 但最主要、最基本的定义仍属John Moubray教授的定义：RCM是确定有形资产 在其使用背景下维修需求的一种过程。美军通过在80年代推行“以可靠性为中心的维修” （RCM）维修改革，使其装备保 持了较高的完好率。美军所作的工作在1991年的海湾战争和1999年轰炸科索沃 的战斗中得到了回报。据统计，海湾战争中，多国部队总共进行了 38天空袭， 每天出动飞机2600架次，飞机的完好率保持在85%以上。在科索沃战争中，北 约进行了 77天空袭，参战飞机1200余架，先后共出动38000多架次。英国、日 本等国家通过应用RCM分析技术为其设备制定维修

3、策略，避免了 “多维修、多 保养、多多益善”和“故障后再维修”的传统维修思想的影响，使维修工作更具 科学性。实践证明：如果RCM被正确运用到现行的维修系统中，在保证生产安 全性和资产可靠性的条件下，可将日常维修工作量降低40%至70%，大大提高了 资产的使用效率。由此可见，RCM作为一种分析方法，它表现出来的特点已引起各国对它的重视， 主要集中在理论研究和应用方面。本文通过对以可靠性为中心的维修（RCM）的 发展过程分析，结合97年版的RCMII，从理论和应用的角度综述了 RCM的 发展动态。2 RCM发展历程RCM技术在60年代末起源于美国航空界，首次应用RCM制定维修大纲的是波 音747飞

4、机。70年代中期，RCM引起美国军方的重视，美国防部明确命令在全 军推广以可靠性为中心的维修（RCM）。70年代后期RCM开始在美国陆、海、 空三军装备上获得广泛应用。到80年代中期，美国陆、海、空三军分别就RCM 的应用颁布了标准和规范。例如：1985年2月美空军颁布的MIL-STD-1843, 1985 年7月美陆军颁布的AMCP7502，1986年1月美海军颁布的MILSTD2173 等都是关于RCM应用的指导性标准或文件。美国国防部指令和后勤保障分析标 准中，也明确把RCM分析作为制定预防性维修大纲的方法。为了更好的应用 RCM，美三军除制定明确的指令和标准外，还制定了各自的RCM工作

5、规划。其 中美陆航88-92年的RCM工作规划简要内容包括：审查修订大修规划：按RCM 原理对现有大修规程进行审定，首批审定40个，然后对其余规程进行审定; 应 用RCM制订现役飞行维修大纲及维修计划，包括进行故障模式、影响及危害度 分析；确定维修项目、方式、修理间隔、要求等。现役主要机型（AH-64, UH-60， CH47D，OH-58）均在应用之列；应用RCM制订在研飞机（LHX）维修大纲及 维修计划；研究、改进RCM有关方法：包括研制故障模式、影响及危害度分 析（FMECA）自动化软件；改进RCM决断逻辑，改进“机体状况评价”、“飞 机腐蚀分析评价”的技术和设备等；更新技术文件，组织R

6、CM培训；建立 和扩大RCM数据库，加强RCM数据的利用等。结合RCM推广应用的成果，美国陆军实施了多方面的维修改革。首先是改革陆 军战斗车辆（坦克、装甲车辆）的送厂大修规定，改变过去的定程修理规定，实 行类似于陆航飞机视情送修的办法。美陆军规程（AR750-1）陆军装备维修原 则与方针政策（1978年版）中明确规定：选送“战斗车辆进厂大修的规则只 应基于车辆状况，行驶里程不作为确定送修的因素”；“选送的规则应以根据 RCM原则确定的因素为依据”。从美军1977年到1982年实际调查情况看，采 用视情送修，比原来定程大修减少送修车辆70%左右，大修费节约是可观的。陆 军维修改革的其它途径还有：

7、采用RCM分析方法审查日常维护保养规定，使维 修项目、时间间隔趋于合理，以节约维修人力物力；按RCM原理对大修规程进 行修订，改变过去大拆大卸的做法，只进行必需项目、必要深度的修理。目前美 军几乎所有重要的军事装备（包括现役与新研装备）的预防性维修大纲都是应用 RCM方法制订的。RCM不仅被军事领域所重视，而且在商界也具有广泛的应用。进入90年代后， RCM逐渐在工业发达国家兴起并应用于生产设备的维修管理。1991年英国 Aladon维修咨询有限公司的创始人John Moubray在多年实践RCM的基础上出 版了系统阐述RCM的专著以可靠性为中心的维修。目前美国、英国、日本 等国的很多大中型企

8、业都在采用这项技术制定其生产设备的维修策略。其中英国 Aladon维修咨询有限公司，从90年代开始就为40多个国家的1200多家大中型 企业成功地进行过RCM的咨询、培训和推广应用工作。据统计，这些企业中大 约25%的高级管理人员受到了 RCM初级培训，约10%的企业至少在一个工厂的 所有设备上应用了 RCM，65%的企业对其所属的部分设备进行过审查，大部分企 业计划继续应用RCM来分析其绝大部分的设备。3当前RCM发展动态3.1应用范围逐渐扩大RCM最初应用于飞机及其航空设备，后应用于军用系统与设备，现已广泛用于 其它各个行业，如核电企业、电力公司、汽车制造厂等，逐渐扩展到企业的生产 设备与

9、民用设施。为了更准确地反映RCM的应用对象与范围，RCMII把RCM 定义为：确定有形资产在其使用背景下维修需求的一种过程。从其定义可以看出 RCM的适用对象为有形资产（phsical assets），而不仅仅是传统RCM规定的大 型复杂系统或设备。这里有形资产主要是相对于无形资产（资金或软件）而言， 它可以是军用装备、生产设备，也可以是民用设施。这样的定义使RCM的适用 范围大大扩展。从RCMII（97年版）公布的Aladon公司已推广应用RCM的 行业清单中可以看出：目前的RCM应用领域已涵盖了航空、武器系统、核设施、 铁路、石油化工、生产制造、甚至大众房产等各行各业。3.2用7个基本问题

10、概括RCM分析过程1994年，美军采办政策改革后，美国三军的RCM标准被废止或不再具有强 制性，而民用企业领域存在多种RCM版本，承包商使用哪些标准才能代表真正 意义上的RCM过程？ 1999年国际汽车工程师协会（SAE）颁布的RCM标准以 可靠性为中心的维修过程的评审准则（SAE JA1011）给出了正确的RCM过程 应遵循的准则，如果某个大纲制定过程满足这些准则，那么这个过程就可以被称 为“RCM过程”。反之，则不能称之为“RCM过程”。按照SAE JA1011第五 章的规定，只有保证按顺序回答了标准中所规定的七个问题的过程，才能称之为 RCM过程。（1）功能：在具体使用条件下，设备的功能

11、标准是什么？（2）故障模式：什么情况下设备无法实现其功能？（3）故障原因：引起各功能故障的原因是什么？（4）故障影响：各故障发生时，会出现什么情况？（5）故障后果：各故障在什么情况下至关重要？（6）主动故障预防：做什么工作才能预防各故障？（7）非主动故障预防：找不到适当的主动故障预防措施应怎么办？回答上述七个问题，必须对设备的功能、功能故障、故障原因及影响有清楚明确 的定义，通过“故障模式及影响分析（FMEA）”对设备进行故障审核，列出其 所有的功能及其故障模式和影响，并对故障后果进行分类评估，然后根据故障后 果的严重程度，对每一故障式做出“是采取预防性措施、还是不采取预防性措施 待其发生故障

12、后再进行修复的”决策。此外，还应明确如果采取预防性措施，应 选择哪种办法。RCM分析中对故障后果的评估分类和预防办法的选择是依据逻 辑决断图进行的。3.3对安全与环境性后果更加重视RCM认为：故障后果的严重程度影响着我们采取预防性维修工作的决策。 即如果故障有严重后果，就应尽全力设法防止其发生。反之除了日常的清洁和润 滑外，可以不采取任何预防措施。RCM过程把故障后果分成下列4类：（1）隐蔽性故障后果。隐蔽性故障没有直接的影响，但它有可能导致严重 的、经常是灾难性的多重故障后果；（2）安全性和环境性后果。如果故障会造成人员伤亡，就具有安全性后果； 如果由于故障导致企业违反了行业、地方、国家或国

13、际的环境标准，则故障具有 环境性后果；（3）使用性后果。如果故障影响生产（产量、产品质量、售后服务或除直 接维修费用以外的运行费用），就认为具有使用性后果;（4）非使用性后果。划分到这一类里的是明显功能故障，它们既不影响安 全也不影响生产，它只涉及直接维修费用。环境性后果已成为预防性维修决策的重要因素之一。将环境性后果引入RCM决 策过程是RCMII的重要贡献，也是RCMII与其它RCM版本最显著的区别。3.4预防性维修工作的分类更加科学RCMII把预防性维修工作定义为预防故障后果而不仅仅是故障本身的一种维修 工作，这样的定义使预防性维修的范畴大大扩展。这样划分后RCMII把预防性 维修分为两

14、大类，即：3.4.1主动性工作为了防止产品达到故障状态，而在故障发生前所采取的工作。它们包括传统 的预计性维修和预防性维修，包括：定期恢复、定期报废和视情维修等；（1）定期恢复与定期报废。定期恢复要求按一个特定的工龄期限或在工龄期限 之前，重新加工一部件或翻修一组件，而不管当时其状态如果。与此相同，定期 报废工作要求按一个特定的工龄期限或在工龄期限之前报废，也不顾其状态；（2）视情维修。视情维修是通过监控掌握装备的状况，对其可能发生功能故障 的项目进行必要的预防维修。视情维修适用于耗损故障初期有明显劣化症侯的装 备，但需要适当的检测手段，如功能检测和先进的技术等。3.4.2非主动性工作当不可能

15、选择有效的主动性工作时，选择非主动性对策处理故障后的状态， 它包括故障检查、重新设计和故障后修理。（1）故障检查。在RCMII中故障检查工作是指定期地检查隐蔽功能以确定 其是否已经发生故障，从预防故障的时机上讲，它是在隐蔽功能发生故障发生后 为防止多重故障的后果而进行的一项检查工作。故障检查工作需要定期地检查隐 蔽功能以确定其是否故障（这里基于状态的工作是检查是否已发生故障）；（2）重新设计。重新设计需改变系统的固有能力，它包括硬件的改型和使 用操作程序的变化两个方面；（3）无预定维修。如其名称所指，这种对策对所研究的故障模式不需进行 预计或预防，因此只是简单地允许这些故障发生并进行修理，这种

16、对策也称为故 障后修理。3.5对RCM逻辑决断图进行改进MILRCMII的逻辑决断图的基本流程与传统的RCM逻辑断决断图（MSG-3,STD1843, GJB1378）相比，有了一定的改进，主要体现在以下几点：（1）增加了对环境问题的考虑，把隐蔽性后果与其它后果并列使故障后果 有四个分支，即隐蔽性故障后果、安全性和环境性后果、使用性后果和非使用性 后果；（2）使用“技术可行性”和“值得做”，代替传统的决断准则用语“适用 性”与有效性。因为RCMII的提出者认为后两个术语的使用方式在维修领域不 为人们所熟悉，需要经常做大量的解释；（3）图中增加了各项具体工作的“技术可行性”和“值得做”的详细准则

17、;（4）图中未单独把保养/润滑列为一项预防性维修工作，但RCMII要求对集 中润滑系统作完整的RCM分析，把各独立的润滑点看作是单独的故障模式。（5）把故障检查看作是非主动性工作，排在各项主动性工作之后，而在传 统的决断图中故障检查工作排在了定期恢复、定期报废等主动性工作之前。3.6 注重RCM实施过程的管理尽管RCM的应用属于技术层面的问题，但它产生的结果对装备的使用以及维修 制度产生直接的影响，没有决策部门的支持参与，RCM的推广应用不可能取得 理想的结果。当前在RCM的实施过程中比较注重加强管理，具体表现在：3.6.1 成立RCM指导小组RCM指导小组由熟悉并能对装（设）备维修制度运行产

18、生影响的有关领导、熟 悉RCM原理与分析过程的专家和熟悉装（设）备结构与维修的人员共同组成。 主要负责RCM分析的管理与协调工作；负责RCM技术推广、人员培训，对装（设） 备RCM分析小组给予技术支持。3.6.2组织RCM培训培训是投资回报率最高的一项工作，目的是在尽可能短的时间内把专家的经验传 给别人。通过对RCM相关人员的培训使他们增强对RCM的认识，从而促进RCM 的推广应用。3.7强调数学模型对RCM决策的支持作用RCM是一种复杂的系统工程方法，为保证成功的实施，不仅需要有一套科学的 方法理论作指导，还需要方便有效的技术工具（模型）作基础。当前的RCM研 究和应用非常注重数学模型的支持

19、作用，从不同角度对RCM的模型进行了分类。（1）按预防性维修工作的类型分使用检查模型、功能检测模型和和定期更换模型；（2）按RCM建模的目的分故障风险模型、可用度模型和费用模型；（3）按产品的复杂程度分单部件模型和复杂部件模型；（4）按建模的时间基准分无限基准模型和有限基准模型。上述数学模型强调了 RCM逻辑决断的有效性定量评估，增强了 RCM决策的准确 程度，对RCM的推广将起到非常积极的作用。RCM作用及其在我国的应用现状通过RCM分析可产生如下四项具体的结果：（1）供维修部门执行的维修计划；（2）供操作人员使用的改进了的资产使用程序；（3）对不能实现期望性能的资产，列表指出了哪些地方需改进设计或改变 操作程序；（4）完整的RCM分析记录文件，为以后资产维修制度的改进提供了可追综的历 史信息和数据，也为企业内维修人员的配备、备件备品的订购与储备、生产时间 与维修时间的预计提供基础数据。RCM下一步的研究方向尽管RCM分析方法的基本体系结构已基本形成，但还有许多问题有待于进 一