RCM方法在裝備維修策略研究中的應(yīng)用

喻 剛，王國生，張春龍

（西北核技術(shù)研究所，陜西 西安710024）

在裝備列裝之后，對其維修策略進(jìn)行研究，針對裝備的不同維修內(nèi)容，科學(xué)合理的選用對應(yīng)的維修策略進(jìn)行維修，對減少故障發(fā)生、縮減維修成本、保持裝備可靠性，進(jìn)而提高部隊(duì)?wèi)?zhàn)斗力具有重要意義。

現(xiàn)代裝備所具有的大型化、高速化、精密化、電子化、自動化等特點(diǎn)，決定了單一的維修策略已不能適應(yīng)現(xiàn)代裝備的維修需求，故在裝備列裝之后，如何針對裝備及使用單位自身特點(diǎn)，確定適合其的維修策略，是裝備使用管理單位面臨的一個(gè)難題，對于大型新技術(shù)裝備，這種矛盾更加突出。

1 維修策略研究

維修策略是指完成裝備維修所采取的方式或方法，主要包括事后維修，狀態(tài)維修，預(yù)防性維修，定期維修等類型[1]。

裝備維修策略研究是指為裝備的每項(xiàng)維修內(nèi)容，確定對應(yīng)的維修策略類型。維修策略研究可分三步：

（1）收集分析所需信息：包括裝備組成、結(jié)構(gòu)、功能、原理，維修保障設(shè)施設(shè)備，維修人員，維修經(jīng)費(fèi)等內(nèi)容；

（2）確定裝備維修內(nèi)容：對裝備進(jìn)行分析，包括結(jié)構(gòu)分析、故障模式影響分析、可維修性分析等內(nèi)容，確定裝備的維修內(nèi)容，并對維修內(nèi)容的維修級別進(jìn)行劃分；

（3）維修策略選擇：對維修內(nèi)容對應(yīng)的維修工作、維修所需設(shè)施設(shè)備、維修所需人員、經(jīng)費(fèi)、故障后果等要素進(jìn)行分析，研究確定適合其的維修策略。

2 RCM方法

RCM方法是指以可靠性為中心的維修（Reliability Centered maintenance，RCM），起源于上世紀(jì)60年代末的美國航空界，是指按照以最少的維修資源消耗保持裝備固有可靠性和安全性的原則，應(yīng)用邏輯決斷的方法確定裝備維修需求的過程。

RCM的基本過程為：對系統(tǒng)進(jìn)行功能與故障分析，明確系統(tǒng)內(nèi)可能發(fā)生的故障、故障原因及其后果；用規(guī)范化的邏輯決斷方法，確定出各故障的預(yù)防性對策；通過現(xiàn)場故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、專家評估、定量化建模等手段在保證安全性和完好性的前提下，以維修停機(jī)損失最小為目標(biāo)優(yōu)化系統(tǒng)的維修策略。

綜上，RCM方法在確定裝備維修需求的過程中，具有將裝備可靠性和安全性的保持作為基本原則，且考慮維修經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)。故可將RCM方法應(yīng)用到維修策略研究中，對裝備進(jìn)行分析，確定裝備的維修需求，進(jìn)而明確裝備的維修內(nèi)容，從而為裝備維修策略的確定奠定基礎(chǔ)。另外，可應(yīng)用RCM中的邏輯決斷方法確定預(yù)防性維修工作類型。

3 RCM應(yīng)用過程

3.1 裝備維修內(nèi)容確定

裝備維修策略研究的基礎(chǔ)是明確裝備的維修內(nèi)容，并對維修內(nèi)容進(jìn)行劃分，確定裝備的基層級、中繼級、基地級維修項(xiàng)目。采用RCM方法對裝備進(jìn)行分析，以確定裝備的維修內(nèi)容，在應(yīng)用過程中，對RCM方法進(jìn)行簡化，基本過程為：收集分析裝備相關(guān)信息；分解裝備結(jié)構(gòu)，確定RCM分析項(xiàng)目；故障模式影響分析；分析確定維修內(nèi)容。

3.1.1 收集分析裝備相關(guān)信息

收集的信息主要包括：

（1）裝備概況：包括裝備組成、功能、性能參數(shù)、安全規(guī)程、環(huán)境要求等內(nèi)容。

（2）故障信息：裝備的歷史故障信息、故障模式、故障原因和影響、故障率、故障判據(jù)、潛在故障發(fā)展到功能故障的時(shí)間、功能故障和潛在故障的檢測方法。

（3）維修保障信息。維修保障信息包含：維修設(shè)施設(shè)備及工具、備品備件、人力等。

3.1.2 分解裝備結(jié)構(gòu)，確定RCM分析項(xiàng)目

大型裝備具有部件多的特點(diǎn)，而有些部件的故障不會對設(shè)備、人員或者任務(wù)的完成產(chǎn)生影響，裝備結(jié)構(gòu)分解的主要目的便是剔除不重要的部件，只將故障后影響安全性、任務(wù)性或嚴(yán)重影響經(jīng)濟(jì)性的部件選為重要功能部件（RCM分析項(xiàng)目）。其確定遵循以下原則：

（1）該部件的故障可能影響安全。

（2）該部件的故障可能影響任務(wù)完成。

（3）該部件的故障可能導(dǎo)致重大的經(jīng)濟(jì)損失。

（4）該部件的隱蔽功能故障與另一有關(guān)的或備用部件的故障的綜合可能導(dǎo)致上述一項(xiàng)或多項(xiàng)影響。

（5）該部件的故障可能引起的從屬故障將導(dǎo)致上述一項(xiàng)或多項(xiàng)影響。

確定裝備重要功能部件的方法：按照分系統(tǒng)、子系統(tǒng)、組件、部件的次序?qū)ρb備進(jìn)行結(jié)構(gòu)分解。在每次分解后，對每個(gè)組件或部件的維修可達(dá)性進(jìn)行分析，確定最小可維修單元，在此基礎(chǔ)上根據(jù)定義及原則確定重要功能部件。圖1為確定重要功能部件的示意圖，圖中編號為010n0201的圖像驅(qū)動器是可維修的最小單元，而此驅(qū)動器若發(fā)生故障，會導(dǎo)致任務(wù)的失敗，故將其確定為重要功能部件。

圖1 裝備結(jié)構(gòu)分解示意圖

3.1.3 故障模式影響分析

針對RCM分析項(xiàng)目，實(shí)施故障模式影響分析（FMEA），以確定重要功能部件的故障模式及影響，具體按以下5個(gè)步驟完成。

（1）定義項(xiàng)目功能：對所有RCM分析項(xiàng)目定義其功能（填寫FMEA表格最左列），從而為故障模式分析奠定基礎(chǔ)。項(xiàng)目功能描述一般至少要由動詞和名詞組成，功能描述盡可能的準(zhǔn)確。

（2）分析功能故障模式：在對所有RCM分析項(xiàng)目的功能確定后，針對每一種功能，分析其可能的故障模式，即故障的表現(xiàn)形式，從而為故障原因分析奠定基礎(chǔ)。在進(jìn)行功能故障模式分析時(shí)，要參考收集的歷史故障數(shù)據(jù)或者相似裝備故障數(shù)據(jù)等信息。

（3）分析故障原因：對每個(gè)功能故障模式的可能故障原因進(jìn)行分析，故障原因的描述應(yīng)由一個(gè)名詞加上一個(gè)動詞組成。

（4）分析故障影響：對每一項(xiàng)故障原因的故障影響進(jìn)行分析，用以說明當(dāng)該種功能故障發(fā)生時(shí)會出現(xiàn)什么情況。

（5）填寫FMEA記錄表，并進(jìn)行匯總，F(xiàn)MEA記錄表的樣式如表1所示。

表1 主控管理子系統(tǒng)FMEA記錄表

3.1.4 確定維修內(nèi)容

在完成故障模式影響分析后，針對每項(xiàng)故障模式，從維修間隔期、維修工作說明兩個(gè)方面對每個(gè)故障原因的維修工作進(jìn)行說明，以確定維修內(nèi)容并對其進(jìn)行類型劃分。確定維修內(nèi)容的過程如下：

（1）維修工作說明

維修工作說明是在對每項(xiàng)故障原因進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，給出排除部/組件故障或?qū)Σ拷M件進(jìn)行預(yù)防性維修工作的說明。

（2）維修間隔期確定

維修間隔期確定的主要依據(jù)是部件的可靠性數(shù)據(jù)、類似產(chǎn)品的使用經(jīng)驗(yàn)以及專家經(jīng)驗(yàn)。對于缺少上述三類數(shù)據(jù)的，可根據(jù)工程判斷暫定其初始間隔期。對于有安全性或重大任務(wù)性和經(jīng)濟(jì)性后果的故障，確定其預(yù)防性維修工作間隔期時(shí)，應(yīng)建立相應(yīng)的模型，定量評估。

（3）維修級別分析

按照維修的場所和修理機(jī)構(gòu)的能力將維修內(nèi)容分為三個(gè)級別：

一是，基層級維修：由裝備所在建制單位的最低級修理分隊(duì)進(jìn)行的維修，主要任務(wù)是對裝備進(jìn)行技術(shù)狀況檢查和維護(hù)，利用攜行備件進(jìn)行換件修理和零件修復(fù)，其目的是保持裝備的完好。

二是，中繼級維修：有裝備所在建制單位的某上級修理分隊(duì)及其派出的維修分隊(duì)實(shí)施的維修，主要目的是更換裝備的損壞件并修復(fù)一般損壞件，同時(shí)負(fù)責(zé)支援基層級維修，以彌補(bǔ)其維修人力、技術(shù)和設(shè)備的不足。

三是，基地級維修：由總部或研制方等進(jìn)行的維修，主要任務(wù)是完成裝備的大修和改裝任務(wù)。

綜合考慮部隊(duì)能力、維修設(shè)施設(shè)備、備品備件等因素，按照基層級、中繼級、基地級維修三個(gè)層次對維修工作進(jìn)行劃分，確定各級維修內(nèi)容。

以某裝備主控管理子系統(tǒng)為例，說明維修內(nèi)容表的結(jié)構(gòu)如表2所示。

表2 主控管理子系統(tǒng)維修內(nèi)容表

3.2 維修策略研究

在明確裝備維修內(nèi)容的基礎(chǔ)上，對每項(xiàng)維修內(nèi)容所應(yīng)采取的維修策略進(jìn)行研究。主要方法是針對每項(xiàng)維修內(nèi)容，綜合考慮裝備特點(diǎn)、故障特點(diǎn)、維修人員能力、維修設(shè)施設(shè)備、應(yīng)用場合、維修成本等因素，制定維修策略。對于需實(shí)施預(yù)防性維修的內(nèi)容，應(yīng)用RCM邏輯決斷方法，確定預(yù)防性維修類型。

3.2.1 維修策略確定

在確定維修策略時(shí)，須在對每一項(xiàng)維修工作進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上進(jìn)行，具體原則如下：

（1）故障后果的嚴(yán)重性是確定要不要做預(yù)防性維修工作的出發(fā)點(diǎn)。對裝備來說，故障是不可避免的，但后果不盡相同。所以，重要的是預(yù)防嚴(yán)重后果的發(fā)生。故障后果是產(chǎn)品的一個(gè)固有可靠性特性，從確定預(yù)防性維修工作來說，是最重要的依據(jù)。對于故障后會有安全性、任務(wù)性和經(jīng)濟(jì)性等嚴(yán)重后果的重要功能產(chǎn)品，采用預(yù)防性維修策略。

（2）對于裝備中具有狀態(tài)在線監(jiān)測功能或狀態(tài)可直接觀察的，且本身技術(shù)狀態(tài)漸變的設(shè)備/部件，優(yōu)先考慮采用基于狀態(tài)的維修策略。

（3）對于出現(xiàn)故障以后不會直接影響裝備與人員安全以及任務(wù)的完成，所出現(xiàn)故障具有突發(fā)性，故障規(guī)律尚未清楚的設(shè)備/部件，采用事后維修策略。

（4）對于狀態(tài)維修與事后維修均不適用的設(shè)備/部件，則選擇預(yù)防性維修策略。

（5）平時(shí)視情況而選擇維修方法，戰(zhàn)時(shí)優(yōu)先采用換件修理的修理方法，以提高維修效率。

（6）為保證裝備的安全性和維修工作的經(jīng)濟(jì)性，根據(jù)實(shí)際情況，可選擇其中兩種維修策略的組合作為某些部件的維修策略。

3.2.2 預(yù)防性維修類型確定

預(yù)防性維修策略包括保養(yǎng)、操作人員監(jiān)控、使用檢查、功能檢測、定時(shí)拆修、定時(shí)報(bào)廢、綜合工作等七種類型。在確定維修策略后，對預(yù)防性維修項(xiàng)目的類型進(jìn)行確定，主要通過邏輯決斷實(shí)現(xiàn)。

在進(jìn)行邏輯決斷時(shí)，根據(jù)邏輯決斷圖進(jìn)行選擇。邏輯決斷圖分為兩層（如圖2、圖3所示）。

圖2 邏輯決斷圖（第一層）

圖3 邏輯決斷圖（第二層）

（1）第一層確定故障影響：根據(jù)故障模式和影響分析結(jié)果，確定各功能故障的影響類型，即將功能故障影響劃分為明顯的安全性、任務(wù)性、經(jīng)濟(jì)性影響和隱蔽的安全性、任務(wù)性、經(jīng)濟(jì)性影響。

（2）第二層選擇預(yù)防性維修工作類型：考慮各功能故障的原因，選擇每個(gè)以可靠性為中心的維修分析項(xiàng)目的預(yù)防性維修工作類型。

4 結(jié)束語

在進(jìn)行裝備維修策略研究時(shí)，首先要明確裝備的維修內(nèi)容，對于大型新技術(shù)裝備，其維修內(nèi)容的確定，對于科學(xué)合理的制定維修策略，實(shí)施裝備維修是十分重要的。本文將RCM方法應(yīng)用到裝備維修策略研究中，在對RCM方法進(jìn)行簡化的基礎(chǔ)上，運(yùn)用其對裝備的維修內(nèi)容進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上運(yùn)用RCM邏輯決斷方法確定預(yù)防性維修內(nèi)容的工作類型，從而為裝備維修策略的制定提供了一種思路。

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