以可靠性为中心的维修(RCM)简介.ppt

以可靠性为中心的维修（以可靠性为中心的维修（RCM）） 简介简介国家压力容器与管道安全工程技术研究中心国家压力容器与管道安全工程技术研究中心 （合肥通用机械研究所）（合肥通用机械研究所）陈学东陈学东    杨铁成杨铁成    艾志斌艾志斌    王冰王冰二二○○四年十二月四年十二月1设备维修模式与策略的变迁设备维修模式与策略的变迁 q三个阶段三个阶段第一代维修模式第一代维修模式事事 后后 维维 修修 (BM－－ Breakdown Maintenance)(上世纪上世纪50年代前年代前)坏了才修，不坏不修坏了才修，不坏不修(故障后果轻微，且有备件的设备适用故障后果轻微，且有备件的设备适用)第二代维修模式第二代维修模式仅仅 考考 虑虑 时时 间间 的的 预预 防防 维维 修修(PM－－ Preventive Maintenance)(上世纪上世纪60年代至年代至80年代年代)以时间为基础的维修以时间为基础的维修(TBM－－Time Based Maintenance)不管坏与不坏，修了再说不管坏与不坏，修了再说苏联：苏联：计划维修计划维修(PPM－－Planning Preventive Maintenance) 按计划大、中、小修按计划大、中、小修(我国过去也采用我国过去也采用)美国：美国：预防维修预防维修(PM)事后维修事后维修(BM)预防维修预防维修(PM)改善维修改善维修(CM－－Corrective Maintenance)维修预防维修预防(MP－－Maintenance Preventive)定期检修定期检修(减少非计划停车损失减少非计划停车损失→成本较高成本较高→过度维修与维修不足过度维修与维修不足)(适用于确定寿命周期或故障率显著增加的工作时间段适用于确定寿命周期或故障率显著增加的工作时间段)第三代维修模式第三代维修模式(上世纪上世纪60年代出现，上世纪年代出现，上世纪80年代至今天广泛使用年代至今天广泛使用)基于可靠性的维修基于可靠性的维修(RCM )状态维修状态维修(CBM－－Condition Based Maintenance)全员生产维修全员生产维修(TPM)(日本日本)全面计划质量维修全面计划质量维修(TPQM)适应性维修适应性维修(AM)利用率为中心的维修利用率为中心的维修(ACM)风险维修风险维修(RBM)费用有效性维修费用有效性维修(CEM－－Cost Effective Maintenance)商商 业业 关关 键键 性性 维维 修修 (CCA－－ Commercial  Criticality Maintenance)可靠性分析理念可靠性分析理念安全与经济性的统一安全与经济性的统一计算机技术应用计算机技术应用该修必修该修必修需要时随时修需要时随时修能不修就不修能不修就不修检测间隔期检测间隔期P-F1间隔间隔图图1    潜在故障的潜在故障的P-F间隔示意间隔示意A－－故障开始发生点故障开始发生点  P－－能检测到的潜在故障点能检测到的潜在故障点  F－－功能故障发生点功能故障发生点检测法：检测法：振动检测振动检测油液分析油液分析红外检测红外检测声发射或声发射或超声波检超声波检测测图图2    RCM 理论中的故障模型理论中的故障模型类型类型故障率特性故障率特性在大系统在大系统(如飞如飞机机)故障中比例故障中比例相关性相关性“浴浴盆盆曲曲线线，，为为两两种种或或两两种种以以上上类型的组合类型的组合 4％％使用年限使用年限(TBM)有有适用性适用性疲劳疲劳腐蚀腐蚀氧化氧化故故障障率率恒恒定定或或逐逐渐渐增增大大，，最最后后是是耗损区耗损区 2％％故故障障率率缓缓慢慢增增加加，，没没有有明明显显的的耗耗损工龄区，可能原因为疲劳损工龄区，可能原因为疲劳 5％％新新或或刚刚出出厂厂时时故故障障率率低低，，以以后后迅迅速增加到一个较稳定的水平速增加到一个较稳定的水平 7％％与使用年与使用年限无关限无关(TBM不适不适用用)整整个个寿寿命命期期内内故故障障稳稳定定，，随随机机故故障，难以进行状态监测障，难以进行状态监测 14％％起起始始时时早早期期损损坏坏率率较较高高，，以以后后故故障障率率逐逐渐渐下下降降到到一一个个稳稳定定的的水水平平上上，，其其早早期期故故障障原原因因是是制制造造、、安安装、调试不当装、调试不当 68％％同一个设备可能有不同的故障模型同一个设备可能有不同的故障模型qRCM 起源与改进起源与改进国外国外1978年年美国联合航空公司美国联合航空公司(Stanley Nowlan 与与 Howard Heap)“民用航空飞机维修大纲民用航空飞机维修大纲”  MSG3美国海军美国海军“海军航空兵海军航空兵RCM 过程指导手册过程指导手册”(NAVAIR 00-25-403)英国海军英国海军“面向面向RCM 的海军工程标准的海军工程标准”(NES45)1980年年美美国国与与欧欧洲洲的的民民用用工工业业广广泛泛应应用用RCM (核核电电站站、、火火力力发发电电厂厂)1996年年美国自动化工程协会美国自动化工程协会“RCM  过程评审准则过程评审准则”(SAEJA1011)国内国内1979年年民航与空军引进了民航与空军引进了RCM 1992年年GJB “装备预防性维修大纲的制订要求与方法装备预防性维修大纲的制订要求与方法”近年来近年来电力系统电力系统(北仑港、外高桥、大亚湾北仑港、外高桥、大亚湾)、工程机械、工程机械qRCM 的社会基础的社会基础1970年年“美国职业安全与健康法美国职业安全与健康法”1974年年“健康安全法健康安全法”安全的工作环境安全的工作环境(社会承受能力脆弱社会承受能力脆弱)一系列标准规范一系列标准规范严重的失效事故，管理人员受到严惩严重的失效事故，管理人员受到严惩所有发达国家都有类似的法规所有发达国家都有类似的法规我国更侧重于经济效益，缺乏西方对我国更侧重于经济效益，缺乏西方对RCM 的社会需求，但近年有所变化的社会需求，但近年有所变化q维修与资产完整性管理维修与资产完整性管理q基于风险的资产管理（基于风险的资产管理（RBAM））2RCM 定义定义 RCM (Reliability Centered Maintenance)以可靠性为中心的维修管理以可靠性为中心的维修管理一种维修的理念，一种维修的策略，一种维修的模式一种维修的理念，一种维修的策略，一种维修的模式依据依据 可靠性状况可靠性状况应用应用 逻辑判断方法逻辑判断方法确定维修大纲确定维修大纲→达到优化维修的目的达到优化维修的目的安全安全最小的维修资源消耗最小的维修资源消耗功能与故障分析功能与故障分析后果与严重程度后果与严重程度维修内容维修内容维修类型维修类型维修间隔期维修间隔期维修级别维修级别图图3图图4    RCM  流程图流程图图图5    故障后果及维修工作分析流程图故障后果及维修工作分析流程图(第一步第一步)图图6    预防性维修工作类型分析流程预防性维修工作类型分析流程(第二步第二步)3RCM 故障与后果分类及处理原则故障与后果分类及处理原则 故障故障设备不能实现预定功能的状态设备不能实现预定功能的状态功能故障功能故障明显功能故障明显功能故障潜在故障潜在故障隐蔽功能故障隐蔽功能故障故障后果：故障后果：安全性和环境后果：人员伤亡与环境污染安全性和环境后果：人员伤亡与环境污染隐蔽性故障后果：隐蔽性故障后果：暂无直接影响，导致严重的多重故障后果暂无直接影响，导致严重的多重故障后果使用性后果：使用性后果：影响生产影响生产(产量、质量、销售服务与运行费用产量、质量、销售服务与运行费用)非使用性后果：非使用性后果：只影响直接经济费用，不影响安全只影响直接经济费用，不影响安全处理原则：处理原则：功能丧失与安全性环境性后果功能丧失与安全性环境性后果→必须预防维修，否则改变设计或流程必须预防维修，否则改变设计或流程隐蔽性故障对操作人员不是显显而易见的隐蔽性故障对操作人员不是显显而易见的→预防维修为主预防维修为主事后维修事后维修(非使用性后果非使用性后果)使用性与非使用性使用性与非使用性→根据效果费用根据效果费用→决定决定 状态维修状态维修预防维修预防维修改进设计改进设计4RCM 基本问题基本问题 John Moubray 在在《《Reliability Centered Maintenance》》专专著著提提出出，，已已被被广泛采用广泛采用七个逻辑步骤七个逻辑步骤①① 功能：功能：现行的使用环境下，设备的功能及其现行的使用环境下，设备的功能及其性能指标是什么？性能指标是什么？②② 故障模式：故障模式：什么情况下设备无法实现其功能？什么情况下设备无法实现其功能？③③ 故障原因：故障原因：引起各故障的原因是什么？引起各故障的原因是什么？④④ 故障影响：故障影响：各故障发生时会现现什么情况？各故障发生时会现现什么情况？⑤⑤ 故障结果：故障结果：什么情况下各故障至关重要？什么情况下各故障至关重要？⑥⑥ 预防性措施：预防性措施：做什么工作才能预防各故障？做什么工作才能预防各故障？⑦⑦ 被动维修对策：被动维修对策： 找不到适当的工作怎么办？找不到适当的工作怎么办？ v故障模式及影响分析故障模式及影响分析(FMEA)图图7     RCM 逻辑决策图逻辑决策图N1.   对非使用性后果对非使用性后果的故障的状态监测工的故障的状态监测工作是否技术可行？作是否技术可行？ H1.   对隐蔽性故障的对隐蔽性故障的状态监测工作是否技状态监测工作是否技术可靠的？术可靠的？ O1.   对有使用性后果对有使用性后果的故障的状态监测工的故障的状态监测工作是否技术可行？作是否技术可行？ S1.   对有安全性后果对有安全性后果的故障的状态监测工的故障的状态监测工作是否技术可行的？作是否技术可行的？ H. 功能故障的发生对功能故障的发生对正常使用的操作人员正常使用的操作人员是明显的吗？是明显的吗？ O.  该故障对设备使该故障对设备使用功能是否有严重的用功能是否有严重的不利影响？不利影响？ S. 故障带来的攻能丧故障带来的攻能丧失是否有安全性或环失是否有安全性或环境性后果？境性后果？ YNYNYN状态监测＜－状态监测＜－Y状态维修状态维修 N状态监测＜－状态监测＜－Y状态维修状态维修 N状态监测＜－状态监测＜－Y状态维修状态维修 N状态监测＜－状态监测＜－Y状态维修状态维修 NN2.   定期计划维修工定期计划维修工作是否技术可靠的？作是否技术可靠的？ H2.   定期计划维修工定期计划维修工作是否技术可行的？作是否技术可行的？ O2.   定期计划维修工定期计划维修工作是否技术可行的？作是否技术可行的？ S2.   定期计划维修工定期计划维修工作是否技术可行的？作是否技术可行的？ N3.   用于避免或降低用于避免或降低故障率的定期报废工故障率的定期报废工作是否适用有效？作是否适用有效？ H3.   用于避免或降低用于避免或降低故障率的定期报废工故障率的定期报废工作是否适用有效？作是否适用有效？ O3.   用于避免或降低用于避免或降低故障率的定期报废工故障率的定期报废工作是否适用有效？作是否适用有效？ S3.   用于避免或降低用于避免或降低故障率的定期报废工故障率的定期报废工作是否适用有效？作是否适用有效？ 定期计划维修定期计划维修＜－＜－Y N定期计划维修定期计划维修＜－＜－Y N定期计划维修定期计划维修＜－＜－Y N定期计划维修定期计划维修＜－＜－Y NH4.   检测故障的故障检测故障的故障诊断工作是技术可行诊断工作是技术可行并值得做的吗？并值得做的吗？ S4. 各种预防维修的各种预防维修的组合工作是否适用有组合工作是否适用有效？效？ 预定故障诊断预定故障诊断＜－＜－Y N组合工作组合工作    ＜－＜－Y＜－＞＜－＞N－＞－＞必须进行重新设计必须进行重新设计 定期报废＜－定期报废＜－Y N定期报废＜－定期报废＜－Y N定期报废＜－定期报废＜－Y N定期报废＜－定期报废＜－Y NH5.   多重故障是否有多重故障是否有安全或环境性后果？安全或环境性后果？ 重新设计＜－重新设计＜－Y N－＞－＞事后维修，最好进行重新设计事后维修，最好进行重新设计 事后维修事后维修 最好进行重新设计最好进行重新设计 事后维修事后维修 最好进行重新设计最好进行重新设计 5RCM 信息基础信息基础①① 设备的工作原理、原始设计图纸及说明书；设备的工作原理、原始设计图纸及说明书；②② 性能指标、任务剖面及工作环境；性能指标、任务剖面及工作环境；③③ 关键零部件及其失效模式；关键零部件及其失效模式；④④ 故障发生过程及后果；故障发生过程及后果；⑤⑤ 设计可靠性数据及现场使用数据；设计可靠性数据及现场使用数据；⑥⑥ 已已有有的的维维修修记记录录，，包包括括维维修修任任务务的的执执行行情情况况、、故故障障发发生生频率、检测方法、维修效果及费用等。

频率、检测方法、维修效果及费用等 6RCM 的三个分析阶段的三个分析阶段①①失失效效分分析析阶阶段段    分分别别在在设设备备、、子子系系统统、、部部件件和和零零件件级的水平上进行失效分析级的水平上进行失效分析 表表1        故障模式的层次表故障模式的层次表故障现象（故障模式）故障现象（故障模式）故障产生的原因和机理故障产生的原因和机理离心泵不能正常运转离心泵不能正常运转轴承烧坏轴承烧坏轴承烧坏轴承烧坏轴承过热轴承过热轴承过热轴承过热润润滑滑不不良良、、轴轴承承安安装装不不正正确确、、轴承磨损等轴承磨损等表表2        故障现象分析及维修方法故障现象分析及维修方法故障现象学故障现象学(故障模式故障模式)故障产生的原因和机理故障产生的原因和机理 维修方法维修方法离心泵振动离心泵振动①①  叶叶轮轮磨磨损损不不均均或或流流道道堵堵塞，造成叶轮不平衡塞，造成叶轮不平衡①①  对对叶叶轮轮作作平平衡衡校校正正或清洗叶轮或清洗叶轮②②    轴承磨损轴承磨损②②    修理或更换轴承修理或更换轴承③③    泵轴弯曲泵轴弯曲③③    校直或更换泵轴校直或更换泵轴④④    转动部件有摩擦转动部件有摩擦④④    检修检修⑤⑤    转动部件松驰或破裂转动部件松驰或破裂⑤⑤    检检修修或或更更换换磨磨损损零零件件⑥⑥    泵内发生气蚀现象泵内发生气蚀现象⑥⑥    排排除除产产生生气气蚀蚀的的原原因因⑦⑦    两联轴器结合不良两联轴器结合不良⑦⑦    重新调整重新调整⑧⑧    地脚螺栓松弛地脚螺栓松弛⑧⑧    拧紧地脚螺栓拧紧地脚螺栓②②失失效效模模式式和和影影响响分分析析阶阶段段    确确定定潜潜在在失失效效模模式式及及其其相应的原因、结果、发生频率和严重性；相应的原因、结果、发生频率和严重性；③③ 评估阶段评估阶段应用逻辑过程对每一失效模式的维修要求进行评估应用逻辑过程对每一失效模式的维修要求进行评估 几种方法综合，状态检测为主几种方法综合，状态检测为主故障原因故障原因检测、加油等辅助工作是否有效减少该故障？检测、加油等辅助工作是否有效减少该故障？定期维护定期维护是否能用监控检查出异常情况？是否能用监控检查出异常情况？是是否否状态检修状态检修是否能用状态检修分析有效查处异常情况？是否能用状态检修分析有效查处异常情况？是是否否定期更换定期更换组合所有预防检修措施是否能有效降低故障？组合所有预防检修措施是否能有效降低故障？是是否否定期修复损伤定期修复损伤是否能通过定期更换备品部件有效降低故障率是否能通过定期更换备品部件有效降低故障率？？是是否否状态检修状态检修是否能通过定期修复损伤部件有效降低故障？是否能通过定期修复损伤部件有效降低故障？是是否否组合使用组合使用维修措施维修措施改进维修或维修改进改进维修或维修改进是是否否图图8     RCM 检修方式选取方法检修方式选取方法RCM 逻辑判断通过一组标准的评价问题组成逻辑判断通过一组标准的评价问题组成 两个级别两个级别级别级别1  (有有4个问题个问题) ？？ 操作者能否检出故障操作者能否检出故障？？ 故障是否导致不安全事故故障是否导致不安全事故？？ 单独的隐蔽故障率或隐蔽故障与单独的隐蔽故障率或隐蔽故障与其它故障相加是否导致不安全其它故障相加是否导致不安全？？ 故障对运行性能有无不利影响故障对运行性能有无不利影响级别级别2  (有有22个问题个问题)区分后果，采取不同的维修策略区分后果，采取不同的维修策略 →  产生五种类型产生五种类型q影响安全明显型影响安全明显型q影响运行的经济型影响运行的经济型q不影响运行的经济型不影响运行的经济型q有隐蔽的安全问题有隐蔽的安全问题q非安全非安全 / 经济型经济型7RCM 主要研究内容主要研究内容①① 设备功能研究设备功能研究②② FMEA 分析分析利利用用功功能能框框图图和和完完成成任任务务的的要要求求来来发发现现设设计计中中潜潜在在的的薄薄弱弱环环节节，，分分析析寿寿命命及及任任务务剖剖面面内内的的故故障障模模式式，，故故障障原原因因及及危危害害性性，，即即对对运运动安全、任务完成、维修和保障的影响；动安全、任务完成、维修和保障的影响； ③③ RCM 逻辑分析研究逻辑分析研究 a．．通过失效模式分析，确定给定设备的关键元件；通过失效模式分析，确定给定设备的关键元件；b．．对对每每个个关关键键元元件件进进行行RCM 逻逻辑辑判判断断，，选选择择优优化化的的维维修修方方法法，，确定是否需要重新设计或改进；确定是否需要重新设计或改进； c．．确确定定维维修修任任务务、、设设备备和和周周期期，，建建立立维维修修分分析析所所需需数数据据，，过过错错成成RCM 判断；判断； d．．利利用用可可获获得得的的实实际际设设备备的的可可靠靠性性、、维维修修性性数数据据，，对对维维修修过过程程进行优化。

进行优化  8RCM 技术关键技术关键①① 数据的获取数据的获取 ②② 失失效效模模式式、、机机理理、、原原因因分分析析(力力学学、、物物理理、、化化学学、、生生物物学机理和人为因素学机理和人为因素) ③③ 鉴鉴定定重重要要项项目目(故故障障对对设设备备性性能能有有严严重重后后果果的的项项目目)和和隐蔽项目隐蔽项目(不易发现因而会成为隐患的项目不易发现因而会成为隐患的项目)④④ RCM 逻辑分析逻辑分析 ⑤⑤ 可靠性、维修性设计与分析可靠性、维修性设计与分析9RCM 注意的几个问题注意的几个问题①①状态维修中，注意状态维修中，注意P-F间隔时间间隔时间②②排除隐蔽功能故障至关重要排除隐蔽功能故障至关重要③③若若不不改改变变设设计计，，RCM 只只能能保保持持固固有有可可靠靠性性，，不不能能提提供供设设备备可可靠靠性性④④若不改变设计，若不改变设计，RCM 只能降低故障频率，不能改变故障后果只能降低故障频率，不能改变故障后果⑤⑤RCM 计划要根据后果不断修订，逐步改善计划要根据后果不断修订，逐步改善⑥⑥不不要要轻轻易易节节省省过过程程，，不不要要轻轻易易类类比比故故障障模模式式及及影影响响分分析析(FMEA)至关重要至关重要⑦⑦适合我国国情适合我国国情10RCM 前景前景①① 对设备故障模式、机理等能有较好的了解；对设备故障模式、机理等能有较好的了解；②② 改善安全性和环境完整性；改善安全性和环境完整性；③③ 有利于提高运行性能和维修成本效益；有利于提高运行性能和维修成本效益； ④④ 延长物项的使用寿命；延长物项的使用寿命； ⑤⑤ 增进了设计、生产、使用和维修部门之间的协作精神；增进了设计、生产、使用和维修部门之间的协作精神； ⑥⑥ 可以最低费用保证最大安全性和可靠性；可以最低费用保证最大安全性和可靠性； ⑦⑦ 大大减少了维修条款（项目）；大大减少了维修条款（项目）； ⑧⑧ 节省人力、物力和财力，缩短了维修时间。

节省人力、物力和财力，缩短了维修时间 多维修、多保养多维修、多保养安全安全避免避免故障后再维修故障后再维修＝＞＝＞→提高国际竞争力提高国际竞争力(维修不足维修不足)节约节约国国外外石石化化企企业业已已广广泛泛应应用用RCM ，，有有成成功功经经验验  →  成成熟熟的的数数据据库库(如如DNV软软件件)qRCM实施基本程序实施基本程序q筛选风险矩阵筛选风险矩阵q详细详细RCM分析分析-安全风险矩阵安全风险矩阵q详细详细RCM分析分析-环境风险矩阵环境风险矩阵q详细详细RCM分析分析-财务风险矩阵财务风险矩阵q详细详细RCM分析分析-资本风险矩阵资本风险矩阵谢谢各位谢谢各位。