以可靠性为中心的维修

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以可靠性为中心的维修(Reliability Centered Maintenance,RCM)

　　“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。

　　RCM是由美联合航空公司的诺兰（Stan Nowlan）和希普(Howard Heap)于1978年首先提出的(合著了“以可靠性为中心的维修”一书)，主要用来制定有形资产功能管理的最佳策略，并对资产的故障后果进行控制。

　　随着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。

　　RCM方法中，所有资产的功能、功能故障以及所有的可能的故障模式都要进行系统的分析和确认。进而，明确各种可能故障造成的影响以及影响的方式。一旦收集到这些信息，就可以选择最恰当的资产管理策略。与其它维修规划方法不同的是，RCM全面考虑了资产维修的各种方式，即：

——视情维修工作（on-condition）；

——计划修复工作；

——计划报废工作；

——故障检查（探测）(failure-finding)；

——一次性改变(one-time change)（改变硬件设计，运行程序，人员培训，以及其它非严格意义上的维修工作）。

　　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AMCP750—2，1986年1月美海军颁布的MIL—STD—2173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工作规划。其中美陆航88-92年的RCM工作规划简要内容包括：①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；② 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；③ 应用RCM制订在研飞机（LHX）维修大纲及维修计划；④ 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；⑤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；⑥ 更新技术文件，组织RCM培训；⑦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：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。

　　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。

　　2、用7个基本问题概括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》（SAEJA1011）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SAEJA1011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、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。

　　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大类，即：

　　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。

　　4.2 非主动性工作

　　当不可能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，这种对策也称为故障后修理。

　　5、对RCM逻辑决断图进行改进

　　RCMⅡ的逻辑决断图的基本流程与传统的RCM逻辑断决断图（MSG-3， MIL—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；

　　（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。

　　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：

　　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。

　　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。

　　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。

　　上面已提出了RCM的7个基本问题，下面介绍RCM的分析过程。

　　1、RCM分析所需的信息

　　进行RCM分析，根据分析进程要求，应尽可能收集下述有关信息，以确保分析工作能顺利进行。

　　①产品概况。如产品的构成、功能(包含隐蔽功能)和余度等；

　　②产品的故障信息。如产品的故障模式、故障原因和影响、故障率、故障判据、潜在故障发展到功能故障的时间、功能故障和潜在故障的检测方法等；

　　③产品的维修保障信息。如维修设备、工具、备件、人力等；

　　④费用信息。如预计的研制费用、维修费用等；

　　⑤相似产品的上述信息。

　　2、RCM分析的一般步骤

　　RCM分析的一般步骤如下：

　　①确定重要功能产品(FSI)；

　　②进行故障模式影响分析(FMEA)；

　　③应用逻辑决断图选择预防性维修工作类型；

　　④系统综合，形成计划。

　　2.1 重要功能产品确定

　　装备是由大量的零部件组成的，这些零部件都有其具体的功能，也都有可能发生故障。其中有些故障的后果危及到安全，有的对完成任务有直接的影响，而大部分的故障对装备整体没有直接影响，这些故障发生后及时地排除就是了，其唯一的后果就是事后修理的费用，且这个费用一般会比预防修理的费用为低。因此，制订维修大纲时，没有必要对所有的成千上万个零件逐一进行分析。预防性维修大纲的工作只针对比较少的一部分产品，即：重要功能产品，它是指那些故障会影响任务和安全性，或有重大经济性后果的产品。这些产品可以是系统、分系统，部件或零件。鉴定重要产品的工作就是确定系统，分系统、部件或零件每一层次中的重要产品。首先，把装备按复杂程度依次列出其所有产品，形成“构造树”然后把其故障显然对装备没有重要后果的产品从“树”中略去，留下来的产品是必须做维修研究的产品。

　　归为不重要的产品是指下列产品：（1）它们的功能与装备的使用功能没有重大影响；（２）它们在设计上有余度，其功能不会影响使用能力；（３）故障没有安全性和使用性后果，很容易进行修复；（４）根据经验和实际分析不可能发生故障的产品。但是隐蔽功能产品不管它们是否重要都要求做预防性维修。因此，隐蔽功能产品都要做为重要产品。这样的划分具有以下性质：

　　ａ包含有重要产品的任何产品，其本身也是重要产品；YHC中国可靠性资源网

　　ｂ任何非重要产品都包含在其上一层的重要产品之一；YHC中国可靠性资源网

　　ｃ包含在非重要产品之下的任何产品也是非重要产品。

　　这样从简化的“构造树”中，我们就可以确定一个重要产品的层次,我们把这个层次的产品做为重要产品分析，从而可以使我们的分析工作集中于几十个产品，而不是成千上万个零部件。从而大大简化了分析过程。

　　2.2故障模式及影响分析

　　RCM分析的第二步就是对选定的重要功能产品进行故障模式及影响分析（FMEA），通过FMEA，明确产品的功能、故障模式、故障原因和故障影响，从而为基于故障原因的RCM决断分析提供基本信息。

　　2.3 RCM逻辑决断

　　对于重要功能产品的每一个故障原因严格按本次培训所提供的RCM逻辑决断图进行分析决断，提出针对该故障原因的预防性维修工作与工作间隔期。

　　各类预防性维修工作间隔期的确定可以参考以下数据与方法：

　　--产品生产厂家提供的数据：

　　--类似产品的相似数据；

　　--已有的现场故障统计数据；

　　--有经验的分析人员的主观判断；

　　--对重要、关键产品的维修工作间隔期的确定要有模型支持和定量分析。

　　2.4 系统综合，形成计划

　　单项工作的间隔期若是最优，并不能保证总体的工作效果最优。有时为了提高维修工作的效率，我们需要把维修时间间隔各不相同的维修工作组合在一起，这样也许会使某些工作的频度比其计算出的结果要高一些，但是提高工作效率所节约的费用会超过所增加的费用。组合工作时应以预定的间隔期为基准，尽量采用预定的间隔期。确定预定的间隔期时应结合现有的维修制度，尽可能的与现有的维修制度一致。武器装备的预定的间隔期可以考虑以训练日、周、月、季、年为预定间隔期，把各项预防性维修工作按间隔时间靠入相邻的预定间隔期，但对安全后果和任务后果的预防性维修工作靠入的预定间隔期，不应大于其分析得到的工作间隔期。

　　80年代中后期，我国军事科研部门开始跟踪研究RCM理论和应用。1992年国防科工委颁布了由军械工程学院为主编单位编制的我国第一部RCM国家军用标准GJB1378《装备预防性维修大纲的制定要求与方法》，该标准在海军、空军及二炮部队主战装备上的应用取得了显著的军事、经济效益，促进了现役装备维修改革和新装备形成战斗能力。空军对某型飞机采用RCM后，改革了维修规程，取消了50h的定检规定，寿命由 350h延长到800h以上。由于技术、管理和认识上的原因，RCM在通用装备上的推广应用一直处于研究与探索阶段，还没有做真正意义上的应用工作，还没有取得应有的效益。为适用新时期军事斗争形式，加快武器雷达装备维修改革的步伐，总装备部通用装备保障部武器雷达局决定自2002年起利用三年时间，对各类主战武器雷达装备全面实施RCM分析，形成基于具体装备的预防性维修大纲。然后在此基础上重组与优化维修保障系统，进行维修改革，构建我军武器雷达装备以可靠性为中心的维修制度新体系。自2002年7月初完成RCM培训后，各有关单位即着手进行RCM分析，到目前为止，RCM推广应用工作已取得初步成果，已完成14种典型装备的RCM分析，得到了故障特征信息记录表和预防性维修大纲等相关的文献资料。2003年将对在七十余种新装备和现役装备上展开。当前海军和空军也正在加大RCM的推广应用力度，应用RCM分析方法对原有的维修文件进行修订。

　　尽管RCM在军队已进行了初步的推广，但在地方工业企业还未得到广泛的应用。当前仅仅在武汉、合肥等民航管理局开展了运七飞机的RCM工作试点，部分电力和核电站行业也开始应用RCM。随着加入WTO和新时期军事斗争的需求，RCM在我国工业企业和军事装备方面将具有更广阔的应用前景。我们应积极研究RCM技术、培养RCM人才、探索RCM的推广应用途径，为RCM技术与人才的大量需求做准备。

　　尽管RCM分析方法的体系结构已基本形成，但还有许多方面有待于进一步的完善和发展，尤其是在实用性、针对性和精确性等方面。

　　（1）实用性

　　RCM分析技术本身的发展方向将是，在保持RCM最初的本意的和回答7个基本问题的基础上，将逐渐完善和易于操作。其中RCM适用性准则、有效性准则和逻辑决断图等的改进和细化是未来的一个趋势。只有使适用性、有效性准则（包括参数、指标、度量方法）以及逻辑决断图制定得切合实际又便于实用，才能保证RCM决断更准确，使RCM分析更贴近实际，具有更强的实用性。工龄的探索、故障分布的确定、P-F曲线的研究等均是当前急需开展的工作。

　　（2）科学性

　　当前对RCM的理论分析和应用研究主要集中在定性的分析，定量研究工作不多。目前已开发出绝大多数的RCM支持模型，包括：不同时间基准、不同复杂程度、不同决策目标下的使用检查模型、功能检测模型和定期更换模型等。英国SALFORD大学正在进行智能化的RCM决策支持模型的开发。如何把相关的支持模型引入 RCM逻辑决断过程，提高分析决断的精确性，将是下一步的主要研究工作。

　　（3）专业性

　　应用是理论研究的根本目的。RCM作为一种分析方法，尽管理论比较成熟具有一套完整的思路，但在对不同的领域的资产进行RCM分析时，应针对资产的不同特点和所处的不同工作环境，对RCM分析方法中的相关内容进行充分的理解和适时扩展，只有这样才能提高RCM分析的针对性，才能获得应有的效果。

　　（4）高效性

　　RCM分析内容复杂、工作量大，针对此情况，应尽快组织有关人员研制开发出界面友好、具有防差错能力、基于案例的RCM管理系统软件。该软件可以提高RCM分析的效率和准确度，减少重复性工作，解决技术层面的问题，规范RCM分析过程，显著降低分析人员的知识和经验要求。另外，对于以往已进行RCM分析的设（装）备也可以作为案例放到系统的案例库中，在对类似装备进行RCM分析时，可以通过索引进行调取，这样能大大减少分析的工作量。

　　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步的完善，尤其是实用性、针对性和精确性等方面。

　　（1）改进分析过程，突出实用性

　　RCM 分析技术本身的发展方向将是，在保持RCM最初的本意的和回答7个基本问题的基础上，增加部分设备关键性能因素（如环境的完整性和定量化风险等）或省略部分分析步骤，改进RCM适用性准则、有效性准则和逻辑决断图等，力求使RCM分析更贴近实际，具有更强的实用性。

　　（2）引入定量分析，提高精确性

　　当前对RCM的理论分析和应用研究主要集中在定性的分析，定量研究工作不多。目前已开发出绝大多数的RCM支持模型，包括：不同时间基准、不同复杂程度、不同决策目标下的使用检查模型、功能检测模型和定期更换模型等。英国SALFORD大学正在进行智能化的RCM决策支持模型的开发。如何把相关的支持模型引入RCM逻辑决断过程，提高分析决断的精确性，将是下一步的主要研究工作。

　　（3）结合具体问题分析，强调针对性

　　应用是理论研究的根本目的，在进行RCM分析时，如何根据资产所处的不同工作环境，对RCM分析方法中的相关内容进行充分的理解和扩展，也是一项非常重要的工作。

　　（4）研制计算机辅助RCM分析系统，提高分析效率

　　RCM分析内容复杂、工作量较大，针对此情况，应组织有关人员研制开发RCM辅助决策软件。该项工作可以提高RCM分析的效率，提高分析的准确度，减少重复性工作。此外对于以往已进行RCM分析的RCM数据也可以作为案例放到系统的数据库中，在对类似装备进行RCM分析时，可以通过索引进行调用数据，这样能大大减少分析的工作量。