③ RCM 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； b．对每个关键元件进行 RCM 逻辑判断，选择优化的维修方法， 确定是否需要重新设计或改进； c．确定维修任务、设备和周期，建立维修分析所需数据，过错 成RCM 判断； d．利用可获得的实际设备的可靠性、维修性数据，对维修过程 进行优化。
表2 故障现象分析及维修方法 维修方法 ① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ 对叶轮作平衡校正 或清洗叶轮 修理或更换轴承 校直或更换泵轴 检修 检修或更换磨损零件 排除产生气蚀的原因 重新调整 拧紧地脚螺栓
故障现象学 故障产生的原因和机理 (故障模式) 离心泵振动 ① 叶轮磨损不均或流道堵 塞，造成叶轮不平衡 ② 轴承磨损 ③ 泵轴弯曲 ④ 转动部件有摩擦 ⑤ 转动部件松驰或破裂 ⑥ 泵内发生气蚀现象 ⑦ 两联轴器结合不良 ⑧ 地脚螺栓松弛
失效分析阶段 分别在设备、子系统、部件和零件 级的水平上进行失效分析
表1 故障模式的层次表 故障产生的原因和机理
故障现象（故障模式）
离心泵不能正常运转
轴承烧坏 轴承过热
轴承烧坏
轴承过热 润滑 不良、轴承 安装不正 确、轴承磨损等
②
失效模式和影响分析阶段 确定潜在失效模式及其 相应的原因、结果、发生频率和严重性；
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RCM 技术关键
① 数据的获取 ② 失效模式、机理、原因分析(力学、物理、化学、生物 学机理和人为因素) ③ 鉴定重要项目(故障对设备性能有严重后果的项目)和隐 蔽项目(不易发现因而会成为隐患的项目) ④ RCM 逻辑分析 ⑤ 可靠性、维修性设计与分析
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① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
RCM 注意的几个问题
以可靠性为中心的维修（RCM） 简介
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）
陈学东 杨铁成 艾志斌 王冰 二○○四年十二月
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设备维修模式与策略的变迁
第一代维修模式
(上世纪50年代前)
三个阶段
事后维修(BM－Breakdown Maintenance)
坏了才修，不坏不修 (故障后果轻微，且有备件的设备适用)
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RCM 信息基础
① 设备的工作原理、原始设计图纸及说明书； ② 性能指标、任务剖面及工作环境； ③ 关键零部件及其失效模式； ④ 故障发生过程及后果；
⑤ 设计可靠性数据及现场使用数据；
⑥ 已有的维修记录，包括维修任务的执行情况、故障发 生频率、检测方法、维修效果及费用等。
6
①
RCM 的三个分析阶段
O3. 用于避免或降低 故障率的定期报废工 作是否适用有效？ 定期报废＜－Y 事后维修 最好进行重新设计 N
N3. 用于避免或降低 故障率的定期报废工 作是否适用有效？ 定期报废＜－Y 事后维修 最好进行重新设计 N
组合工作 ＜－Y＜－＞N－＞必须进行重新设计
N－＞事后维修，最好进行重新设计
图7
RCM 逻辑决策图
谢谢各位
图1 潜在故障的P-F间隔示意
A－故障开始发生点 P－能检测到的潜在故障点 F－功能故障发生点
全员生产维修(TPM)(日本) 全面计划质量维修(TPQM) 适应性维修(AM) 利用率为中心的维修(ACM) 风险维修(RBM) 费用有效性维修(CEM－Cost Effective Maintenance) 商业关键性维修(CCA－Commercial Criticality Maintenance)
B C A B
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① ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
RCM 前景
对设备故障模式、机理等能有较好的了解； 改善安全性和环境完整性； 有利于提高运行性能和维修成本效益； 延长物项的使用寿命； 增进了设计、生产、使用和维修部门之间的协作精神； 可以最低费用保证最大安全性和可靠性； 大大减少了维修条款（项目）； 节省人力、物力和财力，缩短了维修时间。
故障模式及影响分析(FMEA)
H. 功能故障的发生对 Y 正常使用的操作人员 是明显的吗？ N H1. 对隐蔽性故障的 状态监测工作是否技 术可靠的？ 状态监测＜－Y N 状态维修 H2. 定期计划维修工 作是否技术可行的？ 定期计划维修 ＜－Y N
S. 故障带来的攻能丧 N 失是否有安全性或环 境性后果？ Y S1. 对有安全性后果 的故障的状态监测工 作是否技术可行的？ 状态监测＜－Y N 状态维修 S2. 定期计划维修工 作是否技术可行的？ 定期计划维修 ＜－Y N
O. 该故障对设备使用 功能是否有严重的不 利影响？ Y O1. 对有使用性后果 的故障的状态监测工 作是否技术可行？ 状态监测＜－Y N 状态维修 O2. 定期计划维修工 作是否技术可行的？ 定期计划维修 ＜－Y N
N N1. 对非使用性后果 的故障的状态监测工 作是否技术可行？ 状态监测＜－Y N 状态维修 N2. 定期计划维修工 作是否技术可靠的？ 定期计划维修 ＜－Y N
第三代维修模式
(上世纪60年代出现，上世纪80年代至今天广泛使用) 基于可靠性的维修(RCM ) 状态维修(CBM－Condition Based Maintenance)
可靠性分析理念
安全与经济性的统一 计算机技术应用 该修必修 需要时随时修 能不修就不修
检测间隔期 P-F1间隔
检测法： 振动检测 油液分析 红外检测 声发射或 超声波检 测
→ 产生五种类型
影响安全明显型
影响运行的经济型
不影响运行的经济型 有隐蔽的安全问题 非安全 / 经济型
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RCM 主要研究内容
① 设备功能研究 ② FMEA 分析
利用功能框图和完成任务的要求来发现设计中潜在的薄弱环节， 分析寿命及任务剖面内的故障模式，故障原因及危害性，即对运 动安全、任务完成、维修和保障的影响；
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RCM 基本问题
John Moubray 在《Reliability Centered Maintenance》专著提出，已被广泛采用
七个逻辑步骤 ① 功能： ② ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦
现行的使用环境下，设备的功能及其 性能指标是什么？ 故障模式： 什么情况下设备无法实现其功能？ 故障原因： 引起各故障的原因是什么？ 故障影响： 各故障发生时会现现什么情况？ 故障结果： 什么情况下各故障至关重要？ 预防性措施： 做什么工作才能预防各故障？ 被动维修对策： 找不到适当的工作怎么办？
新或刚出厂时故障率低，以后迅 速增加到一个较稳定的水平 整个寿命期内故障稳定，随机故 障，难以进行状态监测 起始时早期损坏率较高，以后故 障率逐渐下降到一个稳定的水平 上，其早期故障原因是制造、安 装、调试不当
68％
同一个设备可能有不同的故障模型
RCM 起源与改进
国外 1978年
美国联合航空公司(Stanley Nowlan 与 Howard Heap)
状态维修中，注意P-F间隔时间 排除隐蔽功能故障至关重要 若不改变设计，RCM 只能保持固有可靠性，不能提供设备可靠性 若不改变设计，RCM 只能降低故障频率，不能改变故障后果 RCM 计划要根据后果不断修订，逐步改善 不要轻易节省过程，不要轻易类比。故障模式及影响分析 (FMEA) 至关重要 A 适合我国国情
国内 1979年
1992年 近年来
民航与空军引进了RCM GJB “装备预防性维修大纲的制订要求与方法” 电力系统(北仑港、外高桥、大亚湾)、工程机械
RCM 的社会基础
1970年 “美国职业安全与健康法” 1974年 “健康安全法” 一系列标准规范 所有发达国家都有类似的法规 安全的工作环境(社会承受能力脆弱) 严重的失效事故，管理人员受到严惩
功能与故障分析 后果与严重程度
安全 最小的维修资源消耗
应用 逻辑判断方法
维修内容 维修类型 确定维修大纲 维修间隔期 →达到优化维修的目的 维修级别
图3
图4 RCM 流程图
图5 故障后果及维修工作分析流程图(第一步)
图6 预防性维修工作类型分析流程(
H3. 用于避免或降低 故障率的定期报废工 作是否适用有效？ 定期报废＜－Y N H4. 检测故障的故障 诊断工作是技术可行 并值得做的吗？ 预定故障诊断 N ＜－Y H5. 多重故障是否有 安全或环境性后果？ 重新设计＜－Y
S3. 用于避免或降低 故障率的定期报废工 作是否适用有效？ 定期报废＜－Y N S4. 各种预防维修的 组合工作是否适用有 效？
设备不能实现预定功能的状态
功能故障 潜在故障 明显功能故障 隐蔽功能故障
故障
故障后果：
安全性和环境后果：人员伤亡与环境污染 隐蔽性故障后果： 暂无直接影响，导致严重的多重故障后果 使用性后果： 影响生产(产量、质量、销售服务与运行费用) 非使用性后果： 只影响直接经济费用，不影响安全
处理原则：
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 隐蔽性故障对操作人员不是显显而易见的→预防维修为主 事后维修(非使用性后果) 使用性与非使用性→根据效果费用→决定 状态维修 预防维修 改进设计
图8
RCM 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
两个级别
级别1 (有4个问题) ？ 操作者能否检出故障 ？ 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 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
级别2 (有22个问题) 区分后果，采取不同的维修策略
“民用航空飞机维修大纲” MSG3 美国海军“海军航空兵RCM 过程指导手册”(NAVAIR 00-25-403)
英国海军“面向RCM 的海军工程标准”(NES45)
1980年 1996年 美国与欧洲的民用工业广泛应用RCM (核电站、火力发电厂) 美国自动化工程协会“RCM 过程评审准则”(SAEJA1011)
多维修、多保养 安全 避免 故障后再维修 ＝＞ → 提高国际竞争力 (维修不足) 节约 国外石化企业已广泛应用RCM ，有成功经验 → 成熟的数据库(如DNV软件)