CIA.維修及可靠性管理

1、 維修的必要性在于：任何形式的設備在使用過程維修的必要性在于：任何形式的設備在使用過程中都不可避免地存在有形及無形磨損，在特定條件下，中都不可避免地存在有形及無形磨損，在特定條件下，設備即使未投入使用，但經過一定時間后，其功能也設備即使未投入使用，但經過一定時間后，其功能也將逐漸消失。將逐漸消失。維修除對設備的磨損與消耗在物資形態(tài)上給予補維修除對設備的磨損與消耗在物資形態(tài)上給予補償外，還補償了其經濟價值。從投資觀點來看，每一償外，還補償了其經濟價值。從投資觀點來看，每一次維修都是一次價值上的補償與追加，也是唯一可以次維修都是一次價值上的補償與追加，也是唯一可以替代設備重新籌措的方法。這種價值量

2、上的補償與追替代設備重新籌措的方法。這種價值量上的補償與追加是企業(yè)生產經營所必需的條件。加是企業(yè)生產經營所必需的條件。從技術上、經濟上來看，對磨損及消耗的設備進從技術上、經濟上來看，對磨損及消耗的設備進行物資形態(tài)上的補償及價值形態(tài)上的追加，便存在一行物資形態(tài)上的補償及價值形態(tài)上的追加，便存在一個決策優(yōu)化的問題。何時進行維修，維修到何種程度，個決策優(yōu)化的問題。何時進行維修，維修到何種程度，也就是維修計劃和維修層次的問題，連同維修組織等也就是維修計劃和維修層次的問題，連同維修組織等因素便構成了一種策略上的考慮，將其規(guī)范化后因素便構成了一種策略上的考慮，將其規(guī)范化后 設備維修中的參數(shù)系統(tǒng)（或稱指標體

3、系）是維修設備維修中的參數(shù)系統(tǒng)（或稱指標體系）是維修管理目標的重要組成部分，借助于維修參數(shù)及參數(shù)系管理目標的重要組成部分，借助于維修參數(shù)及參數(shù)系 100%100% 企企業(yè)業(yè)年年度度生生產產費費用用企企業(yè)業(yè)年年度度維維修修費費用用 設設備備重重置置價價值值設設備備年年度度維維修修費費用用設設備備的的重重置置價價值值備備件件重重置置價價值值企業(yè)維修年度總費用企業(yè)維修年度總費用企業(yè)年度維修材料費用企業(yè)年度維修材料費用企企業(yè)業(yè)年年度度維維修修總總費費用用企企業(yè)業(yè)年年度度維維修修總總工工時時 年年產產量量年年度度維維修修費費用用年年度度維維修修總總費費用用年年度度維維修修工工人人工工資資維修管理人員工資

4、費用率維修管理人員工資費用率 = = 100%100%維修人員人均設備重置價值維修人員人均設備重置價值 = = 100%100% 2. 2.維修計劃參數(shù)維修計劃參數(shù) 維修計劃程度維修計劃程度= = 100% 100% 年年度度維維修修總總費費用用年年度度維維修修管管理理人人員員工工資資企業(yè)維修人員數(shù)目企業(yè)維修人員數(shù)目企業(yè)設備資產重置價值企業(yè)設備資產重置價值企企業(yè)業(yè)年年度度實實際際維維修修費費用用企企業(yè)業(yè)年年度度計計劃劃維維修修費費用用維維修修預預算算費費用用維維修修預預算算費費用用修修費費用用企企業(yè)業(yè)年年度度實實際際發(fā)發(fā)生生的的維維 100%100% 維修費用預算偏差度表明了企業(yè)維修費用預算編

5、維修費用預算偏差度表明了企業(yè)維修費用預算編制的實際效果，反映了費用的計劃程度。計算的結果制的實際效果，反映了費用的計劃程度。計算的結果為正說明費用超支，反之則為節(jié)余?？捎糜诳己撕驮u為正說明費用超支，反之則為節(jié)余?？捎糜诳己撕驮u估企業(yè)年度維修費用控制的情況，分析發(fā)生偏差的原估企業(yè)年度維修費用控制的情況，分析發(fā)生偏差的原因并為下一年度維修費用預算的編制提供依據(jù)。這一因并為下一年度維修費用預算的編制提供依據(jù)。這一參數(shù)可由企業(yè)財務部門進行統(tǒng)計參數(shù)可由企業(yè)財務部門進行統(tǒng)計并考核。并考核。 計劃維修實施率計劃維修實施率= 100%100%時時年年度度制制定定的的計計劃劃維維修修工工修修工工時時年年度度實實

6、際際完完成成的的計計劃劃維維 企企業(yè)業(yè)設設備備維維修修人人員員總總數(shù)數(shù)企企業(yè)業(yè)設設備備固固定定資資產產價價值值 此項參數(shù)從維修人員人均分攤的設備固定資產此項參數(shù)從維修人員人均分攤的設備固定資產價值（原值或重置價值）上反映了企業(yè)維修管理部價值（原值或重置價值）上反映了企業(yè)維修管理部門的工作效率，可用于企業(yè)內部相同生產部門或同門的工作效率，可用于企業(yè)內部相同生產部門或同行業(yè)不同企業(yè)之間的評估或比較。一般應由企業(yè)財行業(yè)不同企業(yè)之間的評估或比較。一般應由企業(yè)財務部門及勞動人事部門共同統(tǒng)計并考核。務部門及勞動人事部門共同統(tǒng)計并考核。企企業(yè)業(yè)維維修修人人員員總總數(shù)數(shù)企企業(yè)業(yè)維維修修技技術術人人員員數(shù)數(shù)目目

7、 100%100%企企業(yè)業(yè)全全體體員員工工數(shù)數(shù)目目企企業(yè)業(yè)維維修修人人員員數(shù)數(shù)目目企企業(yè)業(yè)年年度度維維修修總總費費用用企企業(yè)業(yè)年年度度外外委委維維修修費費用用 企企業(yè)業(yè)年年度度總總的的維維修修工工時時度度維維修修工工時時企企業(yè)業(yè)維維修修中中心心實實施施的的年年 。 三三. 。 MTTRMTBFMTBFA 設設備備停停機機時時間間設設備備可可工工作作時時間間設設備備可可工工作作時時間間 A ? tdttftF0)()( f(t) F(t) R(t) 0tt itdttftFtR)()(1)( dt) t (R) t (dR) t (R) t (f) t ( 對于指數(shù)分布來說，故障是隨機發(fā)生的，因

8、而每對于指數(shù)分布來說，故障是隨機發(fā)生的，因而每個相同時間間隔內出現(xiàn)故障的幾律是相等的，即指數(shù)個相同時間間隔內出現(xiàn)故障的幾律是相等的，即指數(shù)分布中的故障率分布中的故障率是一個常數(shù)。是一個常數(shù)。 1MTBF 1tMTBFtttee) t (R f(t) f(t) f(t)=e-e t (a)0t 0.632 F(t)=1e-eF(t)F(t) 0t t (b) R(t)R(t) 0.368 R(t)=1-R(t)=1-e eee0tt (c) 368. 0) t (R )h(225102250t 2251t1 3002251e)300(R )h(26. 299. 01ln225t 2)t (e21

9、) t (f2 )nt(1n1)t (1n1tn1)ttt (n122i2i2in21 21f(t)0t 2221)(tetf tudte211)u(1)t (Rt2t2 參數(shù)參數(shù)=0、=1的正態(tài)分布，即的正態(tài)分布，即N（0，1）稱）稱為標準正態(tài)分布，其故障概率密度為：為標準正態(tài)分布，其故障概率密度為： 標準正態(tài)分布標準正態(tài)分布N（0，1）隨機變量的標準離差）隨機變量的標準離差u 定義為：定義為： 標準正態(tài)分布的可靠度函數(shù)：標準正態(tài)分布的可靠度函數(shù)： 例題：例題： 從某批故障服從正態(tài)分布的儀器中抽取從某批故障服從正態(tài)分布的儀器中抽取5臺進行臺進行壽命試驗，各臺儀器到發(fā)生故障的時間分別為壽命試驗

10、，各臺儀器到發(fā)生故障的時間分別為10.5、11、11.2、12.5、12.8（103h），試求該批儀器工作），試求該批儀器工作12103h 時的可靠度。時的可靠度。 解：解： )10(6 .11) 8 .12115 .10(5113htni995. 0)6 .11578.676(41)nt(1n1222i2 4.0995.06.1112tu 345. 0655. 01)40. 0(1)u(1)12(R 求正態(tài)分布下的可靠度，只需求出參數(shù)求正態(tài)分布下的可靠度，只需求出參數(shù)、并并據(jù)此求出參數(shù)據(jù)此求出參數(shù) u 即可查表求出即可查表求出（u）值，在此基礎）值，在此基礎上計算可靠度的數(shù)值。上計算可靠度的

11、數(shù)值。 0mtte) t (R 3. 威布爾分布威布爾分布 威布爾分布是對指數(shù)分布和正態(tài)分布的擴展，威布爾分布是對指數(shù)分布和正態(tài)分布的擴展，指數(shù)分布是威布爾分布的一種特殊情況，正態(tài)分布指數(shù)分布是威布爾分布的一種特殊情況，正態(tài)分布則可運用威布爾分布作近似計算。則可運用威布爾分布作近似計算。 對于疲勞和磨損而失效的系統(tǒng)，威布爾分布對于疲勞和磨損而失效的系統(tǒng)，威布爾分布是最好的描述。是最好的描述。 威布爾威布爾分布的可靠度函數(shù)分布的可靠度函數(shù)： 故障概率密度函數(shù)：故障概率密度函數(shù)：0mtt01metmt) t ( f 故障率函數(shù)：故障率函數(shù)：1m0ttm) t ( m:m:形狀參數(shù)；形狀參數(shù)； t0

12、: 尺度參數(shù)。尺度參數(shù)。m=1m=4m=3m=2f (t)0t 形狀參數(shù)有改變威布爾曲線形狀的作用，如形狀參數(shù)有改變威布爾曲線形狀的作用，如 f(t) 曲線。當曲線。當 m m=24時，威布爾分布的故障概率密度曲時，威布爾分布的故障概率密度曲線形狀接近于正態(tài)分布（線形狀接近于正態(tài)分布（m m=3.3086時為正態(tài)分布）；時為正態(tài)分布）；m m=1時，曲線呈指數(shù)分布。對于威布爾分布，改變時，曲線呈指數(shù)分布。對于威布爾分布，改變 m 即可得到其它故障形式的函數(shù)式。即可得到其它故障形式的函數(shù)式。 只需求出參數(shù)只需求出參數(shù) m、t0 即可計算產品的可靠度。實即可計算產品的可靠度。實際應用中一般是通過威

13、布爾概率紙加以估算。際應用中一般是通過威布爾概率紙加以估算。 1). 威布爾概率紙的結構原理：威布爾概率紙的結構原理： 將式將式 兩邊取自然對數(shù)，得：兩邊取自然對數(shù)，得： 將其變形為：將其變形為： 兩邊再取對數(shù)：兩邊再取對數(shù)： 令令 、 、 使其具有直線方程的形式，即：使其具有直線方程的形式，即：Y=AX+BY=AX+B 0mtte) t (R 0mtt) t (Rln 0mtt)t(R1ln 0tlntlnm) t (R1lnln ) t (R1lnlnY tlnX 0tlnB 2). 威布爾概率紙的結構：威布爾概率紙的結構： a. 兩組坐標：兩組坐標： X X軸和軸和Y Y軸構成的直角坐標

14、系。軸構成的直角坐標系。X X軸：概率紙上邊線，軸：概率紙上邊線，lntlnt；Y Y軸：概率紙右邊線軸：概率紙右邊線 t t 軸和軸和 F(t) F(t) 軸構成的威布爾坐標系。軸構成的威布爾坐標系。t t 軸：概軸：概率紙下邊線，對數(shù)坐標刻度；率紙下邊線，對數(shù)坐標刻度；F(t) F(t) 軸：概率紙左邊線，軸：概率紙左邊線，威布爾刻度。威布爾刻度。 b.b.橫主軸：平行橫主軸：平行 t t 軸，過軸，過F(t)=63.2%F(t)=63.2%和和 c.c.縱主軸：垂直于橫主軸，過縱主軸：垂直于橫主軸，過 t=1t=1和和 lntlnt=0=0點。點。 d.d.形狀參數(shù)形狀參數(shù)m m值估算點

15、：位于值估算點：位于X X軸（軸（1 1）和）和Y Y軸（軸（0 0）點。點。 )t(F11lnln 0) t (R1lnln 3). 威布爾概率紙使用程序：威布爾概率紙使用程序： a. 計算累積故障率：計算累積故障率： 從實測數(shù)據(jù)（或按某段時間的統(tǒng)計數(shù)）求累從實測數(shù)據(jù)（或按某段時間的統(tǒng)計數(shù)）求累積故障概率積故障概率F(t)，不同時間內的累積故障率為：不同時間內的累積故障率為： 到時間到時間 時的故障累積數(shù)；時的故障累積數(shù)； n設備或零件數(shù)。設備或零件數(shù)。 求出求出 后，將不同后，將不同 t 值及相應的值及相應的F(t)值列值列表如下：表如下：iknk)t (Fii it)t (FitF(t)

16、 1t2t3tit)t (F1)t (F2)t (F3)t (Fi 表中表中 b. 描點：描點： 將與時間將與時間 t 相應的相應的 F(t) 值標在威布爾概率紙上值標在威布爾概率紙上并將各點擬合成為一條直線，即為威布爾直線。并將各點擬合成為一條直線，即為威布爾直線。 c. 估算各參數(shù)值：估算各參數(shù)值： 1)、形狀參數(shù)、形狀參數(shù) m 值的估算：值的估算： 將威布爾直線平移，使之將威布爾直線平移，使之通過通過m值估算點，從通過值估算點，從通過m點點的直線與縱主軸的交點右引水的直線與縱主軸的交點右引水平線與平線與Y軸相交，交點刻度的軸相交，交點刻度的絕對值即絕對值即 m 值。值。321tttit縱

17、主軸威布爾直線m值估算點橫主軸m值 Y軸 2)、尺度參數(shù)尺度參數(shù) 的估算的估算0taa00t0t 從威布爾直線與縱主從威布爾直線與縱主軸交點右引水平線與軸交點右引水平線與Y軸軸相交，將該交點所示刻度相交，將該交點所示刻度的絕對值移至的絕對值移至X軸刻度上，軸刻度上，向下作垂線與向下作垂線與 t 軸相交所軸相交所顯示的刻度即顯示的刻度即t0值，如圖值，如圖所示。所示。 應用威布爾概率紙時，求出形狀參數(shù)應用威布爾概率紙時，求出形狀參數(shù) m 后，可后，可大致判斷故障分布類型并可據(jù)此運用相應公式求解大致判斷故障分布類型并可據(jù)此運用相應公式求解任意時間的可靠度參數(shù)。任意時間的可靠度參數(shù)。 例題：例題：

18、某企業(yè)有某企業(yè)有100100臺設備，按臺設備，按1 11010月份的故障統(tǒng)計，月份的故障統(tǒng)計，每月故障數(shù)和累積故障數(shù)如下表所示：試用威布爾每月故障數(shù)和累積故障數(shù)如下表所示：試用威布爾概率紙求概率紙求m m、t t0 0、（1010）、）、R(10)R(10)的值。的值。 月 份故障數(shù)累積故障數(shù)累 積 故障 率 F(t)月 份故障數(shù)累積故障數(shù)累 積 故障 率 F(t) 1 3 3 3% 6 2 22 22% 2 3 6 6% 7 8 30 30% 3 4 10 10% 8 2 32 32% 4 5 15 15% 9 8 40 40% 5 5 20 20% 10 2 42 42% 56.0ee)1

19、0(R5 .3810tt35.1om 月月7.85%0785. 0105 .3835. 1ttm)10(135. 11m0 造成的；造成的； f(t)f(t)f(t)(t)(t)(t)ttt遞增型遞減型恒定型000 二二.設備故障發(fā)生的規(guī)律設備故障發(fā)生的規(guī)律 1. 浴盆曲線：故障率變化三階段：初期故障期、浴盆曲線：故障率變化三階段：初期故障期、偶發(fā)故障期、磨損故障期。偶發(fā)故障期、磨損故障期。偶發(fā)故障期初期故障期磨損故障期(t)t0 B0B1B20123 0 1 2T0T1T2對于進入磨損故障期的設備，應及時進行修理或改對于進入磨損故障期的設備，應及時進行修理或改裝，以延長設備的使用壽命。裝，以

20、延長設備的使用壽命。 故障發(fā)生的三階段分別對應于故障率遞減型、故障發(fā)生的三階段分別對應于故障率遞減型、故障率恒定型及故障率遞增型。故障率恒定型及故障率遞增型。 2. 設備全壽命周期特性曲線：設備全壽命周期特性曲線：*t0 ;210 210210BBB 210TTT3A2A1ASRRRR n1jAjAnRR )R1 (1Rn1jAjS R1R2 2121111t 23t 1t )(ttS2121eee) t (R )e2(e) t (RttS R1R2C 2t ： ) t1(e) t (RtS nSiRR nSiR1R ) tR1(e) t (RktS iNnSiiWR11)t (R )Rln(

21、ntNWtSiiii iiWi個個子子系系統(tǒng)統(tǒng)故故障障中中次次數(shù)數(shù)第第統(tǒng)統(tǒng)故故障障次次數(shù)數(shù)個個子子系系統(tǒng)統(tǒng)失失效效引引起起的的系系由由第第 。 inN S n1iiS a. 確定系統(tǒng)故障率確定系統(tǒng)故障率S： 對于故障率服從指數(shù)分布的系統(tǒng)：對于故障率服從指數(shù)分布的系統(tǒng)： b. 確定各子系統(tǒng)的預計故障率確定各子系統(tǒng)的預計故障率 c. 計算各子系統(tǒng)加權系數(shù)計算各子系統(tǒng)加權系數(shù)Wi iSiiW d. 將將S分配致各子系統(tǒng)分配致各子系統(tǒng) i=Wi St)t(RlnSS 例題：設有一由三臺設備串聯(lián)組成的系統(tǒng)，設例題：設有一由三臺設備串聯(lián)組成的系統(tǒng)，設備備1、2、3的預計故障率分別為的預計故障率分別為 ,

22、h00189.01 h000502. 02 h000216. 03 003567.01007 .0ln100)100(RlnSS 002609.0321S 7244.0WS11 1928.0WS22 0828.0WS33 000295. 0W000668. 0W002584. 0WS33S22S11 9709. 0e)100(R9335. 0e)100(R7723. 0e)100(Rt3t2t1321 一一. 維修度函數(shù)維修度函數(shù) 維修度是表征設備在規(guī)定時間內完成維修的概率。維修度是表征設備在規(guī)定時間內完成維修的概率。如以如以 M()M()表示維修度，即在時間表示維修度，即在時間內完成維修的概

23、率內完成維修的概率為為M()M()。相同時間。相同時間內，越容易維修的系統(tǒng)，其內，越容易維修的系統(tǒng)，其M()M()值越大，值越大，M()M()為時間為時間的單調遞增函數(shù)。的單調遞增函數(shù)。 1. 1. 維修的概率密度函數(shù)維修的概率密度函數(shù) m()m() m( m() )表示某一時刻表示某一時刻設備的修復概率。設備的修復概率。 d)(dM)(m 3. 指數(shù)分布中的維修度函數(shù)指數(shù)分布中的維修度函數(shù) 維修度函數(shù)可以是按正態(tài)分布、指數(shù)分布或威布維修度函數(shù)可以是按正態(tài)分布、指數(shù)分布或威布爾分布。當產品的工作時間遠大于其維修時間時，維爾分布。當產品的工作時間遠大于其維修時間時，維修度函數(shù)一般服從指數(shù)分布。修度函數(shù)一般服從指數(shù)分布。 e)(m e1)(MMTTR1)( 0d)(m)(M2. 維修度函數(shù)維修度函數(shù) M():維修率，指數(shù)分布中維修率，指數(shù)分布中 3. 維修度與可靠度的