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预先维修与其他维修工作类型的分析比较
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李东泽 个人主页 给TA发消息 加TA为好友 发表于:2019-02-09 17:47:36 楼主

预先维修与其他维修工作类型的分析比较

以可靠性为中心的维修译自英文“Reliability Centered Maintenance”,简称RCM,它是国内外维修行业已经非常熟悉的一个用词,是受到世界各国普遍承认的科学的维修理论。在发达国家,RCM的推广应用已经取得了显著成效,并且还在继续扩展。
 

主动性维修或主动维修,源于Proactive Maintenance (缩写为Promaint或PaM,也可译为“预先维修”),从上世纪90年代开始,在西方国家逐渐发展和应用。2002年欧洲维修联盟(EFNMS)第16次会议曾将Promaint作为会议主题。但是“主动性维修”到底是什么,各国是“仁者见仁,智者见智”,存在不同的理解,就是在Promaint发源地,对其概念、原理和具体技术也有着截然不同的观点。本文将在分析有代表性的两种主动性维修观点的基础上,研究如何应用主动性维修,丰富和完善现有的RCM理论和方法。
 

一、两种不同的“主动性维修”(PaM)
 

1、狭义的“主动性维修”
 

1992年美国资深的液压系统设计专家E.C.Fitch,在其著作《Proactive Maintenance for Mechanical Systems》[1]中详细论述了Proactive Maintenance的概念、原理和技术。

这种维修在理论和实践上有其重要的意义,它提出了“故障根源”(Boot Causes of Failure)的概念,给出了故障根源的种类(材料变形、超常液体污染、液体泄漏、液体化学不稳定、液体物理不稳定、液体气蚀、液体温度不稳定、严重的磨损状况等),认为通过对可能引起设备产生故障的“故障根源”进行系统化的识别,在系统的性能和材料退化之前采取措施进行维修,可以有效地减少系统的整体维修需求,延长系统的使用寿命。

Fitch的“主动性维修”认为,在实际的维修工作中不但要重视零部件的损伤,还应重视相关介质(如油液等)的“条件性故障”。Fitch的“主动性维修”实际是狭义的主动性维修。
 

2、广义的“主动性维修”
 

1997年,国际著名的RCM专家J.Moubray在其名著《RCMⅡ》第二版[3]中提出了主动性(Proactive )维修和非主动性(Reactive)维修的概念,并进行了解释。

他认为主动性维修工作是为了防止产品达到故障状态,而在故障前所采取的工作。他把原来的三类预防性维修工作(视情(即预测性)维修、定期修复和定期报废)都归属于主动性维修,认为这些工作均是在故障发生前进行的主动工作。当不可能选择有效的主动性工作时,应根据故障后果选择非主动性维修,非主动性维修包括修复性维修、故障检查和改进设计。

这里的主动性维修实际上是广义的主动性维修,该主动性维修不仅预防故障本身,更重要的是避免故障后果。
 

3、两种主动性维修的比较
 

为了进一步对两种主动性维修进行比较,这里分析二者与其他维修策略之间的关系:
 

表1:狭义主动维修和广义主动维修与其他维修策略的关系表

类别
 主动性维修
 非主动性维修
John Moubray
 主动性维修(广义的):预测性维修(视情维修)和预防性维修(定期恢复、定期报废)
 故障检查、故障后修理(修复性维修)和改进设计
 
E.C.Fitch
 主动性维修(狭义的)
 预测性维修、预防性维修、修复性维修 
 

从上表可以看出:John Moubray和E.C.Fitch都认为维修可分为主动性维修和非主动性维修,但二者的分界线有显著的不同。

其根本原因在于对故障的认识(定义)不同:John Moubray是根据功能故障划分主动、非主动维修,他把功能故障之前采取的措施视为主动维修,功能故障之后采取的措施视为非主动维修;而E.C.Fitch是以“条件性故障”或“将不能完成规定功能”进行定义,他认为只有消除“故障根源”,延缓机件故障发生的措施才能视为主动性维修,目前的大部分预防性维修都不是主动性维修,主动性维修是单独的一种维修工作类型。

实际上从维修概念的发展上看,历来都是基于对故障的认识(定义)以及鉴别和处置手段的发展。从修复性维修、预防性维修到预测性维修、故障探测,直到今天的主动性维修都是这样。狭义的主动性维修,是以“产品或产品的一部分不能或将不能完成规定功能的事件或状态” 来说主动与非主动;广义的主动性维修认为,主动维修、非主动维修是以是否发生功能故障为界限。
 

通过前面的分析,可以得出以下基本结论:
 

①狭义的主动性维修强调通过消除或控制故障产生的条件,从故障根源上对故障进行预防,是积极主动的预防故障。这种理论和实践,在设备(资产)管理领域并不是新生事物。在许多设备、装备中通过各种保养活动,例如检查和严格控制液压或润滑油质(包括酸碱度)、充氮、干燥剂、密封等都是力图消除或控制故障产生的条件,从根源上预防故障,避免故障损失,延长使用寿命,节省费用和资源。但是传统的技术、方法非常有限。

今天的狭义主动性维修,强调通过应用各种高新技术手段,如自动粒子计数器、油水分析仪、粘度计、张力计等实现这一目标,监控和消除故障根源,是维修理念和技术上的重大发展。依据实际情况大力推广和开展应用研究有其重要的积极的意义。
 

②狭义的主动性维修有其一定的使用范围和对象,实现狭义的主动性维修必须具备一定的条件。首先,产品要有所谓的5种故障:条件性故障、初始性故障、临近性故障、急剧性故障、功能性故障;还要求具有先进的检测技术,准确地判定可能引起故障的诱因,并在装备的材料和性能退化之前及时采取措施进行维修,恢复和保持设备的稳健运行状态。

因此,实施狭义的主动维修要看是否有适用的、经济的、有效的“主动维修”措施;同时,是否实施主动维修要看故障影响、故障后果是否有必要,过早的“主动维修”措施有可能使零部件的寿命无法得到充分利用。所以,它特别适用于可靠度要求比较高的关键设备或部件。
 

③按照狭义的主动性维修,把维修中的大多数工作包括“基于状态的维修(CBM)”这样先进的技术都看作为“被动的”,尽管从广义的故障概念上讲有一定的道理,但从实效上看,这种称谓未必有利。广义的主动性维修,从功能故障的发生与否区分主动性维修和非主动性维修,会更合理,更利于人们接受。同时,不同的维修方式有各自的应用范围,不同维修方式本身并无绝对的先进和落后之分。在具体选择或确定维修方式时,应当结合具体的应用实际,从费用效果(包括对环境的影响)综合权衡决定。某一种维修并不能完全取代或排斥其他维修。

二、预先维修的概念

如上所述,在Moubray继Fitch之后使用Proactive Maintenance,提出广义的主动性维修,其中可以包含狭义的主动性维修。事实上,在Moubray的《RCMⅡ》第2版所介绍的相当一部分状态监测技术,就是针对故障根源的。但是,作者并没有区分和强调这种维修策略。

在目前的RCM分析中,在分析项目故障模式的故障原因时并没有特别强调其他产品或外界因素对故障原因主体的影响,即故障根源问题。一些经验不很丰富的分析人员在对设备进行分析时容易漏掉这些影响因素。比如,在对液压装置(如火炮驻退机)进行故障模式影响分析时,机筒(驻退筒)锈蚀可能是导致液压装置(驻退机)发生功能故障的一种故障原因,但未必进一步分析导致锈蚀的根源可能是液体变质引起的。

这样在对机筒锈蚀进行RCM决断时,可能只是考虑如何检查锈蚀,避免功能故障的发生;而如果考虑到液体的变质,预先采取对液体进行定期检查或更换,消除故障根源可能是更有效而经济的。

基于对上述两种主动性维修和RCM分析过程中存在问题的分析,为了将狭义的主动性维修与其他主动性维修区分开来、突出出来,我们将它称为“预先维修”。“Proactive Maintenance” 本来就可译为“预先维修”。

预先维修针对的是“故障根源”,“故障根源”是指可能引起最低层分析项目(故障原因主体)发生故障的一切外部因素,这些外部因素包括材料变形、超常液体污染、液体泄漏、液体化学不稳定、液体物理不稳定、液体气蚀、液体温度不稳定、严重的磨损状况等,也包括可能诱发故障原因主体发生故障的其他非分析产品故障。

在这里,“故障根源”和Fitch的“故障根源”相比范围要广。不但包括Fitch书中针对机械特别是液压系统的故障根源,而且也可应用于其他系统或设备。包含相对于最低层分析项目(故障原因主体)的维修工作而言,预先维修工作是优先进行的工作。

在维修工作的实施过程中,一般优先选做预先维修工作,然后才是其他维修工作。从这个意义上说,采用“预先”也比“主动”更合适。

预先维修是针对故障根源采取的维修措施,包括对故障根源的监测和排除。它可以是现有预防性维修工作形式(保养、视情维修、定期更换、故障检查、重新设计等)中的任一类型或组合。

三、考虑预先维修的RCM

RCMA已经成为世界各国公认的规划和确定预防性维修工作的科学方法,其目标是以最少的资源消耗保持系统的可靠性(规定条件的可靠性)和安全性;而预先维修则把外部条件也考虑进去,全面考察影响装备可靠性与安全性的因素,强调通过改善机件的外在条件延长寿命,延缓故障的发生(尽管不能完全消除故障),提高产品的固有可靠性。预先维修对原有的RCM原理和分析方法提出了挑战。

传统的RCM并未特别强调预先维修的概念,从FMEA和RCM决断中很难充分考虑故障根源,找出针对性措施,因此应将预先维修引入RCM分析过程。把预先维修更充分地结合进RCM分析过程,将使RCM变得更加完善,更具生命力。积极推进预先维修的美国海军说得好:预先维修是富有生命力的RCM。

1、预先维修和其他维修工作类型的比较

如上所述,预先维修不是一种独立的维修工作类型,可以是现有维修工作类型(保养、视情维修、定期更换、故障检查、重新设计等)中的任何一种或组合,它同样要对产品(故障根源)的状态进行检测或监测,并根据需要采取措施。但针对的具体对象、实施的顺序却不同,如表2。

表2 预先维修与其他维修的比较
 


预先维修其他维修
针对的故障“条件性故障”或故障根源功能故障、潜在故障
应用的对象外部因素RCM分析项目
监控、检测机件所处的外部环境、介质以及其他非分析产品,如:液压油、润滑油或气体的物理、化学性质,渗漏,温度,气蚀,机件不对中等各种“稳定性”问题。零部件的磨损、腐蚀或其他材料和性能退化,如:磨损,液压油、润滑油中金属粒含量(反映磨损状况);振动。
实施顺序如果故障根源存在应优先实施在预先维修工作之后进行
修复或纠正措施排除故障诱因,对故障诱因进行保养、更换、修复、改进、替换(4-R)等。如:更换液压油或润滑油脂、不兼容的材料,充氮,消除不对中等;改进过滤网或冷却器件等。对发生功能故障或潜在故障的零部件、元器件或单元进行保养、更换、修复、改进、替换(4-R)等。


2、考虑预先维修的RCM分析过程

通过在RCM中引入预先维修,可以把维修的视野向前延伸到识别、排除故障根源上,这种“预先”活动使维修变得更加“主动”,从而更加“预先地”减少维修需求。对于一些关键的产品在条件允许的情况下进行考虑,对于使用可靠性的提高和寿命的延长是非常有必要的。

(1)考虑预先维修的FMEA分析表

在RCM分析过程不变的前提下,可以在FMEA表中填写导致故障原因的潜在“故障根源”, 故障根源的直接影响是导致故障原因。当能够确定故障根源时,FMEA中的其他分析内容均应考虑针对故障根源。

(2)考虑预先维修的RCM决断判定准则

在为故障根源确定预先维修工作时,与为故障原因确定预防性维修工作时一样,也需要进行综合权衡,需要根据具体的判定条件为故障根源确定合适的预先维修工作。RCM决断过程中,是否选择某项预先维修工作,取决于该项工作是否满足其适用性准则和有效性准则。各预先维修工作的适用性准则和有效性准则与现有RCM决断图中相应的预防性维修工作的适用性准则和有效性准则相似。确定的预先维修工作可以是RCM决断图中的任何一种预防性维修工作形式或组合。

(3)考虑预先维修的RCM决断过程

根据前面的讨论,引入预先维修后不需对RCM决断图进行改动。在进行RCM决断时,如果FMEA表中的故障原因后面有“故障根源”,应首先对故障根源进行RCM决断,明确该故障根源可能导致功能故障的后果,找出针对具体故障根源的预先维修措施。

此外,还应对故障原因进行决断,找出针对具体故障原因的有效的预防措施。如果导致故障原因主体发生故障的“故障根源”不存在,则应对故障原因正常地进行RCM分析决断,找出针对故障原因的预防性维修工作。决断完成后,应把针对故障根源的预先维修工作、针对故障原因的预防性维修工作分别列在维修大纲中。

在根据维修大纲制定维修手册实施维修的过程中,在正常情况下,应首先对故障根源实施预先维修工作。如果通过对故障根源的检测或监测发现其结果没有问题(如油液、气体性质正常等),那么就不必再对与故障根源相对应的故障原因采取预防性维修措施;反之,如果预先维修的检测或监测发现了“条件性故障”,不但要对故障根源采取纠正措施,而且还应对故障原因采取有效的预防措施。

如果导致故障原因主体发生故障的“故障根源”不存在,那么只需对故障原因采取相应的预防性维修措施。

 结语

本文通过对两种“主动性维修”的分析,提出了预先维修的定义,把预先维修引入RCM分析过程并对引入预先维修后的RCM过程进行了讨论,该分析过程还有待于进一步完善和更多的实践验证。由于原来RCM的目标是以最少的资源消耗保持产品的固有可靠性,而预先维修则要求通过考虑“故障根源”,改善产品的外在条件,延缓故障的发生,延长产品的寿命。

因此,预先维修的引入是对RCM分析过程的一种拓展,必将为RCM分析过程注入新的活力,可望使RCM更加完善,应用范围更加广泛。


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