摘 要

论文主要研究了以可靠性为中心的设备维护过程，其中首先研究了对设备功能的认识与描述、故障模式分析和故障影响分析，主要分析了一种主动性预防方法：视情维护方法，其中视情维护方法中的基于状态的维护是具有预测能力的方法，我采用了3种方法对其进行了重点分析，分别是基于可靠性数据的方法、基于载荷-强度的干涉分析和比例风险模型。并且我结合以可靠性为中心的设备维护过程，给出了完整的以可靠性为中心的维护策略并解释了做出该决策的原理。

在以可靠性为中心的设备维护应用中，我结合了一些设备对其进行了应用分析。根据设备本身的一些特点，我使用了视情维护方法中的基于载荷-强度的动态模型和比例风险模型去应用在设备维护之中。

关键词：以可靠性为中心的设备维护；视情维护方法；比例风险模型

Abstract

In this paper, we mainly study the maintenance process of reliability as the center. Firstly, we study the understanding and description of the function of the equipment, the analysis of the failure mode and the analysis of the failure. I mainly analyze the active prevention method: the maintenance method state-based maintenance in the method of maintenance is a method of forecasting ability. I have used three methods to analyze it, which are based on the reliability data method, the dynamic model based on load-intensity and the proportional hazard model. And I combined with a reliability-centered equipment maintenance process, given a complete reliability-centered maintenance strategy and explained the principles of making the decision.
In a reliability-centered equipment maintenance application, I combined some of the equipment for its application analysis. According to some of the characteristics of the device itself, I used the load-strength dynamic model and the proportional hazard model in the maintenance method to be used in the maintenance of the equipment.

Key words: reliability-centered equipment maintenance; as appropriate maintenance method; proportional hazard model

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 课题研究的目的和意义 2

1.3 课题的国内外研究现状 2

1.4 论文的研究内容和组织结构 4

第2章 设备故障模式分析 5

2.1 以可靠性为中心的设备维护 5

2.2 设备功能故障记录 6

2.3 设备失效模式分析 8

2.4 本章小结 12

第3章 设备可靠性维护策略研究 13

3.1 设备维护管理策略 13

3.2 设备预防性维护管理周期 16

3.3 基于可靠性数据的设备维护方法 17

3.4 本章小结 21

第4章 设备可靠性维护中的预测性方法与应用 22

4.1 对设备的视情维护方法 22

4.2 基于载荷-强度干涉分析的设备维护方法 22

4.3 载荷-强度干涉分析在设备维护中的应用实例 25

4.4 基于比例风险模型的设备维护方法 28

4.4.1 威布尔比例风险模型 29

4.4.2 模型验证 30

4.4.3风险决策模型 31

4.5 比例风险模型在设备维护中的应用实例 32

4.6 本章小结 35

第5章 总结和展望 36

5.1 总结 36

5.2 展望 36

参考文献 37

致谢 39

第1章 绪论

1.1 研究背景

从二十世纪开始，新的复杂的机械设备，如桥梁、火箭、汽车、飞机和航天飞机的设计和制造技术通过工程设计过程为人们提供便利的生活。典型的设计过程大致可概括为：（1）定义问题，（2）开发设备--原型，设计和测试，（3）生产 。而由于自然灾害和人为事故的频繁发生，对于新设备，设备的可靠性已经成为一个日益重要的因素（考虑）由于成本、竞争、公共需求，并适应新技术方法。降低灾难给设备带来的损害的最有效的方法是以可靠性为中心的设备维护，包括其方法与既定的设计过程并行。

由于具有多个模块的设备需要更高的性能以及材料成本的降低，设备的可靠性设计变得更加复杂，增加了设备故障的风险。可靠性工程的研究已经深入到了防止过去时代的可靠性灾害。然而即使有大量的关于可靠性的概念，理论和文献，仍然需要强调以可靠性为中心的设备维护新方法。

从经济学的角度看，由于全球市场中的设备责任法，公司在预期的设备寿命上会降低经营利润。由于新设备的频繁召回事件已经在全球范围内普遍发生，设备可靠性的术语似乎是经常在日常生活中使用。设备质量和可靠性似乎变得重要，成为确保在当前全球竞争市场持续成功的必要条件。如果客户不满足设备质量，那该设备将在全球市场被驱逐。因此，设备的可靠性是及其重要的。设备的可靠性维护是一种可以在所有环境使其维持所需的预期功能的方法。众多概念——“浴缸曲线”，平均无故障时间、故障率已在上个世纪被建立了。如果要在现场达到可靠性要求，也需要对概率统计的基本知识。当他们用在具体的设备上时，可靠性就可以定量描述故障数据。

维护，以及其他管理学科（如可靠性、物流管理、质量等）在二十世纪下半叶，随着技术革命而发展迅速。第二次世界大战，朝鲜战争，冷战，海湾战争，反恐战争，以及军事准备的持久压力大大加快了这场技术革命。这些发展也反映在民用市场，从汽车行业开始，然后影响着工业领域的成本，时间的花费，环境效应等的更大的后果，在某些情况下，人员和国家安全（如核，化学和采矿业），在过去的几十年里的变化是由于在数量和品种的药品大幅增加而必须保持的设备、更复杂的设计、新的维护技术和维护组织和职责的变化。复杂性的影响是广泛的，需要先进的数学和组织能力，为了了解他们，导致进一步发展以可靠性为中心的设备维护和相关学科^[1]。

1.2 课题研究的目的和意义

以可靠性为中心的维护（Reliability-centered Maintenance），一般简称RCM，是一种结构化的方法来建立一个维护程序。这是来自航空业，可以追溯到1960年代初。越来越多的以可靠性为中心的设备维护在实物设备管理策略发挥作用，正确应用以可靠性为中心的设备维护也成为领导美国社会快速发展中的起着关键作用的一环，这促进了全美汽车工程师协会SAE标准JA1011的发布^[2]。“评价标准是以可靠性为中心的维护过程（以可靠性为中心的设备维护）^[3]”。各种工业和军事组织同样采用了类似的标准（如美国海军标准和英国海军标准）。英国科学家约翰·莫布雷(John Moubray)的定义为：“一个以可靠性为中心的设备维护过程用于确定必须做什么来确保任何实物设备继续做它的用户想要在其目前的经营环境下要做的事^[4]。”

约翰·莫布雷定义以可靠性为中心的设备维护为一种方法论——确定必须做什么来确保设备运行和实现其预定的功能。以可靠性为中心的设备维护方案类似于传统的失效模式和影响分析的重点 是指设备提供其主要功能的能力。此外，以可靠性为中心的设备维护保证维护活动和时间表提供了一个附加值的可靠性和可用性的操作设备。尽管以可靠性为中心的设备维护有起源于商业航空业在上世纪60年代（FAA /工业可靠性程序，1961），它已被用于钢铁行业（Deshpande和modak，2002），铁路工业（Carretero et al.，2003）、配电行业（Yssaad et al.，2014），风力涡轮机工业（Fischer et al.，2012），建筑（Wheeler，2007）等行业^[6][7][8]。