RAMS技术基础培训-PPT课件.pptx

1、本次培训的目标：对轨道交通产品RAMS的一致性理解认识轨道交通产品RAMS的技术范围认识轨道交通产品的RAMS工作流程认识轨道交通产品RAMS的技术方法内容安排23RAMS 参数体系RAMS 业务流程4RAMS 工作方法1RAMS 基本概念中国轨道交通的关键词RAMSRAMS/LCCRAMSRAMSLCC 高的可用性 高的安全性 合理的费用高的效能轨道交通产品的RAMSRAMSReliability 可靠性Avalability 可用性Maintainability 维修性Safety 安全性S针对使用需要定期维护吗？多长时间需要更换？维护的步骤是什么？需要什么工具、消耗品？ 针对故障多长时间

2、发生一次？发生什么故障？如何发现故障？如何降低故障？一旦发生，会产生什么后果？针对维修如何找到故障部位？在哪里修？维修前需要做哪些准备？维修的程序是什么？维修的时间是多少？这就是RAM：识别分析评价预防验证纠正 故障这就是S：识别分析评价预防验证纠正 危险可靠性与安全性对于一些产品来说，可靠性就是安全性。可靠性关心任务成败安全性关心人身安全危险故障大雾闪电可靠性安全性功能状态功能状态故障状态故障状态危险状态危险状态可靠性可靠性安全性安全性当前产品设计的本质是“效费”设计产品设计效能性能设计功能设计性能设计外观设计操作设计RAMS设计可靠性设计维修性设计可用性设计安全性设计寿命周期费用协同LCC

3、LCC=Life Circle Cost, 即全寿命周期费用机车LCC包括初始配置费用、维护保养费用、故障维修费用三大项。运用维护费与购置费之比024681012飞机汽车机床军事装备轨道装备现代设计思想的转变现代设计思想的转变性能向效能的延伸研制费用向寿命周期费用的延伸过去, 我们是这样回答的产品设计仿真/试验设计定型不符合符合RAMS以后，我们该这样回答提出RAMS要求RAMS要求验证RAMS协同设计这样的回答方式，更科学，更理性RAMS的标准IEC615081984-2000EN501261999年IEC622782002年GB/T 215622008年EN50126-22006年EN50

4、126-32004年，2007年IRIS2010EN501282001年EN501292001年方 针要 求指 南RAMS 是产品质量的核心IRISALSTOM 阿尔斯通BOMBARDIER 庞巴迪SIEMENS 西门子Ansaldo Breda 安萨多布雷达 （意大利） EN50129EN50126IRIS的RAMSRAMS 是产品质量核心组成，是通过设计控制产品质量的重要手段设计、质量、RAMS可靠性是产品质量的核心，但是质量工作不能代替可靠性工作产品的可靠性主要是由产品的设计决定的，设计决定了产品的固有可靠性产品可靠性工作的核心是可靠性管理产品的可靠性是设计出来的、生产出来的、管理出来的

5、。-钱学森设计质量RAMS国外铁路产品先进的RAMS/LCC 状况具有系统化的RAMS/LCC 标准体系 RAMS/LCC 要求是重要的设计输入全过程进行RAMS管理RAMS/LCC 信息化程度较高丰富的RAMS专业资源国内铁路行业的RAMS/LCC 现状 国内轨道交通装备各企业的RAMS工程尚处于初步发展阶段，局部建立了质量与可靠性信息系统，利用各研发、生产和使用单位提供的质量与可靠性信息进行分析和评价 新车型的技术合同中普遍提出了RAMS/LCC要求 重点产品应用了一些RAMS工程技术，例如基于安全系数的可靠性工程设计、故障模式影响分析、故障树分析、可靠性试验等。 部分企业已经通过IRIS

6、认证。对于大连厂，为什么要开展RAMS？第一，保障铁路产品的安全运营第二，满足主机厂的要求第三，与国际先进水平接轨第四，降低寿命周期费用（LCC）第五，提高产品的可用性内容安排23RAMS 参数体系RAMS 业务流程4RAMS 工作方法1RAMS 基本概念RAMS 的参数和指标RAMS 参数是产品RAMS定量化描述的数学属性，RAMS 参数体系是某种产品RAMS 的参数的集合；RAMS指标是产品某一RAMS 参数的要求值，RAMS指标体系是所有RAMS 参数的要求值。 使用使用可用度可用度Operational Availability 使用可用度)(MLDTMTTRMTBFMTBFAoRel

7、iability可靠性MTBFMaintainability维修性MTTRSupportability 保障性MADTMWTMLDTSupport System Effectivness保障系统效能MWTSupport Organisation Efectivness保障组织效能 MADTMean Time Between Failures平均故障间隔时间Mean Time To Repair平均维修时间Mean Logistic Delay Time平均保障延误时间Mean Waiting Time 平均等待时间Mean Administrative Delay Time 平均管理延误铁路产

8、品可靠性参数体系MTBF 针对不同的故障类型进行分类：针对不同的故障类型进行分类： 1类故障类故障MTBF1 2类故障类故障MTBF2 3类故障类故障MTBF3 4类故障类故障MTBF4 1，2，3类故障类故障MTBF机车故障类别定义故障类别故障类别描述机破故障导致以下后果之一的故障称为机破故障：机车无法投入运行或不具备运行安全条件；机车运行中断超过X分钟；机车运行能力下降，造成延误累计超过X分钟。临修故障相邻两次检修期间，机车运用过程中发生事故或零部件出现故障，没有造成机破，但不得不进行修理的故障。一般故障轻于机破故障和临修故障，不威胁机车安全性，不影响任务执行，无需进行换件或拆解修理，需进

9、行简单调整即可修复的故障。平均故障间隔时间MTBF铁总对机车的可靠性指标要求参数名称指标值单位机破率1次/百万公里临修率10次/百万公里千万不能搞混千万不能搞混例如例如:寿寿 命命: 产品能有价值存活的时间长度，是时间特性。产品能有价值存活的时间长度，是时间特性。MTBF: 它体现了在寿命期内的发生故障的强度，是概率特性。它体现了在寿命期内的发生故障的强度，是概率特性。MTBF 不是寿命不是寿命 ！ 产品产品 典型设计寿命典型设计寿命典型典型MTBF 继电器继电器 15,000 次次55,000 次次 按钮按钮 3 million 12 million 电视机电视机 15 years 68 y

10、ears人人（71,74）年）年 39年年故障率故障率（Failure Rate）： 定义：工作到某时刻尚未发生故障的产品，在该时刻后单位时间内发生故障的概率。 单位：一般为10-6/小时或10-9/小时（fit） 计算：故障次数除以总工作时间是MTBF 的倒数：MTBF1TB=交付时间点交付时间点TW=耗损时间点耗损时间点早期失效期早期失效期偶然失效区偶然失效区耗损失效区耗损失效区TwTB制造缺陷制造缺陷工艺缺陷工艺缺陷元件缺陷元件缺陷固有缺陷固有缺陷耗损故障耗损故障时间时间失效率失效率浴盆曲线浴盆曲线浴盆曲线浴盆曲线时间时间瞬时故障率瞬时故障率制造和筛选制造和筛选可靠性预计和验证可靠性预计

11、和验证耗损机理分析耗损机理分析早期故障早期故障随机故障随机故障耗损故障耗损故障. . .开箱合格率开箱合格率. . . 预计和试验预计和试验与环境和应力相关的疲劳和衰减机理与环境和应力相关的疲劳和衰减机理 增加检查点增加检查点 改善抗恶劣环境设计改善抗恶劣环境设计 老化试验老化试验 环境应力筛选试验环境应力筛选试验 可靠性评估可靠性评估 可靠性预计可靠性预计 可靠性增长试验可靠性增长试验 高加速寿命试验高加速寿命试验 材料特性材料特性 使用数据积累和分析使用数据积累和分析 加速寿命试验加速寿命试验 系统寿命模型系统寿命模型浴盆曲线的进一步说明浴盆曲线的进一步说明可靠度可靠度 vs. 故障率故障

12、率 Vs. MTBFt 为任务时间或任务次数为任务时间或任务次数例如例如: 假设某一电机的假设某一电机的 MTBF 为为7,500 小时小时, 工作一个月（工作一个月（30天）不发生故障的概率为天）不发生故障的概率为.%8 .90908. 0)30(750024*30hourshourseR天当故障率保持恒定时当故障率保持恒定时:tFRMTBFteeR)( t铁路产品维修性参数体系平均故障间隔时间MTTRMTTR（Mean Time To Restore）表示针对发生故障的产品，）表示针对发生故障的产品，平均恢复产品功能所需的时间平均恢复产品功能所需的时间MTTR 是一个时间参数，需要考虑各个

13、维修活动所占用的时是一个时间参数，需要考虑各个维修活动所占用的时间间MTTR 是铁路产品主要的维修性参数，通常情况下，也是唯是铁路产品主要的维修性参数，通常情况下，也是唯一的维修性参数。与一的维修性参数。与MTBF相似，相似，MTTR 也是可以分类计算也是可以分类计算的，一般按维修级别（现场级、中间级和车间级）进行分类。的，一般按维修级别（现场级、中间级和车间级）进行分类。MTTR的时间维修活动准备时间故障鉴别时 间获得定位时 间获得零件时 间检验时间基本作业排除故障时 间故障实际修复时间故障管理时 间故障修复时 间系统修复时 间系统停机时 间总的系统停机时间 系统后勤供应时间初始延误时 间最

14、后测试时 间系 统 时 间故 障 时 间最大维修时间50%90%MTTR最大维修时间( )()tM t 。 给出维修度M（t）（可以取90%），通过求解下述方程得到最大维修时间t。式中为平均修复时间，即MTTR，为对数正态分布的标准差。可用性参数第第37页页MTTRMTBFMTBFAi 固有可用度Ai（Inherent Availability）指只考虑到故障修复情况，不进行预防性维修，没有考虑备件和管理延迟。 反映了由设计赋予列车的可用度。 易于度量，常用作采购时合同规定的要求。固有可用度可达可用度运行可用度可用性参数第第38页页 可达可用度Aa（Achieved Availability）

15、考虑到故障修复和预防性情况，没有考虑备件和管理延迟。 可达可用度也称为技术可用度（Technical Availability）。 有时也用作采购时合同规定的要求。MTTMMTBMMTBMAa固有可用度可达可用度运行可用度可用性参数第第39页页 运行可用度Ao（Operational Availability）考虑到故障修复性和预防性情况，并考虑保障延迟。 评估机车在实际使用条件下的可用性。 运行可用度（ Ao）不是制造商可控的因素。MLDTMTTRMTBFMTBFAo固有可用度可达可用度运行可用度内容安排23RAMS 参数体系RAMS 业务流程4RAMS 工作方法1RAMS 基本概念RAMS

16、工程体系RAMS流程RAMS工作系统工作系统RAMS 数据信息数据信息RAMS工程方法工程方法RAMS 技术要求技术要求RAMS技术要求产品设计要求中应明确包含RAMS设计要求，并且同功能性能一样，作为关键特性要求RAMS设计要求不仅仅包含指标设计要求，也包含定性的设计要求和分析要求RAMS设计要求的基本原则是： 清晰明确的清晰明确的 可测量的可测量的 可执行的可执行的 可跟踪检查的可跟踪检查的 可验证的可验证的RAMS要求的内容RAMS要求以合同或任务书的形式提出，需要包括：RAMS要求定量要求指标要求数据要求验证方法定性要求工作项目技术规范评审要求指标要求数值指标指标描述置信度数据要求数据

17、源数据格式验证方法使用验证试验验证分析验证工作项目可靠性维修性可用性安全性技术要求工作要求工作方法评审要求文档要求里程碑过程监控可靠性工作流程功能FMEA硬件FMECA设计验证计划强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRACAS设计更改产品设计可靠性建模和预计设计要求设计控制措施安全性安全性工作流程功能FMEA硬件FMECA设计验证计划故障树分析强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRACAS设计更改产品设计可靠性建模和预计安全性评价初步危险分析SSHAO&SHA危险登记簿维修性维修性工作流程功能FMEA硬件FMECA设计验证计划维修性预计R

18、CMA强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRACAS设计更改产品设计可靠性建模和预计维护策略维修策略工艺FMEA工艺控制计划维修任务分析RAMS工作流程(总)功能FMEA硬件FMECA设计验证计划故障树分析维修性分析RCMA强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRACAS设计更改产品设计可靠性建模和预计维护策略安全性评价维修策略初步危险分析工艺FMEA工艺控制计划RAMS 流程RAMS与研制流程的融合总体层次模板总体层次模板内容安排23RAMS 参数体系RAMS 业务流程4RAMS 工作方法1RAMS 基本概念RAMS工作流程(总)功能FM

19、EA硬件FMECA设计验证计划故障树分析维修性分析RCMA强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRACAS设计更改产品设计可靠性建模和预计维护策略安全性评价维修策略初步危险分析工艺FMEA工艺控制计划故障模式影响及危害性分析（FMECA）故障模式影响及危害度分析（Failure Mode Effects and Criticality Analysis，简记为FMECA）是分析系统中每一产品所有可能产生的潜在故障模式及其对系统造成的所有可能影响，并按每一个故障模式的严重程度、发生频度予以分类的一种归纳分析方法。是一个系统化的过程，利用表格方法，同时也是用于解决问题的工

20、具，来识别潜在的故障及其影响。案例展示RAMS工作流程(总)功能FMEA硬件FMECA设计验证计划故障树分析维修性分析RCMA强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRACAS设计更改产品设计可靠性建模和预计维护策略安全性评价维修策略初步危险分析工艺FMEA工艺控制计划可靠性建模和预计可靠性模型表示系统与单元之间的可靠性逻辑关系。可靠性预计是对产品或者系统的可靠性进行定量的估计，推测其可能达到的可靠性水平（MTBF），是一个自下而上、由局部到整体、从小到大的一种系统综合过程。系统System Rel = f (Subsys Rel)设备Asm Rel = f (Comp

21、 Rel)零部件/元器件Comp Rel = f （故障率)分系统SubSys Rel = f (Asm Rel)可靠性分配可靠性预计案例展示RAMS工作流程(总)功能FMEA硬件FMECA设计验证计划故障树分析维修性分析RCMA强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRACAS设计更改产品设计可靠性建模和预计维护策略安全性评价维修策略初步危险分析工艺FMEA工艺控制计划设计验证计划和报告是一种制订贯穿于产品开发过程的试验活动计划和文件化的方法。设计验证是一种严格的并以文件形式开展的活动，由具备规定资格和资历的人客观地去执行。产品设计师负责提出所设计产品的验证需求和验证

22、项目，负责订一个为保证部件或系统符合所有工程要求所需的试验的全面完整的计划，以便安排出合理的试验程序。设计验证计划确定验证方法序号风险控制项控制方法设计更改仿真计算高温试验低温试验振动试验电磁兼容电源拉偏试验湿热试验其它1D内总线控制：间歇通信1）确定为双冗余应用方式2）更改为BIT测试项目进行D内总线系统通讯的线上信息密度仿真计算高温工作极限试验低温工作极限试验（含启动）制定控制芯片三级试验控制措施：晶片试验、出厂试验、入所试验2CPU处理：间歇故障更改为BIT测试项目高温工作极限试验低温工作极限试验（含启动）31555B总线控制：间歇通信1）提高芯片质量等级2）更改为BIT测试项目 设计验

23、证计划设计验证计划序号项目名称验证方法接收准则地点样本数测试结果开始日期结束日期责任人 备注1弹内总线数据流分析、验证计算、仿真、测 试 D 内 总线系统通讯的线上信息密度，适当确定信道冗余数和错误信息重发次数余量保持50%以上余量为55.6%，以重发三次为标准，确定为双冗余通道，通过201102201103张淑舫 通过系统数学、半实物仿真试验12通过201106201109冀华通过全弹发控、飞控试验3通过201109201112陈海峰 2RAMS工作流程(总)功能FMEA硬件FMECA设计验证计划故障树分析维修性分析RCMA强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRA

24、CAS设计更改产品设计可靠性建模和预计维护策略安全性评价维修策略初步危险分析工艺FMEA工艺控制计划可靠性工程试验 环境应力筛选试验 可靠性增长试验 可靠性鉴定试验常规可靠性试验 加速试验介绍 定性加速试验:HALT/HASS 定量加速试验: ALT加速可靠性试验RAMS工作流程(总)功能FMEA硬件FMECA设计验证计划故障树分析维修性分析RCMA强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRACAS设计更改产品设计可靠性建模和预计维护策略安全性评价维修策略初步危险分析工艺FMEA工艺控制计划故障信息闭环管理-FRACASFRACAS 是 “Failure Report

25、Analysis and Corrective Action System” 的缩写，是“故障报告、分析及纠正措施系统”，FRACAS 通常也称为“故障信息闭环管理系统”。FRACAS 有多种称法，如“归零管理”、“PRACAS”、“8D”等。FRACAS 简单说明利用“信息反馈，闭环控制”的原理，通过一套规范化的程序，使发生的产品故障能得到及时的报告和纠正，从而实现产品可靠性的增长，达到对产品可靠性和维修性的预期要求，防止故障再现。通过FRACAS 建立企业问题/故障信息数据库，为可靠性设计和分析以及关于维修策略、保障策略和备件策略的制定提供数据支持。FRACAS作用FRACAS 一般业务流

26、程技术服务技术服务部门部门质量部质量部/故障管理委员会故障管理委员会研发部门研发部门问题记录问题记录根原因分析，制定纠正措施根原因分析，制定纠正措施工艺部门工艺部门采购部门采购部门初步原初步原因分析因分析责任责任认领认领仲裁仲裁分析、纠正分析、纠正效果确认效果确认进入整改流程进入整改流程建立问题报建立问题报告并立项告并立项问题解决，问题解决，归档，关闭归档，关闭纠正措施实施纠正措施实施纠正措施实施纠正措施实施纠正措施实施纠正措施实施纠正措施实施纠正措施实施实施效果确认实施效果确认制定永久纠正措施：设计准则、测试方法、故障模式库、器件优选、维修保障策略、质量体系文件制定永久纠正措施：设计准则、测

27、试方法、故障模式库、器件优选、维修保障策略、质量体系文件确认问题已解决确认问题已解决问题闭环，归档问题闭环，归档责任责任认领认领分析、纠正分析、纠正责任责任认领认领分析、纠正分析、纠正是是否否责任明确，非重大、非频发责任明确，非重大、非频发重大、频发故障重大、频发故障或责任不清或责任不清RAMS工作流程(总)功能FMEA硬件FMECA设计验证计划故障树分析维修性分析RCMA强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRACAS设计更改产品设计可靠性建模和预计维护策略安全性评价维修策略初步危险分析工艺FMEA工艺控制计划初步危险分析（PHA） 初步危险分析(Prelimina

28、ry Hazard Analysis, PHA)是在系统设计早期开展的危险分析，用以识别系统可能涉及和需要控制的潜在危险，并引出系统设计过程中需要执行的措施以消除或减轻相关危险。 所有危险分析的起步 以参考系统之过往历史灾害为基础 参考系统功能包含：运量、车站数量、里程长度、使用文化 并考虑本系统之独特之处 于概念设计时执行最佳RAMS工作流程(总)功能FMEA硬件FMECA设计验证计划故障树分析维修性分析RCMA强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRACAS设计更改产品设计可靠性建模和预计维护策略安全性评价维修策略初步危险分析工艺FMEA工艺控制计划故障树分析（F

29、TA）以一个选定的不期望的系统故障事件或系统状态作为分析对象（定事件），通过对可能造成产品故障的硬件、软件、环境、人为因素等因素进行分析，建立一个逻辑因果关系图，从而确定产品故障原因的各种可能组合或其发生概率，并据以采取相应的纠正措施，以提高系统可靠性和安全性的一种设计分析方法。RAMS工作流程(总)功能FMEA硬件FMECA设计验证计划故障树分析维修性分析RCMA强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRACAS设计更改产品设计可靠性建模和预计维护策略安全性评价维修策略初步危险分析工艺FMEA工艺控制计划LRU/SRU 的概念LRU=Line Replaceable

30、Unit（在线可更换单元）SRU-Shop Replaceable Unit（车间可更换单元）单元-不含紧固件、消耗品等更换-修理也包含在内在线-在整车上单元-不含紧固件、消耗品等更换-修理也包含在内车间-在特定维修场所，不是在整车上维修级别LRU和SRU表单（标准）MTA-维修任务分析第第73页页维修性建模维修性预计计算为系统的平均修复时间；为针对系统组成单元i的平均修复时间；为系统组成单元i的失效率；n为设定了维修时间的全部系统组成单元数量；为系统失效率。75nisiiMTTRMTTRs0SMTTRiMTTRiS案例展示RAMS工作流程(总)功能FMEA硬件FMECA设计验证计划故障树分析

31、维修性分析RCMA强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRACAS设计更改产品设计可靠性建模和预计维护策略安全性评价维修策略初步危险分析工艺FMEA工艺控制计划以可靠性为中心的维修性分析（RCMA）针对SBOM的故障模式进行预防性维修分析，采用逻辑决断的方法确定有效的维修方式，并进一步确定维修间隔期，并提出修理级别的建议，编制预防性维修大纲。RCMA的输出： 维修方式（定期报废、定期恢复、视情检修、事后维修）； 维修间隔期（定期维修间隔期和视情检修间隔期）； 维修级别建议。RCMA逻辑决断预防性维修大纲单元名称维修间隔期维修工作说明维修级别维修耗时维修人员所需备件及维修工具备注间隔时间间隔里程数量专业 CBM_基于状态的维修第第80页页CBM+以状态监测技术为基础，通过监测装备的当前状态，进行故障诊断及寿命预测，产生维修决策，并实施维修活动。Questions? Comments? Discussion?81THANKS！