RCM方法在装备维修策略研究中的应用

喻 刚，王国生，张春龙

（西北核技术研究所，陕西 西安710024）

在装备列装之后，对其维修策略进行研究，针对装备的不同维修内容，科学合理的选用对应的维修策略进行维修，对减少故障发生、缩减维修成本、保持装备可靠性，进而提高部队战斗力具有重要意义。

现代装备所具有的大型化、高速化、精密化、电子化、自动化等特点，决定了单一的维修策略已不能适应现代装备的维修需求，故在装备列装之后，如何针对装备及使用单位自身特点，确定适合其的维修策略，是装备使用管理单位面临的一个难题，对于大型新技术装备，这种矛盾更加突出。

1 维修策略研究

维修策略是指完成装备维修所采取的方式或方法，主要包括事后维修，状态维修，预防性维修，定期维修等类型[1]。

装备维修策略研究是指为装备的每项维修内容，确定对应的维修策略类型。维修策略研究可分三步：

（1）收集分析所需信息：包括装备组成、结构、功能、原理，维修保障设施设备，维修人员，维修经费等内容；

（2）确定装备维修内容：对装备进行分析，包括结构分析、故障模式影响分析、可维修性分析等内容，确定装备的维修内容，并对维修内容的维修级别进行划分；

（3）维修策略选择：对维修内容对应的维修工作、维修所需设施设备、维修所需人员、经费、故障后果等要素进行分析，研究确定适合其的维修策略。

2 RCM方法

RCM方法是指以可靠性为中心的维修（Reliability Centered maintenance，RCM），起源于上世纪60年代末的美国航空界，是指按照以最少的维修资源消耗保持装备固有可靠性和安全性的原则，应用逻辑决断的方法确定装备维修需求的过程。

RCM的基本过程为：对系统进行功能与故障分析，明确系统内可能发生的故障、故障原因及其后果；用规范化的逻辑决断方法，确定出各故障的预防性对策；通过现场故障数据统计、专家评估、定量化建模等手段在保证安全性和完好性的前提下，以维修停机损失最小为目标优化系统的维修策略。

综上，RCM方法在确定装备维修需求的过程中，具有将装备可靠性和安全性的保持作为基本原则，且考虑维修经济性的特点。故可将RCM方法应用到维修策略研究中，对装备进行分析，确定装备的维修需求，进而明确装备的维修内容，从而为装备维修策略的确定奠定基础。另外，可应用RCM中的逻辑决断方法确定预防性维修工作类型。

3 RCM应用过程

3.1 装备维修内容确定

装备维修策略研究的基础是明确装备的维修内容，并对维修内容进行划分，确定装备的基层级、中继级、基地级维修项目。采用RCM方法对装备进行分析，以确定装备的维修内容，在应用过程中，对RCM方法进行简化，基本过程为：收集分析装备相关信息；分解装备结构，确定RCM分析项目；故障模式影响分析；分析确定维修内容。

3.1.1 收集分析装备相关信息

收集的信息主要包括：

（1）装备概况：包括装备组成、功能、性能参数、安全规程、环境要求等内容。

（2）故障信息：装备的历史故障信息、故障模式、故障原因和影响、故障率、故障判据、潜在故障发展到功能故障的时间、功能故障和潜在故障的检测方法。

（3）维修保障信息。维修保障信息包含：维修设施设备及工具、备品备件、人力等。

3.1.2 分解装备结构，确定RCM分析项目

大型装备具有部件多的特点，而有些部件的故障不会对设备、人员或者任务的完成产生影响，装备结构分解的主要目的便是剔除不重要的部件，只将故障后影响安全性、任务性或严重影响经济性的部件选为重要功能部件（RCM分析项目）。其确定遵循以下原则：

（1）该部件的故障可能影响安全。

（2）该部件的故障可能影响任务完成。

（3）该部件的故障可能导致重大的经济损失。

（4）该部件的隐蔽功能故障与另一有关的或备用部件的故障的综合可能导致上述一项或多项影响。

（5）该部件的故障可能引起的从属故障将导致上述一项或多项影响。

确定装备重要功能部件的方法：按照分系统、子系统、组件、部件的次序对装备进行结构分解。在每次分解后，对每个组件或部件的维修可达性进行分析，确定最小可维修单元，在此基础上根据定义及原则确定重要功能部件。图1为确定重要功能部件的示意图，图中编号为010n0201的图像驱动器是可维修的最小单元，而此驱动器若发生故障，会导致任务的失败，故将其确定为重要功能部件。

图1 装备结构分解示意图

3.1.3 故障模式影响分析

针对RCM分析项目，实施故障模式影响分析（FMEA），以确定重要功能部件的故障模式及影响，具体按以下5个步骤完成。

（1）定义项目功能：对所有RCM分析项目定义其功能（填写FMEA表格最左列），从而为故障模式分析奠定基础。项目功能描述一般至少要由动词和名词组成，功能描述尽可能的准确。

（2）分析功能故障模式：在对所有RCM分析项目的功能确定后，针对每一种功能，分析其可能的故障模式，即故障的表现形式，从而为故障原因分析奠定基础。在进行功能故障模式分析时，要参考收集的历史故障数据或者相似装备故障数据等信息。

（3）分析故障原因：对每个功能故障模式的可能故障原因进行分析，故障原因的描述应由一个名词加上一个动词组成。

（4）分析故障影响：对每一项故障原因的故障影响进行分析，用以说明当该种功能故障发生时会出现什么情况。

（5）填写FMEA记录表，并进行汇总，FMEA记录表的样式如表1所示。

表1 主控管理子系统FMEA记录表

3.1.4 确定维修内容

在完成故障模式影响分析后，针对每项故障模式，从维修间隔期、维修工作说明两个方面对每个故障原因的维修工作进行说明，以确定维修内容并对其进行类型划分。确定维修内容的过程如下：

（1）维修工作说明

维修工作说明是在对每项故障原因进行分析的基础上，给出排除部/组件故障或对部组件进行预防性维修工作的说明。

（2）维修间隔期确定

维修间隔期确定的主要依据是部件的可靠性数据、类似产品的使用经验以及专家经验。对于缺少上述三类数据的，可根据工程判断暂定其初始间隔期。对于有安全性或重大任务性和经济性后果的故障，确定其预防性维修工作间隔期时，应建立相应的模型，定量评估。

（3）维修级别分析

按照维修的场所和修理机构的能力将维修内容分为三个级别：

一是，基层级维修：由装备所在建制单位的最低级修理分队进行的维修，主要任务是对装备进行技术状况检查和维护，利用携行备件进行换件修理和零件修复，其目的是保持装备的完好。

二是，中继级维修：有装备所在建制单位的某上级修理分队及其派出的维修分队实施的维修，主要目的是更换装备的损坏件并修复一般损坏件，同时负责支援基层级维修，以弥补其维修人力、技术和设备的不足。

三是，基地级维修：由总部或研制方等进行的维修，主要任务是完成装备的大修和改装任务。

综合考虑部队能力、维修设施设备、备品备件等因素，按照基层级、中继级、基地级维修三个层次对维修工作进行划分，确定各级维修内容。

以某装备主控管理子系统为例，说明维修内容表的结构如表2所示。

表2 主控管理子系统维修内容表

3.2 维修策略研究

在明确装备维修内容的基础上，对每项维修内容所应采取的维修策略进行研究。主要方法是针对每项维修内容，综合考虑装备特点、故障特点、维修人员能力、维修设施设备、应用场合、维修成本等因素，制定维修策略。对于需实施预防性维修的内容，应用RCM逻辑决断方法，确定预防性维修类型。

3.2.1 维修策略确定

在确定维修策略时，须在对每一项维修工作进行深入分析的基础上进行，具体原则如下：

（1）故障后果的严重性是确定要不要做预防性维修工作的出发点。对装备来说，故障是不可避免的，但后果不尽相同。所以，重要的是预防严重后果的发生。故障后果是产品的一个固有可靠性特性，从确定预防性维修工作来说，是最重要的依据。对于故障后会有安全性、任务性和经济性等严重后果的重要功能产品，采用预防性维修策略。

（2）对于装备中具有状态在线监测功能或状态可直接观察的，且本身技术状态渐变的设备/部件，优先考虑采用基于状态的维修策略。

（3）对于出现故障以后不会直接影响装备与人员安全以及任务的完成，所出现故障具有突发性，故障规律尚未清楚的设备/部件，采用事后维修策略。

（4）对于状态维修与事后维修均不适用的设备/部件，则选择预防性维修策略。

（5）平时视情况而选择维修方法，战时优先采用换件修理的修理方法，以提高维修效率。

（6）为保证装备的安全性和维修工作的经济性，根据实际情况，可选择其中两种维修策略的组合作为某些部件的维修策略。

3.2.2 预防性维修类型确定

预防性维修策略包括保养、操作人员监控、使用检查、功能检测、定时拆修、定时报废、综合工作等七种类型。在确定维修策略后，对预防性维修项目的类型进行确定，主要通过逻辑决断实现。

在进行逻辑决断时，根据逻辑决断图进行选择。逻辑决断图分为两层（如图2、图3所示）。

图2 逻辑决断图（第一层）

图3 逻辑决断图（第二层）

（1）第一层确定故障影响：根据故障模式和影响分析结果，确定各功能故障的影响类型，即将功能故障影响划分为明显的安全性、任务性、经济性影响和隐蔽的安全性、任务性、经济性影响。

（2）第二层选择预防性维修工作类型：考虑各功能故障的原因，选择每个以可靠性为中心的维修分析项目的预防性维修工作类型。

4 结束语

在进行装备维修策略研究时，首先要明确装备的维修内容，对于大型新技术装备，其维修内容的确定，对于科学合理的制定维修策略，实施装备维修是十分重要的。本文将RCM方法应用到装备维修策略研究中，在对RCM方法进行简化的基础上，运用其对装备的维修内容进行分析，在此基础上运用RCM逻辑决断方法确定预防性维修内容的工作类型，从而为装备维修策略的制定提供了一种思路。

[1]齐明亭，王杰英，王建成.电子装备RCM实施方案研究[J].舰船电子工程，2010(1)：187-189.

[2]刘 军，冯广斌，赵亚锋.RCM在火炮维修保障中的应用[J].兵工自动化，2007，26(3)：23-25.

[3]易运辉.装备维修策略及其决策技术研究[D].长沙:国防科技大学，2005.

[4]刘 斌.舰船装备保障资源和维修策略优化及效能评估[D].西安：西北工业大学，2006.

[5]周玉龙.军用装备维修方法研究[D].大连：大连理工大学，2006.

[6]童 晟.基于RCM理论的工业设备维修策略和维修管理系统研究[D].杭州：浙江大学，2007.