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维修测试与可用

日期:2019-10-08 18:30 来源: 故障性测试

  

维修测试与可用

  

维修测试与可用

  

维修测试与可用

  维修性测试性与可用性 纲要 一、维修性基本概念 二、可用性基本概念 三、测试性基本概念 四、维修性设计与分析 一、维修性基本概念 1.维修性 2.维修种类 3.产品可靠性维修性相关的时间概念 4.维修性函数 5.常用的维修时间分布 6.定性定量要求 一、维修性基本概念 1.维修性 在规定的条件下和规定的时间内,按规定的程序和方法进行维修 时,保持或恢复到规定状态的能力。概率表示为维修度。 维修与维修性 维修是产品发生故障后为保持和恢复到规定状态所进行的全部活动 维修性是产品一种设计特性,是产品质量的一种固有属性。 一、维修性基本概念 2.维修种类 2.1预防性维修 通过检查、检测和消除故障征兆,使产品保持在规定状态所进 行的全部活动,包括预先维修、定时维修、视情维修、故障检查。通 过操作人员监控、使用检查、功能检查、定时拆修。 一、维修性基本概念 2.2修复性维修 产品故障后使其恢复到规定状态所进行的全部活动,包括故障 隔离、分解、更换、组装、调校和检测等。也称修理。 主要包括以下几种活动: (1)故障识别。即识别故障的活动。 (2)故障定位。即按照维修约定级确定产品的故障单元所进行的活动。 例如某种电路板是维修约定级,则确定故障出在哪块电路板就是故障 定位。 (3)故障隔离。即把故障部分确定到必须进行修理范围的过程。 (4)故障诊断。即为故障识别、定位、隔离和确定故障原因所进行的工 作。 (5)故障修复。即故障定位后,为恢复故障产品执行规定功能的能力所 进行的工作。如分解、更换、再装,及使产品性能进入规定的适用于 使用状态的调校操作。 (6)功能核查。即故障排除后,为核查产品已恢复执行规定功能的能力 所进行的工作。 一、维修性基本概念 3.产品可靠性维修性相关的时间概念 时间 不在编时间 在编时间 能工作时间 不能工作时间 不工作 时间 待命 时间 反应 时间 任务 时间 维修 时间 改进 时间 延误 时间 在执行任务期间的 功能恢复时间 修复性 维修时间 预防性 维修时间 保障资源 延误时间 管理 延误时间 在编时间 不在编时间 产品处于列编工作状态的时间 产品处于储备状态的时间 维修时间 改进时间 延误时间 管理延误时间 保障资源延误时 间 维修所用的时间 为改善产品特性或增加新的特性而对其进行更改所用的 时间 由于保障资源补给或管理原因未能及时对产品进行保障 所延误的时间 由于管理方面的原因而未能及时对产品进行保障所延误 的时间 因等待所需的保障资源而未能及时对产品进行保障所延 误的时间。如等待备件、维修人员、保障设备、信息 及适当的环境条件等所延误的时间 预防性维修时间 修复性维修时间 对产品进行预防性维修所用的时间 对产品进行修复性维修所用的时间 不工作时间 任务时间 产品能工作,但不要求其工作的时间 产品执行某项规定任务剖面所用的能工作时间 产品从要求执行某项任务的瞬间开始到准备好执行任务 所需时间。它是产品从不工作状态转入工作状态所需 的时间 产品从准备好随时可执行其任务到开始执行任务的等待 时间。在这段时间内,不进行维修或妨碍任务开始的 其他活动。 产品处于执行其规定功能状态的在编时间 产品处于列编,但不处于执行其规定功能状态的时间 产品使用到无论从技术上还是经济上考虑都不宜再使用, 而必须大修或报废时的寿命单位数 产品在规定的日历期间内所使用的平均寿命单位数或执 行的平均任务次数 因疲劳、磨损、老化等原因引起的故障,其故障率随着 寿命单位数的增加而增加 反应时间 待命时间 能工作时间 不能工作时间 使用寿命 利用率 耗损故障 一、维修性基本概念 4.维修性函数 维修度M(t) 一、维修性基本概念 5.常用的维修时间分布 ? 维修时间是一个随机变量,它的分布一般为指数分布、对数分布和正 态分布。 对于故障简单、单一产品的维修活动或基本维修作业的维修时间比较 固定,一般是随一散布中心呈对称分布,时间特长与特短的较少,其 分布规律一般符合正态分布(如图a所示)。典型的就是拆卸或替换 某个零部件。 ? 指数分布(如图b所示)表示维修率为常数, 一般适用于大系统中的维修任务,大系统的维修 率一般都是恒定的。完成维修的时间与以前的维 修经历无关,如经短时间调整或迅速换件即可修 复的产品适用于指数分布。 对数分布(如图c所示)适用于复杂产品和系 统的维修时间分布,大多数维修性工程手册就是 运用对数分布来进行维修性论述的。这是因为一 些维修工作可能会由于其他问题的发现,导致工 作的完成需要比预期更长的时间,同时工作也会 因不同的修理者而带来维修时间的差异。对数分 布适用于描述各种复杂系统的维修时间。 一、维修性基本概念 6.维修性的定性定量要求 6.1维修性定性要求 维修性的定性要求一般包括以下内容: (1) 良好的可达性; (2)提高标准化和互换性程度; (3)具有完善的防差错措施及识别标识; (4)保证维修安全; (5)良好的测试性; (6)符合维修的人素工程要求;等等 一、维修性基本概念 6.维修性的定性定量要求 6.2维修性定量要求 (1)平均修复时间MTTR或Mct :排除故障所需实际时间的平均值。 ? 排除故障的实际时间包括准备、检测诊断、换件、调校、检验等时间, 有的还包括故障件的修复。MTTR不包括由于管理或后勤供应等原因 的延误时间 ? 实际工作中使用其观测值,即每次修复时间的总和与修复次数n之比: ti M ct ? ? i ?1 n n 一、维修性基本概念 (2)最大修复时间 M maxct 一、维修性基本概念 ~ (3)修复时间中值 M ct 一、维修性基本概念 (4)预防性维修时间 M pt 二、可用性基本概念 1.可用性 2.可用性参数 3.系统效能 二、可用性基本概念 1.可用性 产品在任意时刻需要和开始执行任务时,处于可工作或可使用的 程度。可用性的概率度量称为可用度。可用性是产品可靠性、维修性 和维修保障的综合反映。 产品可用度实际上是产品能工作时间和产品能工作时间与不能工 作时间总和之比。即 A? 能工作时间 能工作时间? 不能工作时间 4 4 二、可用性基本概念 2.可用性参数 a.固有可用度 Ai 二、可用性基本概念 2.可用性参数 b.可达可用度 Aa 修活动。 Aa 和 A i 的最大差别是可达可用度要考虑预防性和计划性维 二、可用性基本概念 2.可用性参数 c.使用可用度 与能工作时间和不能工作时间有关的一种可用性参数。其一种度量 方法为:产品的能工作时间与能工作时间、不能工作时间的和之比。 使用可用度反映了产品的真实使用环境,是顾客最直接的感受。 Ao 提高产品的固有可用度既可以通过提高产品的可靠性水平,即 增大MTBF,也可以通过提高维修性水平,即减少MTTR来实现。 提高产品的使用可用度,一方面要努力提高产品的固有可用度,另 一方面要努力提高产品的维修保障水平,尽量减少各种影响及时维 修的延误时间等。 二、可用性基本概念 3.系统效能 系统在规定的条件下和规定的时间内满足一组特定任务要求的程度。 它与可用性、任务成功性和固有能力有关。 一、测试性基本概念 1.测试性 2.测试性定性定量要求 3.测试性设计与分析 三、测试性基本概念 1.测试性 测试性是指产品能及时并准确地确定其状态(可工作、不可工作或 性能下降)并隔离其内部故障的一种能力。 测试性作为产品的一种固有属性,是一种设计特性,是产品便于监 控其工作状况和易于检查及测试的特性。其主要表现为: (1)自检功能强。系统本身具有专用或兼用的自检硬件和软件,能自动检 测产品工作状况,可检测与隔离故障,且检测率、隔离率高,可故障指 示与报警且虚警率低。 (2)检查测试方便。具有良好的人机接口,方便使用维修人员检查与测试, 可自动记录、存储及可查询故障信息,故障显示清晰明确和易于理解, 可按需检查系统各部分并隔离故障。 (3)便于使用外部测试设备进行检查测试。与自动测试设备或通用仪器 的接口简单、兼容性好,专用测试设备少,设有足够的测试点和检查 通道。 测试性、可靠性与维修性三者的关系十分密切,因为具有良好测 试性的产品将改善其维修性,直接减少故障检测及隔离时间,进而减 少维修时间;任何不能被检测出的故障状态的存在将直接影响产品的 可靠性。测试性好的产品可及时检测出故障,排除故障,进而提高产 品的可用性。 三、测试性基本概念 2.测试性定性定量要求 a.测试性定性要求 测试性应在尽可能少地增加硬件和软件的基础上,以最少的费用使产品获 得所需的测试能力,以实现检测诊断简单、迅速、准确。主要要求是: (1)合理划分产品的单元。根据不同维修级别的要求,把产品划分为易于 检测和更换的单元。如现场可更换单元(LRU)、维修车间可更换单元 (SRU); (2)合理设置测试点。根据不同维修级别的维修需要,在产品内、外设置 必要且充分的测试点; (3)合理选择测试的方式和方法。根据产品功能、结构和使用、维修需要, 在与费用权衡基础上,正确确定测试方案,选择自动、半自动、人工测 试、机内、机外测试设备等,并使产品各种测试有最好的配合; (4)兼容性。在满足测试能力要求的前提下,尽可能选用标准化的、通用 的测试设备和附件,优先选用相似产品的测试设备。 三、测试性基本概念 2.测试性定性定量要求 b.测试性定量要求 故障检测率 rFD 三、测试性基本概念 故障隔离率 rFI 三、测试性基本概念 故障虚警率 rFA 三、测试性基本概念 3.测试性设计与分析 a.测试方案 b.测试性分配与预计 c.测试性定性设计 ? 硬件设计中的一般测试性考虑。例如,在设计产品时合理地划分功能和 结构单元,最好每个功能划分在一个模块单元里,将结构单元划分为 LRU和SRU或更小的组件,以便于在不同的场合进行故障检测与隔离。 又如,应优先选用便于测试且故障模式已有充分描述的集成电路或组件。 ? 被测装置与测试设备的兼容性。要尽可能利用现有的自动监测和外部测 试设备。合理地选择与确定被测试装置的测试点的数量与位置,既要能 满足故障检测隔离的要求,又能迅速连接外部测试设备。 ? 产品固有测试性设计与分析同维修性设计与分析密切相关,因此可以将 两者结合进行。制定并实施产品测试性设计准则是提高测试性水平的重 要途径。在产品研制开发时应根据测试性的要求,通过与相似产品的分 析和比较,同时参考有关标准和手册,制定具体产品的测试性设计准则。 设计人员根据设计准则的规定,把测试性综合设计到产品中。 d.测试点的选择与配置 测试点选择与配置的一般原则: (1)测试点选择应从系统级到SRU级。测试点选配应尽量适应原位检 测的需要。在产品的内部还应配备适当数量供维修使用的测试点。 (2)应在满足故障检测隔离要求的条件下,使测试点尽可能地少。当测 试点的设置受限制时,应优先配置其故障会影响安全和任务成功的单 元的测试点、故障率高的单元的测试点。就故障检测与隔离相比,应 优先配置检测用测试点。 (3)测试点中要有作为测量信号参考基准的公共点(如设备的地线)高电压大电流的测试点应与低电平信号隔开,并符合安全要求。 (5)测试点布置要便于检测。尽可能集中或分区集中,且可达性要好。 其排列要有利于进行逻辑的、顺序的测试。测试点切忌设置在易损坏 的部位。 四、维修性设计与分析 1.维修性分析的目的 2.维修性分配与预计 3.维修性分析 4.维修性设计需考虑的因素 5.维修性设计准则 6.维修策略 四、维修性设计与分析 1.维修性分析的目的 ? 一是对产品开发过程的不同阶段进行推测,以评价产品设计是否能满 足规定的维修性定量要求,并为比较和优选产品的设计方案提供依据; 二是发现和确定产品在维修性设计方面存在的薄弱环节,并提出预防 和改进维修性的措施;三是通过分析确定维修所需要的关键保障资源, 为保障性决策提供依据。 产品的维修性分析的结果是进行维修性设计的重要依据,但它不能直 接影响产品的维修性。要提高产品的维修性并满足规定的维修性定量 要求,必须通过维修性设计(即从设计上采取改进影响维修性的薄弱 环节,尽量减少维修时间的措施)才能实现。 ? 四、维修性设计与分析 2.维修性分配与预计 3.维修性分析 a.维修工作分析 b.预防性维修分析 c.修复性维修分析 4.维修性设计需考虑的因素 (1)标准化 选用兼容和匹配的零部件,减少系统中不同规格的零部件,这些都 可以减少库存。 (2)模块化 选用尺寸、形状上都有标准的模块单元,这将利于进行统一装配和 拆卸工作。 (3)功能集成 将一个产品的所有必需组件进行集成处理。 (4)互换性 控制尺寸和公差,备用零件可以立即替换发生故障的零件,同一个 零件可以用于其他单元。 (5)可达性 有足够的空间给维修人员来妥善完成任务,所有的部件都是可达的, 每一个零件都应该很容易拿到和替换,为了取到故障零件不需要移动 好的零件。 (6)故障提醒 当某单元发生故障,应该有一个方式去提醒操作人员,这包括报警 器、仪器面板、光和声音。 (7)故障隔离 可以追溯故障,这也是所有维修工作中最耗时的事情,这个问题可 以通过预防性维修措施、机内测试装置、零件简化设计和请有经验的 工作人员来解决。 (8)识别 对所有组件有一套独特的识别方法,有记录修复性维修和预防性维 修的方法。 在优化维修性和可用性策略方面,还应考虑: (1)修复时间:通过训练有素的技术人员、设计的简化、合适的工具和 维修设施以及可替换部件,来减少不能工作时间。 (2)技术人员:训练有素的技术人员是技术实施的必需。 (3)冗余设计:大而复杂的系统会从并联组件和子系统中获得益处。 四、维修性设计与分析 5.维修性设计准则 a.简化设计 (1)简化产品的功能。产品的功能多样化,是导致设计与操作复杂化的 根源。因此,应在满足使用要求的前提下,去掉不必要的功能。 (2)合并产品功能。把产品中相同或相似的功能结合在一起执行。比如, 把执行相似功能的硬件适当地集中在一起,以便使用维修人员“一次 办几件事”。再就是把几种功能结合在一个产品上或集中控制,实现 “一物多用”。 (3)尽量减少零件的品种和数量。减少零件数量可以达到简化的目的, 减少零件的种类可以大大降低维修保障的费用。 四、维修性设计与分析 5.维修性设计准则 b.可达性设计 (1)统筹安排、合理布局。故障率高、维修空间需要大的部件尽量安排 在系统的外部或容易接近的部位; (2)为避免各部分维修时交叉作业(特别是机械、电气、液压系统维修 中的互相交叉)与干扰,可用专舱、专柜或其他适宜的形式布局; (3)尽量做到检查或维修任一部分时,不拆卸、不移动或少拆卸、少移 动其他部分; (4)产品各部分(特别是易损件和常用件)的拆装要简便,拆装时零部件 进出的路线最好是直线或平缓的曲线;不要使拆下的产品拐着弯或颠 倒后再移出; (5)产品的检查点、测试点、检查窗、润滑孔、添加口及燃油、液压、 气动等系统的维修点,都应布局在便于接近的位置上; (6)需要维修和拆装的机件,其周围要有足够的空间,以便进行测试或 拆装。如螺栓螺母的安排应留扳手余隙。 四、维修性设计与分析 5.维修性设计准则 c.标准化、通用化和模块化设计 d.防差错措施及识别标志 (1)设计产品时,外形相近而功能不同的零件、重要连接部件和安装时容 易发生差错的零部件,应从结构上加以区别或有明显的识别标记。例如: 只允许一个方向插入的插头或元器件,可采取加定位销,使各插脚粗细 不一或不对称等办法,防止插错。 (2)产品上应有必要的防止差错、提高维修效率的标记。 (3)产品上与其他有关设备连接的接头、插头和检测点均应标明名称或用 途及必要的数据等。 (4)需要进行保养的部位应设置永久性标记,必要时应设置标牌。例如: 注油嘴、孔应用与底色不同的红色或灰色显示。 (5)对可能发生操作差错的装置应有操作顺序号码等标记。 (6)对间隙较小、周围设备或机件较多且安装定位困难的组合部件、零部 件等应有安装位置的标记(如:刻线)标记应根据产品的特点、使用维修的需要,按照有关标准的规定以文 字、数据、颜色、形象图案、符号或数码等表示。标记在产品使用、存 放和运输条件下都必须经久保存。 (8)标记的大小和位置要适当,鲜明醒目,容易看到和辨认。如标牌统一 放在有关控制器与显示器的上方,以便于看读。 四、维修性设计与分析 5.维修性设计准则 e.维修安全设计 (1)设计产品时,应保证贮存、运输和维修时的安全。为此,要根据相 似产品的使用维修经验和产品的结构特点,采用事故树等手段进行分 析,并在结构上采取相应措施,从根本上防止贮存、运输和维修中的 事故。 (2)在可能发生危险的部位上,应提供醒目的标记、警告灯、声响警告 等辅助手段。 (3)严重危及安全的部分应有自动防护措施。不要将损坏后容易发生严 重后果的零部件布局在易被损坏的(例如外表)位置。 (4)凡与安装、操作、维修安全有关的地方,都应在技术文件资料中提 出注意事项。 (5)对于盛装高压气体、弹簧、带有高电压等储有很大能量且维修时需 要拆卸的装置,应设有备用释放能量的结构和安全可靠的拆装设备、 工具,保证拆装安全。 四、维修性设计与分析 5.维修性设计准则 f.维修中人素工程设计 (1)设计产品时应按照使用和维修时人员所处的位置与使用工具的状态, 并根据人体的量度,提供适当的操作空间,使维修人员有个比较合理的 姿态,尽量避免以跪、卧、蹲、趴等容易疲劳或致伤的姿势进行操作。 (2)噪声不允许超过规定标准。如难以避免,对维修人员应有保护措施。 (3)对维修部位应提供适当的自然或人工的照明条件。 (4)应采取积极措施,减少振动,避免维修人员在超过标准规定的振动条 件下工作。 (5)设计时,应考虑维修操作中举起、推拉、提起及转动零部件时人的体 力限度。 (6)设计时应考虑使维修人员的工作负荷和难度适当,以保证维修人员的 持续工作能力、维修质量和效率。 四、维修性设计与分析 5.维修性设计准则 g.其它通用维修性设计准则 (1)为减少维修造成的停用时间,可以采用: ① 无维修设计; ② 标准的和经认证的设计和零部件; ③ 简单、可靠和耐久的设计和零部件; ④ 减轻故障后果的故障保险机构; ⑤ 允许产品在寿命期使用和磨损的“按最坏情况”进行设计的技术和容限。 (2)为减少维修停用时间,可以通过设计使下列工作迅速可靠: ① 预测或检测故障或性能退化; ② 受影响的组件、机柜或单元的故障定位; ③ 隔离到某个可更换或可修复的模件或零件; ④ 通过更换、调整或修复排出故障; ⑤ 识别零件、测试点及连接点。 (3)为减少维修费用,可通过设计减少: ① 对人员和设备的危害; ② 全套专用维修工具; ③ 备件和材料的消耗和费用 ④ 不必要的维修; ⑤ 人员的技能要求。 (4)为降低维修的复杂程度,可以采用下列设计: ① 系统、设备和设施的兼容性; ② 设计、零件及术语的标准化; ③ 相似零件、材料和备件的互换性; ④ 最少的维修工具、附件及设备; ⑤ 适当的可达性、工作空间和工作通道。 (5)为降低维修人员要求,可采用下列设计: ① 合理有序的职能和工作分配; ② 方便的搬运、机动性、运输性及储存性; ③ 最少的人数和维修工种; ④ 简单而有效的维修规程。 四、维修性设计与分析 6.维修策略 a.以可靠性为中心的维修(RCM) ? 以可靠性为中心的维修分析是按照以最小的维修资源消耗保持产品固 有可靠性和安全性的原则,应用逻辑决断的方法确定装备预防性维修 要求的过程。预防性维修要求一般包括:需进行预防性维修的产品、 预防性维修工作类型及其简要说明、预防性维修工作的间隔和维修级 别的建议。 ? 为保证顺利地进行以可靠性为中心的维修分析,应尽可能收集下列信 息: ? 产品概况,如产品的构成、功能(全部功能,包括隐蔽功能)和余度 等。 ? 产品的故障信息,如产品的功能故障模式、故障原因和故障影响,产 品可靠性和使用时间的关系,预计的故障率,潜在故障数据,产品由 潜在故障发展到功能故障的时间,功能故障或潜在故障可能的监测方 法。 ? ? 产品的维修保障信息,如维修的方法和所需人力、设备、工具、备件等。 费用信息,包括产品预计或计划的研制费用、预防性维修和修复性维 修费用,以及维修所需保障设备的研制和维修费用。 以可靠性为中心的维修分析方法在工程应用时,需要回答下列7个问题: (1)产品的功能和相关标准是什么? (2)什么情况下产品无法实现其功能? (3)引起各功能故障的原因是什么? (4)各故障发生时,会出现什么情况? (5)什么情况下的故障至关重要? (6)做什么工作才能预防各故障? (7)找不到适当的预防性工作应怎么办? 四、维修性设计与分析 6.维修策略 b.全员生产维修(TPM) 建立TPM的五个原则: (1)以设备效能最大化为目标; (2)对每种设备建立预防性维修; (3)每个部门都帮助进行TPM; (4)每个员工(从上到下)都能遵守规定的程序; (5)每个小组的操作人员都能严格执行TPM。 开展TPM的基础程序包括: (1)由最高管理者宣布实行TPM程序; (2)开展有关TPM的教育活动; (3)建立工作组促进开展TPM; (4)建立基本TPM目标; (5)制定TPM计划; (6)一直保持对TPM的热情; (7)提高每个设备的效能; (8)发挥基层操作员作用(调动积极性); (9)部署计划维修程序; (10)为提高操作和维修技能进行培训; (11)尽早学习设备的操作和管理程序; (12)很好地贯彻TPM并提高TPM的水平。

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