第9章-维修性和可用性

哈尔滨工业大学工业工程系可靠性与智能维护-第九章1维修性Maintainability2可靠性与智能维护-第九章主要内容维修性的基本概念维修性的建模3可靠性与智能维护-第九章维修性的基本概念维修性维修性是指产品在发生故障后，能够及时从故障状态中恢复到正常工作状态的能力。是装备的固有属性。主要考虑的是减少装备的维修时间。可靠性是延长装备的工作时间。产品维修性要求维修性定性要求维修性定量要求4可靠性与智能维护-第九章维修性的基本概念维修性定性要求良好的可达性提高标准化和互换性程度具备完善的防差错措施及识别标记保证维修安全良好的测试性对贵重件的可修复性要求减少维修内容和降低维修技能要求符合维修的人因工程要求5可靠性与智能维护-第九章维修性函数函数说明维修性的定量描述是以维修时间的概率分布为基础的，故可用维修性函数来确定或定义产品维修性的各种参数。6可靠性与智能维护-第九章维修性函数维修度维修性：产品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（GJB451A）。维修性的概率表示称为维修度M(t),即产品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，保持或恢复规定状态的概率，表示为：式中：T——在规定约束条件下完成维修的时间t——规定的维修时间()()MtPTt7可靠性与智能维护-第九章维修性函数维修度维修度还可以表示为：式中：N——选修的产品总数n(t)——t时间内完成维修的产品数工程实践中，M(t)可用估计量表示为：()()limNntMtN()()ntMtN8可靠性与智能维护-第九章维修性函数维修时间密度函数维修度M(t)是t时间内完成维修的概率，那么其概率密度函数，即维修时间密度函数（习惯称为维修密度函数），可表达为：m(t)的估计量为：式中：△n(t)——△t时间内完成维修的产品数。()()()()limtdMtMttMtmtdtt()()()()nttntntmtNtNt9可靠性与智能维护-第九章维修性函数维修率维修率是在时刻t未修复的产品，在时刻t之后单位时间内修复的概率，可表达为：m(t)的估计量为：式中：Ns(t)——时刻t尚未修复的产品数。00()()()()limlim()()ttsNNnttntnttNnttNtt()()()snttNtt10可靠性与智能维护-第九章维修性函数维修率当t取极限时因此μ(t)是一种修复速率，在工程实践中，通常用平均修复率或常数修复率μ表示。意义为单位时间内完成维修的次数。()()1()mttMt11可靠性与智能维护-第九章维修性参数维修性参数说明维修性参数是度量维修性的尺度。其必须具备以下特点：能够进行统计和计算能够反映维修性的本质特性并与维修性工作的目标紧密联系能够反映对产品的使用要求。直接与装备的战备完好、任务成功、维修人力及保障资源有关，提醒在对装备的预防性维修、修复性维修和战场损伤等方面。常用的维修性参数包括：维修时间参数维修工时参数维修费用参数12可靠性与智能维护-第九章维修性参数维修时间参数常用的维修时间参数有：平均修复时间MTTR(meantimetorepair)恢复功能用的任务时间MTTRF(missiontimetorestorefunction)最大修复时间Mmaxct修复时间中值预防性维修时间平均维修时间每工作小时平均修复时间重构时间13可靠性与智能维护-第九章维修性参数维修时间参数平均修复时间MTTR(meantimetorepair)在规定的条件下和规定的时间内，产品在规定的维修级别上，修复性维修总时间与该级别上被修复产品的故障总数之比。简单就是产品修复一次平均需要的时间。实际中：式中：ti——表示第i次维修的时间n——表示维修的次数11niiMTTRtn14可靠性与智能维护-第九章维修性参数维修时间参数平均修复时间MTTR(meantimetorepair)当维修时间服从指数分布时式中：μ——表示修复率1MTTR15可靠性与智能维护-第九章维修性参数维修时间参数恢复功能用的任务时间MTTRF在规定的任务剖面和规定的维修条件下，装备严重故障的总修复性维修时间与严重故障总数之比。简单就是排除严重故障所需实际时间的平均值。所谓严重故障是指那些使产品不能完成规定任务的或可能导致人或物重大损失的故障或故障组合。与MTTR的区别主要是反映的内容不同。16可靠性与智能维护-第九章维修性参数维修时间参数最大修复时间Mmaxct是装备达到规定维修度所需的维修时间。是给定百分位或者维修度的最大修复时间，通常给定维修度M(t)=p是95%或90%。当维修时间为指数分布，且M(t)=0.95时：max3ctMMTTR17可靠性与智能维护-第九章维修性参数维修时间参数修复时间中值是指维修度M(t)=0.5时的维修时间，又称为中位修复时间。维修时间为指数分布时。~ctM~0.693ctMMTTR18可靠性与智能维护-第九章维修性参数维修时间参数预防性维修时间(Preventivemaintenancetime,Mpt)预防性维修时间同样有均值、中值和最大值。其含义和计算方法与修复时间相似。平均预防性维修时间是对产品进行预防性维修所需时间的平均值。即预防性总时间与预防性维修次数之比。式中：fpj——第j项预防性维修的频率；——第j项预防性维修的平均时间。ptM11mptjpjjptmpjjfMMfptjM19可靠性与智能维护-第九章维修性参数维修时间参数平均维修时间(meanmaintenancetime，)在规定的时间条件下和规定的期间内产品预防性维修和修复性维修总时间与该产品计划性和非计划性维修事件总数之比。式中：λ——产品的故障率；fp——产品的预防性维修频率。MptppMTTRfMMf20可靠性与智能维护-第九章维修性参数维修工时参数维修性工时参数，又称维修性指数或维修工时率M1，它是与维修人力有关的一种维修参数。其度量方法为：在规定的条件下河规定的期间内，产品直接维修工时总数与该产品寿命单位总数之比，即式中：MMH——产品在规定使用期间内的维修工时数；Oh——产品在规定的使用期间的工作小时数或寿命单位数。MHIhMMO21可靠性与智能维护-第九章维修性参数维修费用参数常用的维修费用参数有：年平均维修费用每个工作小时的平均维修费用备件费用22可靠性与智能维护-第九章维修性建模维修性建模的概述维修性建模是指为分析、评定系统的维修性而建立的各种物理模型和数学模型。建模的目的维修性分配；维修性预计和评定；当设计变更时，进行灵敏度分析23可靠性与智能维护-第九章维修性建模维修性建模的概述维修性模型的分类按建模的目的不同：设计评价模型分配、预计模型统计与验证试验模型按模型的形式不同：物理模型数学模型24可靠性与智能维护-第九章维修性建模维修性建模的概述建模的一般程序明确分析的目的和要求运用模型参数估计收集数据建立数学模型确定有关的因素及参数描述系统物理模型建立维修性模型的一般程序25可靠性与智能维护-第九章维修性建模维修性物理模型维修职能流程图是对两类维修（排除故障与预防性维修）提出要点并找出各项职能之间相互联系的一种流程图。维修职能维修职能是一个统称，它可以指实施装备维修的级别，也可以指在某一具体的级别上实施维修的各项活动，这些活动是按时间先后顺序排列出来的。一般分为基层级、中继级和基地级维修26可靠性与智能维护-第九章维修性建模最高层次的维修职能图举例和1.0使用装备系统2.0操作者完成的维修或3.0实施基层级维修4.0实施中继级维修5.0实施基地级维修某装备系统最高层次的维修职能流程图27可靠性与智能维护-第九章维修性建模一般层次的维修职能图举例4.0实施中继级维修4.7更换故障部件4.5功能测试4.4按要求檫试4.3更换损坏部件4.2目检装备情况4.1接收交接装备4.6诊断与隔离故障或4.9返回使用单位4.8修成检验中继级维修的一般职能流程图28可靠性与智能维护-第九章维修性建模维修性物理模型系统功能层次框图系统功能层次框图是表示从系统到零件的各个层次所需的维修特点和维修措施的系统框图。它说明了维修职能流程图中有关装备和维修职能的细节。按照自上而下的结构分解，一般从系统级开始分解到能够做到故障定位，更换，进行维修或调整的层次为止。29可靠性与智能维护-第九章维修性建模30可靠性与智能维护-第九章维修性建模系统功能层次框图注意事项它并不需要都分解到最低层产品，而只需要分解到可更换件；可更换件用圆圈表示；需要标示维修措施或要素。31可靠性与智能维护-第九章维修性建模维修性数学模型产品的维修时间是以某种统计分布的形式存在的不确定的量，在维修中最常用的时间分布有：正态分布对数正态分布指数分布Γ分布常用的维修作业模型有：串行维修作业模型并行维修作业模型网络维修作业模型系统平均修复时间计算模型32可靠性与智能维护-第九章维修性建模串行维修作业模型职能流程图排除故障故障定位故障鉴别获取部件串行维修作业职能流程图示例33可靠性与智能维护-第九章维修性建模串行维修作业模型假设维修任务有n项基本的串行维修作业组成，每项基本的维修作业时间为Ti(i=1,2,…,n),且它们相互独立，则总的维修时间T为：121nniiTTTTT34可靠性与智能维护-第九章维修性建模并联维修作业模型某次维修由如干项维修作业组成，若各项维修作业是同时展开的，则称这种维修时并联维修作业。其职能流程图如下图所示：作业1作业n作业2...35可靠性与智能维护-第九章维修性建模并联维修作业模型假设维修任务有n项基本的并行维修作业组成，每项基本的维修作业时间为Ti(i=1,2,…,n),维修度为Mi(t)且它们相互独立，则总的维修时间T和维修度M(t)为：12max{,,,}nTTTT12121(){}{max{,,,}}{,,,}()nnniiMtPTtPTTTtPTtTtTtMt36可靠性与智能维护-第九章维修性建模网络维修作业模型基本思想采用网络计划技术的基本原理，把每一维修作业看作是网络图中的一道工序，按维修作业的组成方式，建立起完成维修的网络图，然后找出关键路线。完成关键路线上的所有工序的时间之和构成了该次维修的时间。适合于装备大修时间分析，以及有交叉作业的预防性维修时间、排除维修时间分析的情况。37可靠性与智能维护-第九章维修性建模系统平均修复时间计算模型若系统由n个可修项目组成，每个可修项目的平均故障率和相应的平均修复时间已知，则系统的平均维修时间为：式中：——第i个项目的平均故障率；——第i个项目故障的平均修复时间。11nctiiictniiMMictiM38可靠性与智能维护-第九章系统平均修复时间计算模型——举例例：某装备由三个可修部件组成，其部件平均故障间隔时间Tbfj及平均修复时间如下。部件1：Tbf1=1000h，。部件2：Tbf2=500h，。部件3：Tbf3=500h，。求装备的平均修复时间。解：各部件的平均故障率为：110.8nctiiictniiMMh1231231110.001/,0.002/,0.002/bfbfbfhhhTTTctiM11ctMh20.5ctMh31ctMh39可靠性与智能维护-第九章谢谢