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1、基于RCM的高炉设备维修工程与实例X X 交通大学硕士学位论文基于RCM的高炉设备维修工程与实例姓名：刘XX申请学位级别：硕士专业：工业工程指导教师：陈XX 何XX20090606基于 RCM 的高炉设备维修工程与实例摘 要论文以宝钢 2#高炉设备为背景，把设备维修的 RCM（ReliabilityCentered Maintenance）理论运用到高炉系统的维修方案中，形成高炉设备的 RCM 维修方法。宝山钢铁股份有限公司是国内最大最先进的钢铁企业，目前对高炉系统的维修方式多采用状态维修模式（CBM）和适应性模式（AM），两种模式虽然在某些方面具有其优点，但往往难以做到兼顾整体性和经济性，而
2、 RCM 的维修方法则在这两方面具有明显的优势。本文首先介绍了 RCM 的理论依据及实施方法，然后运用这一理论和方法对宝钢 2#高炉的设备进行了系统的分析，并最终形成了该高炉系统设备的 RCM 维修方案。高炉系统作为炼铁系统的核心组成部分，设备数量庞大，很多设备均采用了国际最新技术，其使用还处于技术保密阶段，因此本文不是对所有设备的全盘梳理，而是分析了其中的主要设备。在有限的篇幅内，笔者主要讨论了高炉除尘系统、冷却系统、燃气系统、本体耐材等几部分的主要设备。同时，笔者也将工作的重心放在了设备 RCM 实施过程的中心环节RCM 决断图的收集整理。对于完整的 RCM 维修方案所需要的其他工作，如数
3、据库的建立、维修工作的组合，因其并不是 RCM 维修所特有，所以在I这里只是进行了简单的对工作原理的介绍，实际的实施在本文并没有详述。通过对高炉设备的 RCM 分析，相对于现行的维修方案，新的维修方案明显的提高了具有重要故障后果的设备的运行可靠性，同时在保证安全性的前提下延长了高炉设备的使用寿命。关键字：RCM,设备维修，高炉维修，宝钢 2#高炉IIMAINTENANCE PRACTICE FOR BLAST FURNACEEQUIPMENT BASED ON RCM THEORYABSTRACTThis thesis is based on the No. 2 blast furnace(B
4、F) of the BaosteelGroup. Here, we put the RCM theory into practice and fulfilled its use inthe maintenance of blast furnace equipment.The Baosteel Group is the biggest and most advancing iron-steelcompany in China. Most of the BF maintenance practice are based onthe theory of CBM and AM nowadays. Al
5、though there are many obvioustraits in this kind of maintenance program, it is impossible to giveattention to both sides of integrity and cost. However, the RCM methodcan meet it very well.In the thesis, we firstly introduce the RCM theory,then we put it to the full use of analysis of equipment of B
6、aosteel No.2BF, and lastly we got a whole RCM program on equipment of BF. As thecore of the iron system, the BF has a large number of equipment, andsome advanced instruments are technical protected, so it is impossible toanalyze every piece of equipment here. Provided this condition, we justdiscuss
7、the key parts of BF. The main coverage includes dust system,cooling system, gas supply system, refractory etc. Besides ,we hasIIIcentered on the core part of RCM decision table. But for the sake ofintegrality of maintenance program, here we introduced the principles ofother necessary parts, includin
8、g construction of the data, combination ofrepair works. But those are not only appeared in RCM program, so thispart of work is rather summary.Through the RCM analysis on equipment of No.2 BF ofBaosteel,comparing the exist practice,we found that new maintenancemethod can not only improve the reliabil
9、ity of equipments withdangerous failure affect, but also prolong the service life of the wholeequipment of BF under the asked safety.Keywords : RCM, maintenance of equipment, maintenance of BF ，No.2 BF of BaosteelIV上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集
10、体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：丁晓东日期：2008 年 6 月 日上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密，在 年解密后使用本授权书。本学位论文属于不保密。（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名：丁晓东 指导教师签名：周炳海日期：2008 年 6 月 日 日期：
11、2008 年 月 日上海交通大学工程硕士学位论文 第一章RCMII 设备管理策略第一章 RCMII 设备管理策略1.1 现代设备维修和 RCM 的历史简介1.1.1 现代设备维修的发展阶段过去半个世纪的设备维修演化过程大致分如下三个阶段：1.1.1.1 第一阶段这一阶段一直延续到第一次世界大战，当时工业机械化程度不高，因此停 机时间无足轻重 。这一时期，在大多数管理人员的头脑里，预防设备的故障并非头等大事。同时大部分设备都比较简单，而且设计余量比较大，这就使设备 比较可靠且易于维修。因此，除了简单的清洁、维护和润滑等日常检修工作外， 不需要进行系统的维修，对工人的技能要求也比今天的要低。1.1
12、.1.2 第二阶段第二次世界大战期间，情况发生了明显变化。战争带来的压力增加了对各种物品的需求，而产业劳动力却锐减，这促进了机械化程度的提高。到了 50 年代，设备的数量更多且更复杂，生产开始依赖于这些设备。随着这种依赖性的增长，停机时间就成为突出的问题。这就使人们想到可 能并且能够预防设备故障，进而形成了预防性维修的概念。在 60 年代，预防性维修主要表现为定期对设备进行大修。与其他运行费用相比，维修费用也开始 急剧增加，这使维修计划和控制系统应运而生。这种系统在很大程度上使维修 得到了控制，而且目前仍是维修实践中的既定组成部分。固定资产占用的资本数量以及该资本成本的急剧增长，促使人们开始寻
13、求最大寿命延长设备寿命的方法。1.1.1.3 第三阶段自 70 年代中叶，工业领域的变革进程异常迅猛，变革可分为新期望值、新研究和新技术： 新期望更高的设施可用度和可靠性更高的安全性 更高的产品质量对环境无危害 更长的设备寿命 更高的成本效益 新研究1上海交通大学工程硕士学位论文 第一章RCMII 设备管理策略除了增高的期望值外，新研究大大改变了我们对设施工龄期与故障之间的许多基本看法，其中突出的就是大多数设施的运行工龄与设施发生故障可能性 之间的联系越来越少。早期的故障观点比较简单，认为设施越陈旧越可能发生故障，到了第二期，人们开始相信浴盆曲线的故障发生概率。但是，第三阶段 的研究揭示，事实
14、上，实际中出现的故障模型，不是一种、两种，而是 6 种， 以后的章节我们将介绍那 6 种故障模型。新技术新的维修观念和技术迅速发展，现在，每天几乎都有新东西问世。以前强 调大修和保障系统的经典思想演变成包括各种不同领域里的多种研究的过程。今天的维修人员所面临的挑战，不仅是要学习这些新技术，而且要能决定在本 单位内哪些值得做，哪些不值得做。如果我们做出了正确的选择，就能够改善 设施的性能且同时控制住维修费用。 维修所面临的挑战 归纳起来，现代管理人员所面临的挑战可归纳为下面几点：选择最合适的技术； 研究每种故障过程； 以满足设备拥有者、使用者和全社会的期望为目的；经济效益最佳和最持久的形式； 所
15、有相关人员的合作与积极支持；这时期，RCM 正好提供了一种能使维修人员简单而迅速的应付这些挑战的框架系统。1.1.2 RCM 维修策略的发展简史1.1.2.1 RCM 在民航业中产生 当设施发生故障时，不仅物质财富遭到破坏，服务被迫中断，甚至连人员的生存也会受到威胁。在工业史上，由于设备故障造成的灾难和环境事故频频 发生。例如，美国阿莫科.卡蒂斯号油轮原油泄漏事故，前苏联的切诺贝利核电 站事故，印度博帕尔市农药厂毒气泄漏事故，墨西哥阿尔法市仓库石油气爆炸事故等等。因此了解这些故障发生的过程以及如何对其进行控制，实际上正迅速成为首要考虑的任务。RCM 的设备维修分析策略在这一时候应运而生。面临这
16、一问题的首先是国际民航业。民航业在调查研究的基础上，发展了一种全新的战略性框架系统，以保证任何设施均处于按用户的要求所运行的状 态。这项研究向大多数人所广为信奉的维修信条提出了挑战。在民用航空工业中，这种框架系统被称为 MSG3，在其它领域中被称为“以可靠性为中心的维修”，即 RCM。RCM 是为确保任一设备在现行使用环境下保持实现其设计功能的状态所 必需的活动和方法，是一种战略框架系统。1974 年，美国国防部委托联合航空 公司编写了一份关于民用航空工业飞机维修大纲所采用的方法的报告，其题目 为以可靠性为中心的维修 。其中的里程碑就是该公司员工斯坦利 . 若兰（Stanley Nowlan）
17、和霍华德.希普（Howard Heap）于 1978 年撰写的一篇报告。 该报告全面阐述了 RCM 在民用航空工业中的研究与运用情况。这篇报告就成了 之后各个维修领域的基础。2上海交通大学工程硕士学位论文 第一章RCMII 设备管理策略在民航业中，RCM 称为 MSG-3。时至今日，仍保留着对所有主要型号飞机制定和细化维修大纲所采用的标准。1.1.2.2 RCM 在其它领域的应用美国海军从 1978 起广泛运用了 RCM。1984 年美国的三家核电企业在位于圣地亚哥的电力研究院的支持下开始了一系列试验性应用。法国的法兰西电力公 司也运用 RCM 制定了核电设施的维修大纲。其它一些项目也开始使用
18、 RCM，其中以在 SINTEF 和挪威技术学院的帮助下挪威石油平台上所实施的项目最为著 名。现在，各个行业中都有人开运用 RCM 来制定维修策略，并且取得了很好的预期效果。1.1.2.3 RCMII 的由来最开始出现的 RCM 决断图是 Nowlan 和 Heap 报告中给出的形式，这是 RCM 的最初版本。另一种版本是民航业中使用的 MSG-3 的版本。RCMII 是在 RCM 版本的基础上，由英国人莫布雷建立的最新维修处理模式。其中主要是增加了环 境相关的因数；同时修改了多重故障概率的计算方法；对容易发生混淆和发生 歧义的概念加以修改，并对多处含混不清的地方做了补充说明。英国阿兰顿公司全
19、面的 RCMII 审查可以使一个大型钢铁联合企业从炼钢车间中消除所有的定 期大修；石油平台上的固定式燃气轮机的大修周期从 25 000h 增加到 40 000h，而不牺牲可靠性。在保证生产安全性和资产可靠性的条件下，RCM 维修将定期 维修工作量降低 40%-60%，大大提高了资产的使用效率。1.2 为什么实施 RCMII 前述 6 种物项故障模型如图 1 所示。模型 A 就是众所周知的“浴盆曲线”；模型 B 显示了故障概率恒定或逐渐增大，最后为耗损区；模型 C 显示了故障概 率缓慢增加，而没有明显的耗损工龄区；模型 D 显示了当部件是新的或刚出厂 的，故障概率偏低，而后迅速增加到一个恒定的水
20、平；模型 E 显示了整个工龄区内故障的概率都保持不变；模型 F 显示了起始时段，早期损坏率较高，而后 期故障概率逐渐下降到一个稳定的或缓慢增加的水平。对民用飞机进行故障统计研究表明：部件的 4%属 A 型，2%属 B 型，5%属 C型，7%属 D 型，14%属 E 型，而不低于 68%属 F 型。 实施 RCMII，通过设备零件普查和每台设备功能分析，提高参与者对全部设备工作情况的了解，不仅对新设备适用，对老设备也适用；通过故障模式和 影响分析，对设备为什么会发生这种故障以及各种设备故障的根本原因有较好的了解，这将把维修力量集中在设法解决问题上。分析隐蔽性功能故障，解决 故障检测问题，降低具有
21、严重后果的多重故障的故障。实际上精确计算 MTBF 难以实现。传统方法确定维修间隔期的条件是建立物 项工龄与实效率之间的数学关系，比如寿命的实效密度函数服从 Weibull 分布，这需要收集大量的数据。如果故障具有严重的后果时，这批数据将不存在，因 为首次故障后必然采取预防措施，因此不能用精确计算分析最为关键的工龄极 限保证安全所必需的工龄极限；而后果不严重的故障往往得以发生，可以 得到有关的故障历史数据。对这些数据进行精确计算，确定最佳维修间隔期，3上海交通大学工程硕士学位论文 第一章RCMII 设备管理策略图1 6 种物项故障模型Fig.1 Six kinds of failure mod
22、el恰恰因为他们无关紧要，计算工作和决策与预定翻修和预订报废的充分条件（保证经济性）相矛盾。RCMII 确定 MTBF 的应用条件有两项：故障与大量有相同 功能的相同物质有关，且其故障单独发生时只会有较小的影响，但其累计效应 会发生很重要的经费问题，如路灯及军队、电力、供气行业使用的许多部件。那些不常用但仍被认为是与工龄相关的故障，以及任何预防工作费用和故障 费用都非常大的故障，特别是使用故障模型 C 所代表的逐渐增大的故障概率。 实施 RCMII，通过完成逻辑决策图和填写决断工作单，严格的决策维修策略，保证设备的安全性和环保性，提高检验活动的经济性，为维修部门提供了 维修计划，为操作部门提供
23、了修改操作规程的依据。RCMII 实施文件构成了一个完整的维修数据库，使得在不必重新审议维修大纲的情况下，适应各种变化的情况可能，而且可以降低因人员更新带来的经验和专长流失所造成的影响。 实施 RCMII，使维修和操作人员清楚地了解设备功能，明确工作目标，增强信 心；清楚地了解每个人无法解决的问题，能使他们在此限度内更称心的工作； 每一小组人员都参与目标的制定和实施，增强主观能动性。1.3 RCMII 的突出优点实施 RCMII 后，明显提高设备的安全性和经济性。具体实施表现如下：首先，继承 CBM 和 AM 的优势，实现与现行维修活动的接口。CBM 的优势是对故障机理和潜在故障恶化过程具有深
24、入的研究和应用，用以较好的完成 RCMII 预定 视情工作。AM 的优势是经验法测被完善的运用于点检验活动中，以 MTBF 为基础的深入定量计算能够回答 RCMII 对于经济上是否可行的问题。其次，确定实 施 RCMII 审查起始于疑难问题和重点设备，能够短期内取得明显的经济效益和 安全性成果，为推广 RCMII 创造良好的基础条件。4上海交通大学工程硕士学位论文 第一章RCMII 设备管理策略1.4 宝钢高炉系统设备维修现状与问题1.4.1 宝钢高炉系统生产与维修现状宝山钢铁股份有限公司（下称宝钢）是中国最大最现代化的钢铁联合企业，公司现有 4 座高炉，1#、2#和 3#高炉炉容为 4063
25、m ，4#高炉炉容为 4350m ，1#、3 32#和 3#高炉建于上世纪 80-90 年代，4#高炉于 2005 年建成。4 座高炉年产铁水1500 万吨，也就是说每座高炉每小时平均可生产 434 吨铁水（每年按 360 天计）。 由于 1#高炉引进的是日本新日铁的管理系统，其它几座高炉也都以日本的全员生产维修制 TPM（Total Productive Maintenance）为基础，目前普遍采用状 态维修 CBM（Condition Based Maintenance）模式和适应性模式 AM（AdaptiveMaintenance）模式。CBM 模式主要优势是对故障机理及潜在故障恶化过程
26、具有 深入的研究和应用，主要的缺点是对整个维修体系缺乏完整性。AM 模式的主要 优势是深入地研究了以 MTBF(mean time between failure)为基础的定量计算及经验法则被完善地运用于点检验活动中，主要缺陷是以“精确”计算的MTBF 为基础制定维修大纲，忽略其严格的应用条件，势必造成预防维修工作的冗余和不足，甚至引发严重故障。根据 2006 年维修费用实绩统计，宝钢 4 座高炉的 设备维修（备件更换与修复）费用约 9360 万元。1.4.2 宝钢高炉系统设备维修面临的问题 与欧美和日本的钢铁企业比较而言，宝钢乃至全国的高炉设备管理理念普遍存在如下问题：对现代复杂设备故障模式
27、缺乏认识；对复杂设备的隐蔽性故 障和多重功能故障模式缺乏认识；未考虑工龄精确计算的局限性而广泛应用；判断检修方法缺少严密的逻辑分析程序，从而导致设备管理的安全性和经济性 低下。 当今世界钢铁行业竞争日益激烈，一方面产量需要不断地增长，也就是“做大”；另一方面需要效益不断地提升，也就是“做强”。“做大”主要通过兼并重 组和新建产能实现，重组的例子国外如阿赛洛和米塔尔的跨国合并，国内如宝钢兼并八一钢厂、鞍钢和本钢的重组、山东省内钢铁业的重组等；新建的典型 例子如今年 3 月中旬，国家发改委批准了武钢集团广西防城港钢铁项目及宝钢 集团广东湛江钢铁项目，这两个钢铁项目产能都在 1000 万吨/年以上。
28、“做强”需要通过优化生产和管理流程、形成自身核心竞争力、引进专业人才队伍、降 低成本等方式来实现。在当前情况下，降低成本是最有效和最直接的提升效益方式，除了铁矿石、焦煤等原材料的成本采购控制，最主要的降低成本的有效途径是降低设备维修 费用。目前宝钢高炉的年综合休风率在 2.4%左右，降低 0.1%的修风率，相当于4 座高炉全年累计多生产 34.56 小时，也即多产铁水 15000 吨，按照目前生铁市场价 4000 元/吨计，扣除成本，每年可增加收益约 3000 万元，每座高炉每小 时平均可产生效益 86.8 万元。由于宝钢高炉设备目前主要以预防性维修为主， 许多炉腹铜冷却设备都是按照固定的、多
29、年不变的周期（3 年）进行定期更换， 不可避免地导致部分冷却设备的过维修，拆下的铜冷却设备被回收公司回收后5上海交通大学工程硕士学位论文 第一章 RCMII 设备管理策略仍然在民营企业的高炉使用，大大的浪费了维修费用。1 座高炉铜冷却设备约700 吨，4 座高炉就是 2800 吨，假设每次预防性维修更换的冷却设备有 5%的为 过维修，按照铜冷却设备目前的实际采购价格 8.4 万/吨计，每次维修浪费约1176 万元，折合每座高炉每年约 97 万元。1.5 宝钢高炉系统设备维修期望达到的目标随着公司高层对铁水产量增加和成本控制的经营方针的要求，虽然每年都 在各个方面努力降低高炉综合休风率，但是收效
30、不是很明显，其根本原因是目前宝钢高炉系统设备维修管理模式，预防性维修管理模式决定了不可能从根本 上降低计划维修费用，也没有从源头上控制和把握好设备故障的发展和排除工作。通过本课题的研究，将 RCM 的设备维修管理模式首先尝试性应用于宝钢 2# 高炉的通风除尘系统和炉本体系统的相关设备的维修管理中，希望一方面提高 设备的运行性能，减少故障率，也就是提高高炉的年综合休风率，直接提升公司效益；另一方面降低设备的维修成本，间接地提升公司效益。6上海交通大学工程硕士学位论文 第二章RCMII 的实施方法第二章 RCMII 的实施方法2.1 RCMII 人员组成首先，这项工作应该有熟悉相关维修的一个团队来
31、完成，我们称之为一个 审查小组。其人员结构如图2 所示：图2 典型的 RCMII 审查小组Fig.2 A typical censor group of RCMII 对任何设备维修需求的审查应该由一个审查小组来实施，小组中至少要包含负责维修和负责运行的人员各一人。在审查中，小组成员的资历并不比他们对相应设备的全面了解程度更为重要，每位小组成员还应该受过 RCM 培训。采用这样的一个小组，不仅可使管理部门有机会系统的利用各小组成员的知识和经验，而且小组成员本身可以大大提高对处于运行环境下的设施的了解。督导员应该是经过严格的RCM 培训的专家人员，由其负责对整个RCM 程序进行安排指导，其主要作用
32、为：保证 RCM 的正确使用；使小组成员对于问题 的答案完全达成共识；不忽略重要的设备和元件；保证审查会议进展较快； 正确的完成所有的 RCM 文件。审查员的工作职责为：对每个主要设备审查 完成后，对该设备负有全面责任的高级管理人员立即对审查结果的正确性进行 校核，并对故障后果的评估及采用的措施进行审核。审查员就是负责这些结果审查工作。2.2 RCMII 涉及的基本问题在开始分析某单位设施的维修需求之前，我们需要了解这些设施是什么，7上海交通大学工程硕士学位论文 第二章RCMII 的实施方法以及哪些设施需要进行 RCMII 审查。在大多数情况下，这意味着要编写比较全面的设备登记表。其后，RCM
33、 方法需要对每一选出设施就下列七个问题进行提问，问题如下：在现行的使用环境下，设施的功能及相关的性能标准是什么？什么情况下设施无法实现其功能？引起各功能故障的原因是什么？ 各故障发生时，会出现什么情况？什么情况下各故障至关重要？ 做什么工作才能预防各故障？ 找不到适当的预防工作该怎么办？ 设施的维修目标由设施的功能及其相应的期望性能标准所确定。为此，RCM方法首先要确定设施在其使用环境下的功能和性能标准，如有可能，需要量化性能标准，包括产量、产品质量、环境问题、运行费用等。如果设施设计得完 善，那么唯一妨碍其正常运行的就是某种故障，RCM 在两个层次上对故障进行确定：部件故障到什么程度才不能实
34、现其功能；什么能引起每种可能的功能丧 失。一旦确认了故障，就要设法确定比较可能引起每种功能丧失的故障模式。 为了保证把时间和精力花费在研究起因而不是征兆上，详细地确定每一种故障的原因是很重要的。在确定故障模式时，要把故障影响记录下来。故障影响所 描述的是故障模式发生时将会出现什么情况，包括听工期、对产品质量的影响、故障发生的迹象、对安全和环境的威胁等等。这一步使我们有可能确定每一故 障的重要程度，因此也可决定所需预防维修的级别。每一种故障都以某种方式 影响着企业，但影响是不同的，可能会影响设备的运行、产品质量、安全性和环境等。RCM 方法在这一步需要弄清楚每种故障是否有重要的后果，如果这种 后
35、果不存在，通常的暂定决断是无预防性维修；如果存在，就要弄清楚实施什么预防维修工作，包括预定视情工作、预定翻修工作、预定报废工作。究竟预 防性工作是否技术可行，取决于工作及其所预防故障的技术特性。预防性工作 是否值得做也取决于其是否能适当地处理好故障后果。如果找不到技术可行的且值得做的预防性工作，那么必须采取合适的暂定措施，这种措施的性质取决于故障后果。这种方法意味着预防性工作规定用于确实需要的故障，这又使日 常工作负荷大幅度下降，日常工作量越少意味着其余的维修工作可能做得越合 理，这与影响生产性工作的消除加在一起，使维修更加有效。2.3 RCMII 决断图 弄清楚上面的 7 个问题之后，我们就
36、需要根据目标设备建设设备信息工作单和决断工作单，这是整个RCM 分析的关键。2.3.1 设备的 RCMII 决断图RCMII 决断图的框图表示如图 38上海交通大学工程硕士学位论文 第二章 RCMII 的实施方法1该故障模式会引起违反该故障模式会在正常情况下，该故障否已公布的环境标准或法模式本身所引起的功能是 引起使人员伤否规的功能丧失或其他事故吗？亡的功能丧失丧失对操作人员会显得明显吗？ 或其他事故吗 ？ 是 是否1检测故障是否正在发生 检测故障是否正在或将要发生的工作是技 发生或将要发生的术可行并值得做的吗？ 工作是技术可行并值得做的吗？是 否 是 否预订视情工作 预订视情工作2降低故障的
37、预定翻修工 降低故障的预定翻修工作是技术可行并值得做 作是技术可行并值得做的吗？ 的吗？是 否 是 否预订翻修工作 预订翻修工作3 3降低故障的预定报废工 避免故障的预定报废工作是技术可行并值得做 作是技术可行并值得做的吗？ 的吗？是 否 是 否预订报废工作 预订报废工作4 4检测故障的故障检测工 避免故障的工作组合是作是技术可行并值得做 技术可行并值得做的吗？的吗？是 否 是 否必须进行 预订故障检测工作 工作组合从新设计5多重故障会影响安全与环境吗？是 否必须进行无预订最好进行从新设计 维 修 从新设计9上海交通大学工程硕士学位论文 第二章RCMII 的实施方法该故障模式对使用性能（ 否产
38、量、质量、用户服务或直接修复以外的运行费）有直接的不利影响吗？是 否2检测故障是否正在发生 检测故障是否正在发生或将要发生的工作是技 或将要发生的工作是技术可行并值得做的吗？是 否术可行并值得做的吗？是 否预订视情工作 预订视情工作2 2降低故障的预定翻修工 降低故障的预定翻修工作是技术可行并值得做 作是技术可行并值得做的吗？ 的吗？是 否 是 否预订翻修工作 预订翻修工作3 3降低故障的预定报废工 降低故障的预定报废工作是技术可行并值得做 作是技术可行并值得做的吗？ 的吗？是 否 是 否 无预订维修 无预订维修预订报废工作 预订报废工作最好进行从 最好进行从新设计 新设计图3 RCM 决断图
39、fig.3 RCM judgement10上海交通大学工程硕士学位论文 第二章 RCMII 的实施方法2.3.2 信息工作单和决断工作单的对照实施 RCMII 的主要工作就是根据上述的决断图制定相应设备的信息工作单和决断工作单，这里简单的介绍一个信息工作单和决断工作单的对照图，见 表 1：表 1 信息工作单与决断工作单的相互参照装置或设备：冷却水输送系统RCMII 信息工作单1990ALADON 公司设备或部件：水泵功能 F 功能故障（功能丧失）FF 故障模式（故障起因）FM以不低于 800L/min 的1 速率将水从 X 柜输送 A 根本不能输送水 1 轴承卡死到 Y 柜. . . . .
40、.装置或设备：冷却水输送系统 RCMII 决断工作单1990ALADON 公司设备或部件：水泵H1 H2 H3信息参考 后果评估 暂定措施S1 S2 S3O1 O2 O3F FF FM H S E O N1 N2 N3H4 H5 S41 A 1 . . . . . . 11上海交通大学工程硕士学位论文 第二章 RCMII 的实施方法2.3.3 决断图涉及术语在决断工作栏后 10 栏指的是图 3 所示 RCMII 决断图中的问题，即：H、S、E、O 和 Nl 栏用于记录各故障模式后果有关问题的答案；后面 3 栏（H1、H2、H3）记录是否已选择了预防性工作，如果有，是哪种类型；如果有必要回答某些
41、暂定问题，则用 H4、H5 栏记录这些答案。 最后 3 栏记录已选定的工作（如果有）、工作的频度、以及选择由谁去实施。建议工作栏还用于记录需要重新设计或已确定故障模式不需要预定维修的情况。2.3.4 决断图的内容下面，将根据有关问题在决断图上的先后次序对决断工作单的四部分分别 进行讨论。首先简要解释四种故障后果 H、S、E、O 的准确含义。2.3.4.1H隐蔽性后果 我们已经了解到几乎所有设备都具有一种以上的功能，甚至是几十种，其中大部份失效时，故障已经发生这一事实，对某人肯定显而易见。例如有些故 障引起警告灯闪烁或警报器鸣响，或者两者兼而有之。有些故障造成设备停机或工艺流程中其它部分中断；有
42、些故障导致质量问题或耗能增加，还有一些故 障伴随有明显的物理效应，如刺耳的噪音、漏气、怪味或地板上的积液等等。 此类故障被称为明显性故障，因为故障本身发生时，终究会被发现。然而，有些故障发生时，没人知道部件已处于故障状态，除非还发生了其它故障。 例如，同处于密闭状态下的 A、B 两台水泵，正常状态下只有一台水泵 A 正常处于工作状态，B 为备用。但是当 A 泵发生故障后，正常情况下 B 泵开始工 作，所以没人意识到已有一台水泵发生了故障。换言之，除非或者直到 B 泵也 发生故障，A 泵故障本身并无直接反应。 A 泵显示出隐蔽故障的两个主要特性。第一个且最重要的一个是：该故障本身在正常情况下对操
43、作人员是不明显的。由此可以得出隐蔽性故障的定义：当某功能的故障单独发生时，在正常情况下故障对操作人员而言是不明显的。关于 A 泵的故障的第二个特征：是直到有其它故障发生，或者是有人必定定期检查 A 泵是否处于正常工作，否则故障对操作人员而言 是不明显的。换言 之，只有发生其它故障在本例中 B 泵发生了故障，则 A 泵的故障才有后果。当 A 泵处于故障状态时，B 泵的故障状态称为多重故障。由此说明一个问题，一个隐蔽性故障本身并没有直接的后果，但具有增加多重故障风险的间接后果。隐蔽性故障的唯一后果是增加了多重故障的风险度。 假设故障预防主要是为了避免隐蔽性后果，那么本例也表明，当制定隐蔽性功能的维
44、修大纲时，我们的主要目的实际上是防止多重故障或至少降低相关 多重故障的风险度。因此，付出多大的努力来预防隐蔽性故障取决于多重故障的后果。隐蔽功能的决断过程如图 4。12上海交通大学工程硕士学位论文 第二章RCMII 的实施方法在正常情况下，由故障模式本身所引起的功能丧失对工作人员而言是明显的吗？否 是如果能得到把多重故障的概率降低到一个可接 非隐蔽故障受水平的设备可靠度，那么预防性维修工作就值得做。如果无法找到一种合适的预防性工作，定期检查隐蔽功能是否仍在起作用（实施定期故障检测工作）如果找不到一种合适的故障检测工作且多重故障对安全性和环境有影响，则必须进行重新设计；否则可从经济角度来判断是否
45、进行从新设计。图 4 隐蔽工程的决断过程Fig.4 Judge process on Concealed works2.3.4.2 S、E安全性和环境性后果 首先判断隐蔽性故障，接下来所有的未被判为隐蔽性故障的故障模式均为明显性的。明显性故障模式分为如下 3 类：对安全性有影响的、对生产或使用有影响的、只耗费直接维修费用的。在这些分类中，RCM 分析过程首先考虑各种故障模式的安全性推断，这基于以下两个原因： 首先，雇主、雇员、用户和全社会普遍越来越坚信，在商业活动中，出现人员伤亡是完全不能接受的。因而，应该采取一切措施把安全性和环境有关的事故可能性降到最低水平。其次，更现实的认识到可容忍的与安
46、全性相关事故的风险度往往要比具有使用性后果的的事故的风险度低几个数量级。所以，从安全性观点看，在大多数场合预防性工作是值得做的；从使用性观点看，更能满足要求。在一定范围内，安全性指的是在工作岗位上个人的安全性。特别是， RCM审查小组提问的是否某人因一种故障模式的直接结果导致伤亡，或者被由故障引起的其它损害造成伤亡。如果故障模式引起了造成人员伤亡的功能丧失或其它事故，那么它就有安全性结果。在另一种范围内，安全性通常指社会的安全性和社会平安。现今，往往把影响社会的故障划归为环境问题。13上海交通大学工程硕士学位论文 第二章RCMII 的实施方法如果故障模式引起了违反环境标准的法规的功能丧失或其它
47、损害，那么它就有环境性后果。 在考虑一个故障模式是否有安全性和环境性后果时，我们是在考虑故障模式本身是否有该后果。对于有安全性或环境性后果的故障模式，只有预防性工作能把故障后果的风险度降低到一个可以接受的水平，这种预防工作才是值得做的。2.3.4.3 O使用性后果 前面我们已经研究了隐蔽性故障、安全性和环境性故障。但是，工业上用的大多数设备的主要功能与创益或支持创益活动相联系。例如，制造业中所用 大多数设备的主要功能把其价值附加到材料上，而运输业中大多数设备则直接 带来效益 。大多数这种设备的故障对单位创益的能力都有影响，这种影响常常要比排除故障所花费的费用多。因此，如果故障不是隐蔽性的，对安全性和环 境也没有影响，那么 RCM 评估过程接下来主要分析故障的使用