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1、生命周期成本生命周期成本 LCC 1、生命周期成本（IEC300-3，IEC60300-3-3 ）：根据 LCC 模型， 一个产品在其生命周期内累计的模型成本。 2、生命周期成本过程：根据 LCC 模型，对购买和使用一个产品 的总成本进行经济分析的过程。 这个分析为决定产品的设计、开发和使用提供了重要的输入。产品 供应商可以通过评估不同方案和进行比较分析研究，优化产品的设 计。也可以评估不同的运行和维修策略以优化 LCC。 3、LCC 由若干方面组成： -投资 列车的购置成本 需要的专用工具 备品备件（LRU：Line Replaceable Unit） 培训 文件化 -维修 预防性维修（PM
2、：Preventive maintenance） 纠正性维修（CM：Corrective maintenance） -运行成本 能源（电或燃料） 轨道的使用（*） 运行人员（*） -生命结束成本 处置成本（*） 注：（*）- 这些项目一般不包括在 LCC 的合同中。 3、LCC 的作用： -投标 -比较不同的方案 -项目控制 -成本预测 - 可靠性可靠性 Reliability 1、定义（IEC50 191-02-06） 可靠性指的是一个部件履行要求的功能的能力： -在给定的条件下和 -在给定的时间内。 2、测量方法 1）R(t), 可靠性概率: 一个部件在给定条件下、在给定的时 间间隔内能够
3、履行要求的功能的概率。 当 = 常数时, t 可以是以下任何一种参数: -时间(日历时间, 车辆运行时间, 部件运行时间, 旅行时间) -运行的距离 -工作循环或类似的. 2) 故障概率 F(t) = 1-R(t) 3) 故障概率密度 f(t) = d F(t) / d t 4) 故障率 = f(t) / R(t) 当故障率为常数时, 即不随时间和行程变化时, = 1/MTTF, 对于不可修复部件; = 1/MTBF, 对于可修复部件; = 1/MDBF, 通常是对车辆. 这里, MTTF: Mean Time To Failure 到故障的平均时间 MTBF: Mean Time Betwe
4、en Failures 故障间的平均时间(指运行 时间) MDBF: Mean Distance Between Failures 故障间的平均行程 注意: 一般情况下, 是随时间变化的, 譬如在运行初期和末期故障 率都会比较高(浴盆曲线). MDBF 是经常被作为规范使用的. MDBF = 在一段时间里的运行行程 / 这段时间总的故障次数 3、故障分类 (EN 50 126) 1) 特大故障 (Significant, Immobilizing Failure) 具有下列特征的故障: -产生危害和/或 -列车无法移动或者导致服务延迟大于某一规定时间和/或引起成本 高于某一规定水平. 2) 大
5、故障 (Major, Service Failure) 具有下列特征的故障: -系统必须调整以达到规定的性能, 并且 -不满足特大故障的条件. 3) 小故障 (Minor) 具有下列特征的故障: -不阻止系统达到规定的性能, 并且 -不满足大故障或特大故障的条件. 可靠性确定的例题可靠性确定的例题: 5 辆机车在 24 个月内的故障情况如下表. 所有机车每月的行程为 20 Tkm. 故障之后立即被修理好并返回到运行. 要求确定机车的 MDBF. (24 个月平均; 前 12 个月平均; 后 12 个月平均) 时间 (月) 行程 (Tkm) 车 1车 2车 3车 4车 5累计总累 计 240XX
6、X33 480XXX36 6120X17 8160XXX310 10200X111 12240XXX314 14280X115 16320X116 18360X117 20400X118 22440X119 24480X120 累计64424 1. 用全部 24 个月数据: MDBF = 5*480 / 20 = 120 Tkm 故障率 = 1/MDBF = 0.83 次 / 100 Tkm 2. 用前 12 个月数据: MDBF = 5*240 / 14 = 85.7 Tkm 故障率 = 1/MDBF = 1.17 次 / 100 Tkm 3. 用后 12 个月数据: MDBF = 5*24
7、0 / 6 = 200 Tkm 故障率 = 1/MDBF = 0.5 次 / 100 Tkm 4. 每辆机车的 MDBF, 故障率 = ? 5. 行程-累计故障次数曲线 6. M(d)程序 有效性有效性 Availability 1. 定义(IEC50 191-02-05) 一个部件在履行要求功能的状态的能力 -在给定的条件下 -在给定的时间内或在给定的时间间隔内 -假定要求的外部资源已被提供. 2. 有效性的测量 A = 有效时间 up time / (有效时间 up time +无效时间 down time) = up time / 总的时间 total time = 1 - down t
8、ime / total time 有效时间 up time: 部件在有效状态的时间间隔 无效时间 down time: 部件在无效状态的时间间隔 1)固有有效性 inherent availability (Ai) Ai = 纠正性维修时间 / 总的时间 = MTBF / (MTBF + MTTR) MTBF: Mean Time Between Failure 平均故障时间 MTTR: Mean Time To Restoration 平均恢复时间 纠正性维修时间 corrective maintenance time (主动维修时间 active maintenance time): -故
9、障定位时间 -零件更换时间(包括进入到更换位置) -修完后的复查时间 但不包括: 服务时间, 路途时间, 休息时间和作决定的时间. 2)技术有效性 technical availability (At) At = (纠正性维修时间 + 预防性维修时间) / 总的时间 预防性维修时间 Preventive maintenance time: -维修计划中包括的安全措施和工作准备时间 -纯维修时间 -修完后的复查时间 但不包括: 服务时间, 路途时间, 休息时间和作决定的时间. 作为一个规则, 预防性和纠正性维修时间不包括在维修工场中修理, 大修或重新调试被更换零件的时间, 因为这不会影响到车辆的
10、有效 性. 但是如果被换下的零件修好后要被重新安装在原车辆中, 这个时 间要被计入作为计算有效性. 4) 运行有效性 Operational availability (Ao) 除纠正性, 预防性维修时间之外, 还将物流和管理性延迟时间也计 入无效时间. 5) 车辆有效性 Fleet availability (Afleet) Afleet = 可运行的车辆数 / (可运行的车辆数 + 现在维修的车辆数) =可运行的车辆数 / 总的车辆数 专用非有效性(special unavailability): 由于纠正性维修而不有效的车辆数 / 总的车辆数 一般, Ai, At, 专用非有效性会在合同
11、中用到. 例题例题: 车辆每天运行 18h (一年按 365 天计). 每年纠正性维修的时间为 100h, 预防性维修的时间是 200h. 请计算 Ai, At. 1.时间按 h 计算. 2. 时间按天计算, 每天按 24 小时计. 3. 时间按天计算, 每天按 8 小时工作时间计. 1. Ai = (18*365-100)/(18*365)=0.9848 At = (18*365 -100 -200) / (18*365) = 0.9543 2. Ai = 1-100/24/365=0.9886 At = 1- (100+200)/24/365 = 0.9657 3. Ai = 1-100/
12、8/365=0.9658 At = 1- (100+200)/8/365 = 0.8973 4. 如何改进车辆的有效性 -改进可靠性 -在合适时加大维修间隔 -减少维修时间(用尽可能多的有用的工人人数, 用优化的程序) -改善可维修性(maintainability): 快速故障探测, 易进入, 很好诊断, 对更换频繁的部件很容易进入, 更换时不需重工或调整等) -将维修活动放在运行不太繁忙的时间里 -将维修时间换到车辆不运行时. 可维修性可维修性 Maintainability 1.定义(IEC50 191-02-07) 一个部件的能力: -在给定的使用条件下 -被维持在 -或被恢复到 -一
13、个它能履行要求的功能的状态 -当在给定的条件和使用规定的程序和资源执行维修时. 2.可维修性的量测 MTTR: Mean Time To Restoration 平均恢复时间 恢复时间具有统计分布特性, 一般用对数正态分布来表示. 恢复 Restoration: 通过更换缺陷件(LRU: Line Replaceable Unit 在线 可更换件)将车辆恢复到正常运行状态. 缺陷件随后在维修工场被修 理. 3. 恢复时间 Restoration time, 主动维修时间 Active maintenance time, 可维修性 Maintainability 可维修性可以被描述为在规定的维修
14、和运行条件下易于服务程度和 易修理程度的特性. 其主要特点是: -可进入性(accessibility) -可测试性(testability) -可更换性(exchangeability) 可进入性(accessibility): 要测量部件的特性或进行维修, 部件必须容 易进入(人员和工具的空间, 尽可能少地移出其它部件). 可测试性(testability): 故障之后要进行的检查要使用简单的, 不相互 矛盾的测试(故障识别和定位, 即诊断的准确性). 可更换性(exchangeability):故障发生后, 有缺陷的部件要用储存的备 件去更换, 要没有调整和其它形式的重工. 可测试性(t
15、estability): 更换缺陷部件后, 需要用另一个简单的测试去 检查故障是否已被消除. 因此, 可以用 3 个时间之和(故障定位, 更换, 复核)来表示检查和修 理过程, 称为”主动维修时间” (Active maintenance time). 服务时间(可 进入性)也被计入主动维修时间. 主动维修时间: -故障定位时间, 包括进入 -缺陷部件更换时间 -复核时间 主动维修时间也就是恢复时间, 具有统计分布特性, 一般用对数正态 分布来表示. 其平均值就是 MTTR(平均恢复时间) 可维修性的量 测方法. 4. 可维修性和维修(Maintainability 对老的车辆的纠正性维修成本
16、可能要远高于初 始高峰故障已经过去的车辆. 4. 纠正性维修成本(CM Cost)的计算 是 LCC 分析中的重要部分. 一般, 两阶段维修模型在 LCC 分析中被用于计算 CM Cost: 1)故障元件被从储存在仓库里的好的备件替换掉, 以便使车辆可以尽 快地工作. 2)可修理的元件(LRU)将在修理工场(CWS)中被修理; 对于不可修理 的 LRU, 损坏的将被处置掉, 同时备件库中增加一个 LRU. 因此, 对于可修理的 LRU, 有两部分进入 CM Cost: -更换有缺陷的 LRU 的人工成本(可维修性, 主动维修时间的成本) -在修理工场修好有缺陷的 LRU 的成本. 对于不可修理的 LRU, 下面两部分进入 CM Cost: -更换有缺陷的 LRU 的人工成本(可维修性, 主动维修时间的成本) -新的备件的成本(适用时, 还包括处置有缺陷的 LRU 的成本). 在 LCC 模型中, 每个 LRU 的 CM Cost 可以用下式计算: CMcost = 故障率*(更换时间*单位时间人工成本 + 在修理工场修理 的
