rams培训

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1、RAMSRAMSRAMSRAMS培训培训培训培训 方小光方小光方小光方小光 内容安排 1 2 RAMS技术基础 RAMS技术要求 3 RAMS体系框架 RAMS 技术基础 Reliability 可靠性 Availability 可用性 Maintainability 维修性 Safety 安全性 “五性五性”可靠性维修性保障性测试性安全性可靠性维修性保障性测试性安全性 1RAMS 基本概念 可靠性产品的是产品在规定的条件下运行时，在规定的 时间内保持规定功能的能力。 可靠性的概念有以下特征： 关注故障 判定故障发生的可能性，用定量的形式表达； 评价故障对系统功能的影响程度。 可靠性的定量衡量

2、参数为可靠度或MTBF，是概率 参数。 可靠性表征产品故障的频繁程度和危害程度，是产品的 一种固有属性，主要由设计决定，可靠性设计和分析的 主要任务是降低故障发生的概率和降低故障的影响。 可靠性（Reliability） RAMS 基本概念 1.1 故障不能满足规定的功能 故障的种类： 功能丧失 功能降低 故障的可恢复性 软故障没有物理损伤 硬故障有物理损伤 规定功能常用故障判据逆向表达 性能界限性能界限 过应力 设计裕度 正常工作区 过应力 设计裕度 正常工作区 破坏极限 工作极限 技术规范 破坏极限 工作极限 技术规范 RAMS 基本概念 1.1 维修性是产品在规定的条件下和规定的时间内，

3、按规定的 程序方法进行维修时，保持或恢复到其规定状态的能力。 维修性的概念具有以下特征： 关注故障，是针对故障的一种活动； 维修性的定量衡量参数为平均维修时间（MTTR， MTTM），是时间参数。 维修性表征产品预防故障和修复故障的能力，表达产品维 修的难易程度，是产品设计所赋予的一种固有属性。 维修性设计和分析的主要任务是建立以可靠性为中心的维 修设计（RCMReliability Center Maintainability），相 当于容易发生故障的地方容易修复。 维修性（Maintainability） RAMS 基本概念1.1维修性 维修类别包括： 预防性维修预防 故障的维修，是计划

4、性的，常称为维护或 保养； 修复性维修处理故 障的维修，是非计划 性的，常称为修理或 修复。 隔离 启动 准备 分解 更换 结合调整 检验 RAMS 基本概念 1.1维修类别 可用性是产品在任意一个随机时刻处于可用状态的能 力。 可用性常用可用时间占总时间的比值来描述，即： 可用性可用时间/（可用时间不可用时间） 可用性是可靠性、维修性和运用保障的综合特性： 可靠性越好，则可用时间越长； 维修性越好，则维修时间越短，不可用时间越短； 运用保障特性越好，则维修等待时间越短。 可用性（Availability） RAMS 基本概念 1.1可用性 安全性是指产品不发生系统危险事件（Hazard Ev

5、ent ，也称为事故）的能力。 安全性的概念具有以下特征： 关注危险，铁路产品的危险包括： 违反政府法规 人员伤亡 重大财产损失 环境破坏 涉及到在各种环境条件和工作条件下，在运营、维护 和维修过程中发生的所有危险； 故障是危险的主要来源，危险性故障是全部故障的子 集。 安全性（Safety） RAMS 基本概念 1.1安全性 环境应力对可靠性的影响 环境越恶劣可靠性越差 温度应力会提高产品的故障率 振动应力会加速产品的疲劳 湿度和化学应力会缩短产品的寿命 环境应力和可靠性一般是指数关系： 有意施加恶劣的环境应力进行试验可以 高效地暴露产品缺陷。 RAMS 基本概念 1.1 铁路产品运行环境铁

6、路产品运行环境 功能状态功能状态 故障状态故障状态 安全相关的 故障模式 安全相关的 故障模式 危险事件危险事件 干扰威胁 可靠性后果 干扰威胁 可靠性后果 RAMS 的关联性 RAMS 基本概念1.1 产品特性 1.2 RAMS 的工程意义 效能 能力 可用性 设备性能 人的能力 可靠性 保障性 维修性 1.2 RAMS 的工程意义 系统的寿命周期费用（Life Cycle Costs，以下简称LCC），是指在系统的整 个寿命周期内，为获取并维持系统的运营（ 包括处置）所花费的总费用。 系统寿命周期费用构成示意图系统寿命周期费用构成示意图 1.2RAMS 的工程意义寿命周期费用 1.2RAM

7、S 的工程意义寿命周期费用 现代设计思想的转变现代设计思想的转变 性能向效能的延伸 采购费用向寿命周期费用的延伸 第一，保障铁路产品的安全运营的需要。 轨道交通安全第一， 机车车辆的工作环境非常严酷，对产品的 可靠性水平要求较高；同时由于近年来机车车辆的大幅提速， 对机车的安全、可靠、稳定运营提出了进一步的要求。 第二，与国际先进水平接轨的需要。 我国大量引进国外的轨道装备产品和技术；伴随着引进，南北 车集团的下属企业开始了与国际领先公司的技术合作与配套供 应，合作过程中，作为供应链上游的国外厂商，分别对我国内 企业提出了相应的RAMS要求，强制要求进行FMECA、 FRACAS和LCC等各项

8、工作。 第三，降低寿命周期费用（LCC）的需要。 轨道交通产品的使用和维护费用很高，往往超过了采购成本， 通过RAMS技术的推动和运用，为LCC的分析和控制提供了技 术支持，通过RAMS工程技术的推广应用，权衡产品运营、维 护维修策略、备件储备和供应等方面要素，分析寿命费用的关 键因素，降低寿命费用水平。 1.2RAMS 的工程意义 开展RAMS的急迫性 EN 50126 Railway applications the Specification and demonstration of Reliability, Availability, maintainability and Safet

9、y (RAMS) 铁路应用可靠性、可用性、维修性和安全性技术规格和验 证 EN 50128 Railway applications Software for railway control and protection systems 铁路应用铁路控制和保护系统软件 EN 50129 Railway applications Safety related electronic systems for signalling 铁路应用与安全性相关的信号传送电子系统 1.3RAMS 的标准体系CENELEC 1.3RAMS 的标准体系其他标准 内容安排 1 2 RAMS技术基础 RAMS技术要求

10、3 4 RAMS关键技术 RAMS体系框架 RAMS 技术要求 对于铁路产品的“系统要求”阶段，需要提出并确定系统RAMS 技术要求，并形成文档，随后将系统要求分配到分系统和设 备中去。 铁路产品各级产品的RAMS 活动都是围绕RAMS要求进行的 ，包括定义、分配、实现、评估和验证等活动。 RAMS要求分类： 定性要求提出了应当开展的RAMS 的工作项目和工作 要求，通常采用评审的方法进行确认； 定量要求是基于RAMS的技术参数提出的，一般通过 评估和验证的方法进行确认。 2 序号 故障分类 系统故障模式运行影响 说明 1 重大 完全失效 铁路产品不能运行 造成服务延误超过规定时间或 产生超过

11、规定水平的费用 2 主要 致命性功能失 效 紧急运行 1 为使系统达到规定的性能必须 做出调整 3 较小 非致命性功能 失效 紧急运行 2 没有妨碍系统达到规定的功能， 但有非致命性功能缺失。 4 轻微故障 可以忽略的功 能失效 正常运行 产生非计划性维修 RAMS 技术要求 2故障类别定义 RAMS 参数是产品RAMS定量化描述的 数学属性，RAMS 参数体系是某种产品 RAMS 的参数的集合； RAMS指标是产品某一RAMS 参数的要 求值，RAMS指标体系是所有RAMS 参 数的要求值。 RAMS 指标要求 2.1RAMS指标 铁路产品可靠性参数体系 参数 符号 量纲 备注 平均故障间隔

12、时间 MTBF 时间，距离，周期 当量纲取距离时，也可以用 MDBF 表示 当量纲取周期时，也可以用 MCBF 表示 故障率 故障时间，距离，周期 平均首次故障时间 MTTF 时间，距离，周期 当量纲取距离时，也可以用 MDTF 表示 可靠度 R(t) 无量纲 MTBF针对不同的故障类型进行分类： 1类故障MTBF1 2类故障MTBF2 3类故障MTBF3 4类故障MTBF4 1，2，3类故障MTBF RAMS 指标要求2.1 平均故障间隔时间MTBF MTBF(Mean Time Between Failures) 是铁路产品主要的可靠性参数，适用于 铁路产品的整车系统及下属各级产品，为累积

13、工作时间除以累积故障次数。 平均故障间隔时间（MTBF）的计算公式如下： MTBF= a n i ci r t 1 式中： n 产品总数 tci第 i 个产品的工作时间 ra累积故障次数 RAMS 指标要求2.1 千万不能搞混千万不能搞混 例如例如: 寿 命寿 命: 产品能有价值存活的时间长度，是时间特性。产品能有价值存活的时间长度，是时间特性。 MTBF: 它体现了在寿命期内的发生故障的强度，是概率特性。它体现了在寿命期内的发生故障的强度，是概率特性。 MTBF 不是寿命 ！不是寿命 ！ 产品 产品 典型设计寿命 典型设计寿命 典型典型MTBF 人（人（71,74）年 ）年 39年年 RAM

14、S 指标要求2.1 故障率（Failure Rate）： 定义：工作到某时刻尚未发生故障的产品，在该时刻 后单位时间内发生故障的概率。 单位：一般为10-6/小时或10-9/小时（fit） 计算：故障次数除以总工作时间 是MTBF 的倒数： MTBF 1 故障率故障率RAMS 指标要求 2.1 TB = 交付时间点交付时间点 TW = 耗损时间点耗损时间点 早期失效期偶然失效区 耗损失效区 早期失效期偶然失效区 耗损失效区 TwTB 制造缺陷 工艺缺陷 元件缺陷 制造缺陷 工艺缺陷 元件缺陷 固有缺陷固有缺陷 耗损故障耗损故障 时间时间 失效率 浴盆曲线 失效率 浴盆曲线 浴盆曲线浴盆曲线 时

15、间时间 瞬时故障率瞬时故障率 制造和筛选 可靠性预计和验证 耗损机理分析 制造和筛选 可靠性预计和验证 耗损机理分析 早期故障随机故障耗损故障早期故障随机故障耗损故障 . . .开箱合格率开箱合格率 . . . 预计和试验预计和试验与环境和应力相关的疲劳和衰减机理与环境和应力相关的疲劳和衰减机理 增加检查点 改善抗恶劣环境设计 老化试验 环境应力筛选试验 可靠性评估 可靠性预计 可靠性增长试验 高加速寿命试验 材料特性 使用数据积累和分析 加速寿命试验 系统寿命模型 增加检查点 改善抗恶劣环境设计 老化试验 环境应力筛选试验 可靠性评估 可靠性预计 可靠性增长试验 高加速寿命试验 材料特性 使

16、用数据积累和分析 加速寿命试验 系统寿命模型 浴盆曲线浴盆曲线的进一步说明的进一步说明 参数 符号 量纲 备注 平均修复时间 MTTR 时间 平均维修时间 MTTM 时间 当表示平均预防性维修时间时，用MTTMp表示 平均维修间隔时间 MTBM 时间，距离，周期 当量纲取距离时，也可以用MDBM表示 当量纲取周期时，也可以用MCBM表示 当表示平均预防性维修间隔时间时，用MTBMp 表示 铁路产品维修性参数体系 RAMS 指标要求2.1 平均故障间隔时间MTTR MTTR（MeanTimeToRestore）表示针对发生故障的 产品，平均恢复产品功能所需的时间 MTTR是一个时间参数，需要考虑各个维修活动所占用 的时间 MTTR是铁路产品主要的维修性参数，通常情况下，也 是唯一的维修性参数