《机车产品全寿命周期可用性分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机车产品全寿命周期可用性分析（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 机车产品全寿命周期可用性分析 摘 要 目前各行业、企业的降本增效要求势在必行，机车作为铁路部门重要的运营设备，扩大其资产效益是满足降本增效需求的必然措施。以机车全寿命周期作为基础，寻找、分析在全寿命周期内影响可用性指标的因素，针对关键问题提供综合解决方案是满足降本增效要求的重要方式。关键词 可用性 全寿命 降本增效1 前言目前，我国和谐型机车全寿命周期内的运维成本与世界先进水平尚有不小差距，而运维成本的管理是铁路降本增效的重要方面。降本增效的主要措施是在确保机车处于高水平的安全稳定运用状态下实现较少的资源投入和较高比例的资产利用率，即确保机车的高可用性指标。2 可用性定义及计算评定方法根据G
2、B/T 21562-2008轨道交通可靠性、可用性、可维修性和安全性规范及事例中定义，可用性指在要求的外部资源得到保证的前提下，产品在规定的条件下和规定的时刻或时间区域内处于可执行规定功能状态的能力；可靠性指产品在规定条件下和规定时间区间内完成规定功能的能力；可维修性指在规定的条件下，使用规定的程序和资源进行维修时，对于给定使用条件下的产品在规定的时间区间内，能完成制定的实际维修工作的能力。因此，可用性是指产品在执行任务时能正常工作概率的描述，通常用可用度A来表示；可靠性是对平均故障时间间隔的描述，其评价指标通常用平均失效间隔时间MTBF或平均维修间隔时间MTBM来表示；而可维修性是对故障修复
3、能力的描述，包括减少维修次数和缩减维修时长，通常用平均维修时间MTTM来表示。2.1 机车可用性评定方法可用性通常使用可用度（A）进行量化评估，通用公式如下：（1）式中：MUT平均可工作时间MDT平均不可工作时间根据MUT和MDT不同的定义，机车产品的可用度又分为固有可用度（A ）、可达可用度（A ）、运营可用度（A ）。2.1.1 固有可用度（A ）此时，MUT=MTBF=平均失效间隔时间；MDT=MTTR=平均恢复时间，公式为：（2）固有可用度只考虑平均失效间隔时间和恢复性维修时间，这种可用度是设计和制造时赋予机车的固有特性。2.1.2 可达可用度（A ）为降低故障率，保证机车处于正常运用
4、状态，需要对机车进行定期预防性维修。可达可用度就是将预防性维修造成的机车不可用状态加入到可用度的计算中，此时，MUT=MTBM=平均维修间隔时间；MDT=MTTM =平均维修时间，其中平均维修时间包括修复性维修时间（MTTM ）和预防性维修时间（MTTM ）。（3）其中： （4）（5）平均预防性维修时间平均故障间隔时间预防性维修频次单次预防性维修时间与固有可用度相比，可达可用度将预防性维修纳入可用性指标评价中。预防性维修是指在充分了解产品故障规律的前提下，在产品发生故障前进行的维修，通过对机车进行系统性检查、功能测试、易损件检修和消耗件更新等手段，以降低失效的概率和防止功能退化。根据机车实际检
5、修情况，机车的预防性维修主要是指C1-C6修的过程。从公式（3）上看，可达可用度很大程度上受定期预防性维修的影响，定期预防性维修越低，可达可用度越高，但实际情况是，如果过分减少机车的定期检修次数或检修时间，会使产品得不到有效的维护和隐患排查，反而会导致故障数量增加或者故障等级提升。图1 预防性维修与修复性维修和可用度关系2.1.3 运营可用度（A ）机车在实际运用过程中，不可避免的受管理和后勤因素（如调车作业、物料准备、场地等待、人员调配等）的影响，使机车得不到及时维修，导致机车无法及时恢复到可用状态，综合考虑这些因素给机车带来的可用性影响叫做运营可用度。此时，MUT=MTBM=平均维修间隔时
6、间（与可达可用度相同）；MDT=MTTM =平均维修时间，其中平均维修时间也是包括修复性维修时间和预防性维修时间，但是与可达可用度相比，此时的修复性维修时间和预防性维修时间需要增加物料等待、台位等待、维修准备等后勤和管理方面造成的时间延迟，但在实际操作过程中由于预防性维修是按照已成熟的方案进行，在预防性维修进行前都已经将人员、物料、场地等需求准备齐全，因此预防性维修时间可以与可达可用度的计算方法一致。综上所述，在计算运营可用度（A ）时，重点考虑后勤管理工作造成的修复性维修时间（MTTM ）的延长。（6）因为运营可用度在可达可用度的基础上考虑到后勤管理因素的影响，是3种可用度中最低的一项，却也
7、是最接近实际运用情况的一种可用度。2.2 机车可用性指标计算参考某机车实际运用情况，选取30台机车，统计其一年内的运用信息，参照运营可用度公式对其进行可用性分析。2.2.1 MTTM （平均修复性维修时间）和MTBF（平均故障间隔时间）某年内，30台机车发生机破、临修等故障造成的修复性维修总时间为1248天，则单台机车为41.6天；故障总次数为193次，则单台机车6.43次，即：MTTM =41.6/6.43=6.47天/次MTBF=365/6.43=56.74天2.2.2 MTTM （平均预防性维修时间）和MTBM （平均预防性维修间隔时间）参照该型机车修程修制要求，以25年为全寿命周期，期
8、间的计划性维修情况如表1。表1 某型内燃机车全寿命周期修程计划修程单次维修时间（天）检修次数（25年总计）维修频率（次/年）预防性维修时间（天/年）C115022C212511C31150.60.6C42050.24C52530.123C64520.083.6求和值414.2根据上表，平均预防性维修间隔时间：MTBM =365/4=91.25根据公式（5）：= 14.2/4 = 3.55 天2.2.3 MTBM（平均维修间隔时间）根据公式（4）：= 34.982.2.4 运营可用度（A ）通过上述计算，总结如下：表2 运营可用度参数表参数天数MTBF（平均故障间隔时间）56.74MTTM （平
9、均修复性维修时间）6.47MTTM （平均预防性维修时间）3.55MTBM （平均预防性维修间隔时间）91.25MTBM（平均维修间隔时间）34.98根据公式（6）：= 77.74%2.2.5 后勤管理延迟时间（MTTM ）在梳理机车修复性维修状态时，发现其中有大量的修复性维修时间是由于后勤管理延迟等非必要原因造成的，统计情况如表3。表3 后勤管理延迟造成时间扣停车号延迟因素实际扣停（天）理想情况下扣停（天）001随动故障,待料762002微机背板故障，待料121002主发接线排故障，待人202004断路器故障，待料252004喷油器故障，待料471005主发滑环裂纹，待人员283007更换齿
10、轮箱，待台位和物料222010机车接触器故障待料更换373010水泵漏水，待料283012后架牵引风机故障，待料392013柴油机泵支撑箱齿轮裂，待料1266014除尘风机故障，待料423014齿轮箱裂纹，待台位152015主发接线排段子烧损，待料232023电喷控制盒故障，待料531027斩波器故障，待料383合计63138若能合理调配资源、规范管理制度，使上述修复性维修延迟时间达到理想状态，进过重新计算则机车理想的运营可用度将提升到83.43%。3 可用性结果分析通过上述实例计算可以看出，如果MTBF或MTBM远大于MTTM，机车的可用性将处于较高水平；在MTTM较小时，机车的可用性也会较
11、高。因此如果机车在运用的某段时间内可靠性降低（MTBF或MTBM变小），为保证可用性要求就需要提高可维修性（减少MTTM），同样的，如果机车的可靠性提升了，可维修性就可以适当降低。因此，要实现机车理想可用性，需要在尽量减少机车全寿命周期成本的前提下，寻找可靠性和可维护性之间的平衡点。从运营可用度计算可以看出，由于后勤管理延迟造成的修复时间占修复性维修时长比例较大，严重影响机车的可用性指标。因此需要根据机车修复性维修需求，制定方案，重点合理规划修复性维修用的设备、场地、人员、配件需求，以确保消耗最少的维修资源和时间来保证产品的可用性。修复性维修方案，也要能根据机车运用状态进行实时调整、优化。4
12、结束语机车可用性指标的制定是评价机车效能、性能和进一步提升可靠性和可维护性工作的基础。机车实际运用过程中，为了保证可用性和安全性，必须对机车进行恢复性维修和定期预防性维修，同时也不可避免的产生发生管理和后勤上的延误，因此运营可用度是最接近实际情况的可用行指标。一般情况下，MTBF或MTBM在机车设计阶段已经基本确定，是机车产品的固有属性，在机车设计阶段，工程技术人员应当着重利用固有可用度进行可用性估算；MTTM的高低与机车修程修制、维修水平、后勤管理等诸多因素有关，在机车投入运用后，维护人员需要实时盯控机车状态，根据客户需求的可用性指标，制定恰当的维修策略。参考文献1 GB/T 21562-2008，轨道交通可靠性、可用性、可维修性和安全性规范及事例.2 董锡明.机车车辆运用可靠性工程M.北京：中国铁道出版社，2002.3 王渊.铁路机车全寿命周期费用管理研究与应用.科学与技术，2016（6）2 -全文完-
