基于RCM系统分析的城市轨道交通车辆故障管理体系研究

基于RCM系统分析的城市轨道交通车辆故障管理体系研究NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/82个人简介徐永能：博士副教授硕士生导师【现任】•南京理工大学交通研究所所长•南京理工大学交通工程系党支部书记【经历】1992-1996吉林大学载运工具运用工程学士•1996-1999吉林大学载运工具运用工程硕士•1996-2006解放军汽车管理学院维护室教员•2003-2006东南大学载运工具运用工程博士•2007-2009南京理工大学车辆工程博士后•2011-2012UniversityofSouthFlorida访问学者NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/83Content1轨道交通车辆故障管理需求分析2基于RCM的车辆故障管理体系规划NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/84中国制造2025——10大领域（先进轨道交通）加快新材料、新技术和新工艺的应用，重点突破轨道交通车辆体系化安全保障、节能环保、数字化智能化运维管理技术，研制先进可靠适用的产品和轻量化、模块化、谱系化车辆系列产品。研发新一代绿色智能、高速重载轨道交通装备系统，围绕系统全寿命周期，向用户提供整体解决方案，建立世界领先的现代轨道交通产业体系。新一代信息技术高档数控机床和机器人航空航天装备海洋工程装备及高技术船舶先进轨道交通装备节能与新能源汽车电力装备农机装备新材料生物医药及高性能医疗器械中国制造2025重点发展10大领域轨道交通车辆故障管理需求分析NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/85工信部智能制造试点示范项目建立生产过程数据采集和分析系统，能充分采集制造进度、现场操作、质量检验、设备状态、设备故障等现场信息，并在车辆检修过程中实现动态数据集成和分析要求实现高端芯片、新型传感器、工业控制计算机、智能仪器仪表与控制系统、工业软件、互联网技术、信息安全技术、故障追溯技术等在装备(产品)中的集成应用为用户提供在线监测、远程升级、故障预测与诊断、健康状态评价等增值服务智能制造试点示范数字化工厂智能工厂信息技术深度嵌入的智能装备在线监测、远程诊断的智能服务轨道交通车辆故障管理需求分析NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/86状态监测系统故障分析系统故障管理信息化系统车辆故障管理体系数据接口设备状态数据数据采集维修管理故障管理…现场控制数据动态数据采集代替静态数据录入企业决策层中心管理层生产现场层数字化工厂/智能工厂/智能地铁系统轨道交通车辆故障管理需求分析NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/87轨道交通车辆故障管理需求分析我国地铁普遍建设速度过快，但轨道交通高价值复杂产品认知、各级修程和故障诊断技术资料储备、维修人员技能培养与提升、适时的备品备件存储与信息化构建等都需要较长的经验积累。1、设施设备前期可靠性验证、故障调试数据记录不足NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/882、车辆关键部件安全阈值精准预测与故障预警技术弱轨道交通车辆故障管理需求分析随着车辆制造技术和检测技术水平的提高,可获得车辆各部件故障信息和运行参数，通过采集和分析这些关键参数可以有效地识别车辆运行状况和预测可能发生的故障,而传统维护计划缺乏故障预警的能力。NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/89轨道交通车辆故障管理需求分析3、车辆走行部分状态监测、健康预警管理要求高NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/810轨道交通车辆故障管理需求分析4、规范化车辆故障编码、记录、统计与预测管理难涉及到运营安全的轨道交通车辆系统故障的全过程规范化管理要求，包括但不仅限于故障编码、分类、分级、现象、原因、后果、应对策略；还包括统计分析、优化策略、效果评估、规程优化、流程优化、周期优化、备件、维修成本与管理制度等决策过程。NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/811轨道交通车辆故障管理需求分析5、RCM系统分析过程复杂，需要持续的关注和支持否是RCM基本理论宣贯与培训RCM分析寻找关键设备及关键故障系统功能理解与掌握故障统计分析把握故障规律开始维修策略决策模型，引入闭环寻找关键故障原因RCM逻辑决断修程改进后实际价值系数是否比原来的提高计算相关评价指标确定价值系数确定系统维修修程，深入现场规范化管理NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/812轨道交通车辆故障管理需求分析6、基于全生命周期的车辆故障管理信息化需求高NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/813Content1轨道交通车辆故障管理需求分析2基于RCM的车辆故障管理体系规划NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/814初期（BOL）中期（MOL）末期（EOL）调试期完善期诊断期可靠性诊断安装测试安全性联调验证制度优化拆解再制造报废回收规范制定周期优化流程优化选型采购可靠性验证系统可靠性可靠性评估状态反馈联调反馈高级修程反馈基于RCM的车辆故障管理体系规划车辆全生命周期可靠性分析与评估1NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/815现状分析系统筛分FMECA维修策略实施保障车辆RCM系统分析过程1.资料收集2.熟悉流程1.失效与后果分析2.关键性等级判定1.风险等级判定2.信息单、决断单1.成立RCM小组2.故障管理体系3.信息化软件开发1.最佳维修周期2.最佳维修时机3.最佳维修内容RCM实施过程基于RCM的车辆故障管理体系规划NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/816(1)车辆关键部件工作原理、原始设计图纸及说明书；(2)性能指标、任务剖面及工作环境；(3)关键零部件及其失效模式，故障率；(4)故障发生过程及后果，故障判据，故障原因和影响；(5)设计可靠性数据及现场使用数据，潜在故障发展到功能故障的时间，功能故障和潜在故障的检测方法；(6)已有的维修记录，包括维修任务的执行情况、故障发生频率、检测方法、维修效果及费用等。现状分析-RCM分析的基础基于RCM的车辆故障管理体系规划NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/817系统筛分-RCM分析的基石基于RCM的车辆故障管理体系规划NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/818系统筛分-RCM分析的基石失效后果包含：安全影响、环境影响、经济影响和维修费用等，四个后果水平中，有一个为高时，则总的失效后果即为高。基于RCM的车辆故障管理体系规划NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/819系统筛分-RCM分析的基石分析案例：失效概率失效后果风险等级基于RCM的车辆故障管理体系规划NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/8201.在现有使用环境下，用户需要关键件提供什么功能及相关的性能标准？2.什么情况下，关键部件无法实现其功能？3.能引起各功能故障的原因？4.故障模式发生时，会出现什么现象？5.故障属于哪一种故障后果？6.什么工作能预防或预测故障模式？7.如果无法预防或预测故障模式，如何管理其后果？功能功能故障故障模式故障影响故障后果维修措施预防措施信息单决断单FMECA-RCM分析的核心基于RCM的车辆故障管理体系规划NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/821维修策略-RCM分析的精髓基于RCM的车辆故障管理体系规划NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/822最佳维修策略确定基于RCM的车辆故障管理体系规划NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/823最佳维修周期确定、1212min()(1())/(())/()/funTRtTccFtccT..()rSTRTR其中：-----表示设备可靠性与维修经济性之间的权重，且二者之和为1；R(t)--------为设备可靠度函数；F(t)---------为设备不可靠度函数；Rr----------为期望的可靠度，如0.8；T---------为维修周期变量；234567890.060.080.10.12T/1000KMFun(T)/10e-3基于RCM的车辆故障管理体系规划NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/824最佳维修时机-逻辑决断图法将复杂的事情简单化基于RCM的车辆故障管理体系规划NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/825最佳维修内容-详细的RCM分析重点基于RCM的车辆故障管理体系规划NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/826督导改进持续坚持宣贯培训组织架构定期评比规范制度保障实施保障-RCM分析成功的前提基于RCM的车辆故障管理体系规划NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/827软件系统功能框架图RCM分析数据库系统设备信息管理信息及故障输入设备信息及故障查询FMEA统计分析RCM维修决策RCA故障跟踪案例数据库SQL数据库RCM软件开发基于RCM的车辆故障管理体系规划NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/828设备基本故障模式规范输入界面RCM软件开发基于RCM的车辆故障管理体系规划NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/829FMEA分析模块操作界面RCM软件开发基于RCM的车辆故障管理体系规划NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/830基于RCM的车辆故障管理体系规划执行基于RCM的车辆故障管理体系变革2NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/8312020/4/86σ是一种改善企业质量流程管理的技术，以”零缺陷”的完美商业追求。SPC（StatisticalProcessControl）。它是利用统计方法对过程中的各个阶段进行控制，从而达到改进与保证质量的目的。为确保生产过程处于受控状态，对直接或间接影响产品质量的生产、安装和服务过程所采取的作业技术和生产过程的分析，诊断和监控故障模式影响分析(FailureModeandEffectsAnalysis),是分析系统中每一产品所有可能产生的故障模式及其对系统造成的所有可能影响。6σ/SPC过程执行管控知识管理FMEA即在过程失误发生之前加以防止。是一种在作业过程中采用自动作用、报警、标示、分类等手段。规范化分析规范化统计防错管理与控制规范化记录故障管理体系2020/4/831南京理工大学基于RCM的车辆故障管理体系规划NanjingUniversityofScience&Technology2020/4/832作业基准设备管理台帐设计参数设备设计履历过程监控质量检验故障识别维修工作量计算维修工单资源分配维修任务下达故障记录分析作业开始备件申领检查