白永生1羅熙斌白文

基于ASENT的設(shè)備RCM分析技術(shù)與應(yīng)用研究?

白永生1羅熙斌2白文2

（1.軍械工程學(xué)院六系石家莊050003）（2.63871部隊華陰714200）

RCM（Reliability Centered Maintenance，以可靠性為中心的維修）是目前國際上通用的用以確定和優(yōu)化裝備維修制度的一種系統(tǒng)工程方法。美國Raytheon公司設(shè)計開發(fā)的ASENT軟件，能以簡易的操作進行裝備的RCM分析，且大大提高了其分析效率和過程規(guī)范性。論文在闡述RCM基本思想與分析過程的基礎(chǔ)上，采用ASENT軟件以某裝備為研究對象對其實施了RCM分析，演示了RCM分析的具體步驟，并給出了其主要輸出種類與形式。

ASENT；RCM；可靠性；技術(shù)應(yīng)用

Class NumberTP391

1 引言

自20世紀中期以來，裝備維修領(lǐng)域一直在發(fā)生著重大變革。人們意識到維修應(yīng)與不斷變化的期望相適應(yīng)，這些期望包括對設(shè)備故障對安全性和環(huán)境的影響程度的深入認識，對維修和產(chǎn)品質(zhì)量之間關(guān)系的深入認識，以及為獲得較高的設(shè)施可用度及控制成本所帶來的不斷增加的壓力。在這股維修改革的潮流中，各國軍工、航天、汽車等多個領(lǐng)域的維修管理人員都在研究探索和應(yīng)用一種全新的維修理念與分析方法——RCM（Reliability Cen?tered Maintenance，為以可靠性為中心的維修）。這種方法通過確定適用而有效地預(yù)防性維修工作，來制定裝備的維修規(guī)劃，從而實現(xiàn)以最少的資源消耗保持和恢復(fù)裝備固有可靠性和安全性水平。

然而，長期以來在開展RCM分析時，主要是由相關(guān)專家依照個人經(jīng)驗和知識結(jié)構(gòu)的方式進行，分析效率不高，分析過程的規(guī)范性難以確保，且分析結(jié)果受人為影響較大，嚴重制約了RCM分析的深入開展和推廣應(yīng)用。作為國際軍工巨頭，美國Ray?theon（雷神）公司專門設(shè)計開發(fā)了一款用于裝備設(shè)計分析軟件——ASENT，其可實現(xiàn)可靠性、維修性、測試性和保障性四性協(xié)同設(shè)計，并能以簡易的操作進行裝備的RCM分析。該軟件經(jīng)過30多年的發(fā)展，已在英、美、瑞士、加拿大等世界各國的軍用和民用工業(yè)中得到廣泛的應(yīng)用。

因此，本文將首先闡述RCM的基本概念與思想，然后介紹RCM分析的基本過程與步驟，在此基礎(chǔ)上，結(jié)合ASENT軟件中的RCM分析功能，以某裝備為研究對象實施重要功能產(chǎn)品確定、RCM邏輯決斷、RCM任務(wù)關(guān)聯(lián)等具體分析工作，并給出其主要輸出RCM報告的種類與形式。

2 RCM的基本思想與分析過程

RCM是目前國際上通用的用以確定裝備預(yù)防性需求、優(yōu)化維修制度的一種系統(tǒng)工程過程。按國家軍用標(biāo)準GJB1378A，RCM可以定義為：按照以最少的資源消耗保持裝備固有可靠性和安全性的原則，應(yīng)用邏輯決斷的方法確定裝備預(yù)防性維修要求的過程或方法。其基本思想與分析過程與傳統(tǒng)維修理論相比有著明顯的區(qū)別和差異。

2.1RCM分析的基本思想

RCM的基本思路是：對系統(tǒng)進行功能與故障分析，明確系統(tǒng)內(nèi)各故障后果；用規(guī)范化的邏輯決斷程序，確定各故障后果的預(yù)防性對策；通過現(xiàn)場故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計、專家評估、定量化建模等手段在保證安全性和完好性的前提下，以最小的維修停機損失和最小的維修資源消耗為目標(biāo)，優(yōu)化系統(tǒng)的維修策略。

RCM分析的結(jié)果是針對該裝備的預(yù)防性維修大綱。裝備預(yù)防性維修的大綱是規(guī)定裝備預(yù)防性維修要求的匯總文件，是關(guān)于該裝備預(yù)防性維修要求的總的安排。按照現(xiàn)代維修工程的要求，裝備在研制過程中就要規(guī)劃其維修保障系統(tǒng)，而維修大綱是規(guī)劃維修保障系統(tǒng)的頂層文件，是綱目性的資料。因為只有搞清了裝備的維修工作需求才能進一步有針對性地設(shè)計和優(yōu)化維修保障系統(tǒng)。它一般包括下列內(nèi)容：

1）需進行預(yù)防性維修的產(chǎn)品和項目。

2）需維修產(chǎn)品（項目）要實施的預(yù)防性維修工作類型及工作的簡要說明。

3）各項預(yù)防性維修工作的間隔期。

4）實施每項預(yù)防性維修工作的維修級別。

2.2RCM分析的一般過程

RCM分析的一般步驟如下：

1）確定重要功能產(chǎn)品作為后續(xù)分析的對象；

2）針對重要功能產(chǎn)品進行故障模式影響分析；

3）應(yīng)用邏輯決斷圖選擇適用有效的預(yù)防性維修工作類型；

4）確定所實施預(yù)防性維修工作的間隔期；

5）針對具有多級維修機構(gòu)的情況提出維修級別的建議。

其中，應(yīng)用邏輯決斷圖確定預(yù)防性維修工作是最能體現(xiàn)RCM分析思想的一步，目前世界各國的軍事與民用工業(yè)部門都有與其相關(guān)的標(biāo)準，但是基本思路與方法大體一致。圖1所示為美軍標(biāo)MILSTD－2173中的RCM邏輯決斷圖。通過這19個問題，可根據(jù)故障后果及維修效果來選取適用且有效的預(yù)防性維修工作類型。

圖1 RCM邏輯決斷過程

3 ASENT對RCM分析的實現(xiàn)

ASENT是美國Raytheon（雷神）公司開發(fā)的一款可靠性、維修性、測試性和保障性（RMTS）四性協(xié)同設(shè)計分析工具包，其主要用戶是承制方四性工作主管和相關(guān)工程技術(shù)人員。該軟件功能強大、操作簡單、資源共享方便，適用于設(shè)計、制造、使用等多個環(huán)節(jié)多個階段，本文重點針對其RCM分析功能進行應(yīng)用研究。

3.1ASENT軟件簡介

ASENT軟件包括一個項目管理器、三個功能管理器、一個數(shù)據(jù)接口模塊和四個信息庫，具有可靠性預(yù)計、可靠性建模、熱分析、FMECA、RCMA、測試性預(yù)計、維修性預(yù)計、可用性預(yù)計、FRACAS等功能。其中的FMECA管理器用于實施故障模式、影響及危害性分析，此外還可以針對每種故障模式執(zhí)行RCM和測試性分析。

FMECA和RCMA功能是緊密相連的。通過內(nèi)置的邏輯決斷樹完成一個部件是否是SSI、FSI或NCI的判斷和其他決斷后，可以添加維修任務(wù)、維修間隔期、維修級別的信息等，分析過程和得出的信息可隨時調(diào)用和修改。需要說明的是，系統(tǒng)內(nèi)置的元器件類型庫、故障模式庫和故障模式分布庫不僅解決了資料不易保存、不易管理、難以共享的難題，也大大減少了零件級RCM分析所需要的時間，提高了分析的效率和準確性。

在ASENT中進行RCM分析的基本分析流程如圖2所示。

3.2ASENT中的RCM分析

為了更好地說明ASENT軟件中RCM分析的功能與過程，這里以某設(shè)備的部分零件為例進行演示和分析。其中，供彈電機、電氣部件和阻彈機構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)包含電子器件較多，發(fā)生故障的機率較大，在設(shè)計、制造、使用等各個階段都是開展RCM的主要分析對象。其分析步驟主要是：

1）選擇分析對象

要進行RCM分析，首先要在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)樹上選擇分析對象，以阻彈機構(gòu)為例，在結(jié)構(gòu)樹中選擇需要分析的節(jié)點，選中阻彈機構(gòu)后在右邊選擇RCM標(biāo)簽選項，進入RCM分析界面，如圖3所示。

圖3 RCM分析進入界面

2）確定重要功能產(chǎn)品

選擇要進行分析的故障模式，然后點擊下方的“分析”按鈕。將彈出如圖4所示RCM邏輯決斷的一系列問題，用戶只需要根據(jù)項目情況進行逐個問題的回答即可。在所有問題中，首先是FSI，SSI和NSI的判斷，然后針對FSI或SSI再進行RCM分析。

圖4 重要功能產(chǎn)品判斷過程

3）開展RCM邏輯決斷

在完成FSI，SSI和NSI的判斷后，即可針對FSI或SSI再進行RCM邏輯決斷分析。圖5為針對FSI的邏輯決斷過程。

圖5 RCM邏輯決斷過程

4）關(guān)聯(lián)RCM任務(wù)

進行完RCM邏輯決斷后，如果有適用且有效的預(yù)防性維修工作類型，則需要為該故障模式關(guān)聯(lián)RCM任務(wù)。RCM任務(wù)是在FMECA信息庫中的“RCM任務(wù)”標(biāo)簽頁下建立的，回到FMECA管理器界面，點擊菜單欄中“庫編輯器”，打開庫編輯器界面并選中“RCM任務(wù)”即可添加，如圖6所示。

圖6 在庫中編輯RCM任務(wù)

選中故障模式，然后在頁面下方的“任務(wù)名”一項下拉菜單中選擇所需的任務(wù)（已存在庫中的任務(wù)），然后添加初始維修間隔期和維修間隔期信息，如果還要繼續(xù)為該故障模式添加任務(wù)，點擊“+”即可，如圖7所示。

4 基于ASENT的RCM分析輸出

在對供彈機各組件故障模式關(guān)聯(lián)完維修任務(wù)后，即可輸出RCM報告。根據(jù)不同的需求可生成7個報告工作表，可以單獨對某一個報告進行輸出，也可以輸出所有報告，如圖8所示。

圖7 添加預(yù)防性維修任務(wù)

圖8 RCM分析報告輸出

下面就以“保養(yǎng)、潤滑”報告為例簡要說明，見圖9所示。該報告是關(guān)于維修任務(wù)的報告之一，提供了維修任務(wù)為保養(yǎng)、潤滑的故障模式的相關(guān)邏輯決斷信息、維修任務(wù)、維修間隔期、維修級別的信息。其它維修任務(wù)工作表與報告二相似，皆是對各維修任務(wù)的相關(guān)決斷信息和維修任務(wù)、維修間隔期、維修級別的信息。

從RCM分析報告中不難發(fā)現(xiàn)，報告中不僅包含了分析的邏輯決斷過程，還涵蓋了針對各項故障模式的維修工作信息，并可將其加以分類和統(tǒng)計，方便以后部隊在使用過程中的預(yù)防性維修工作的規(guī)劃和安排，有利于提高裝備的可用度和安全性。

圖9 RCM保養(yǎng)、潤滑報告截圖

5 結(jié)語

本文基于美國Raytheon公司的ASENT軟件，闡述了RCM的基本思想與分析過程，并以某裝備為研究對象對其演示了RCM分析的具體步驟，給出了其主要輸出種類與形式。ASENT軟件因為協(xié)同性、多功能性而具有很強的可操作性，但在使用和操作過程中也需注意一些問題：1）該軟件是從美國進口，因國情不同在許多方面還有所差別。如進行RCM分析時默認的是美軍標(biāo)，有些錄入數(shù)據(jù)項目是依據(jù)美軍情況而定，與我軍實際不符等；2）軟件信息庫的充實與完善在開始階段需要大量工作要做，如可靠性信息庫與FMECA信息庫中多為美軍產(chǎn)品故障率數(shù)據(jù)、故障模式數(shù)據(jù)，對我軍裝備分析時無法直接使用，快捷性體現(xiàn)不明顯。

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RCM Analysis Technology and Application for Devices Based on ASENT

BAI Yongsheng1LUO Xibin2BAI Wen2
（1.Department of Six，Ordnance Engineering College，Shijiazhuang050003）（2.No.63871 Troops of PLA，Huayin714200）

Reliability centered maintenance（RCM）is a systematic process used to determine preventive maintenance require?ments and optimize maintenance system for a physical asset in its operating environment.The ASENT software developed by Raythe?on from U.S.A.can realize the RCM analysis conveniently，and enhance the analysis efficiency and process normalization.On the ba?sis of RCM methodology and process，the RCM analysis is conducted for a device with ASENT，the detailed procedure is illustrat?ed，and the main output files are shown.

ASENT，RCM，maintenance decision，application research

TP391

10.3969/j.issn.1672-9722.2017.05.043

2016年11月11日，

2016年12月23日

白永生，男，博士研究生，講師，研究方向：裝備維修工程。羅熙斌，男，碩士研究生，工程師，研究方向：裝備

試驗與鑒定。白文，男，碩士研究生，工程師，研究方向：裝備試驗數(shù)據(jù)分析。