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RAMS 技术培训技术培训本次培训的目标：本次培训的目标：n n对轨道交通产品RAMS的一致性理解n n认识轨道交通产品RAMS的技术范围n n认识轨道交通产品的RAMS工作流程n n认识轨道交通产品RAMS的技术方法内容安排内容安排内容安排内容安排23RAMS 参数体系RAMS 业务流程4RAMS 工作方法1RAMS 基本概念中国轨道交通的关键词中国轨道交通的关键词SRAMRAMSRAMS/LCCRAMSRAMSLCC 高的可用性 高的安全性 合理的费用高的效能轨道交通产品的轨道交通产品的RAMSn nRAMSR Reliability eliability 可靠性可靠性A Avalability valability 可用性可用性MMaintainability aintainability 维修性维修性S Safetyafety 安全性安全性S针对使用需要定期维护吗？多长时间需要更换？维护的步骤是什么？需要什么工具、消耗品？针对故障多长时间发生一次？发生什么故障？如何发现故障？如何降低故障？一旦发生，会产生什么后果？针对维修如何找到故障部位？在哪里修？维修前需要做哪些准备？维修的程序是什么？维修的时间是多少？这这就是就是RAM：识别分析评价预防验证纠正 故障这这就是就是S：识别分析评价预防验证纠正 危险可靠性与安全性可靠性与安全性n n对于一些产品来说，可靠性就是安全性。n n可靠性关心任务成败n n安全性关心人身安全危险故障大雾闪电可靠性安全性功能状态故障状态危险状态可靠性安全性当前产品设计的本质是当前产品设计的本质是“效费效费”设计设计产品设计效能性能设计功能设计性能设计外观设计操作设计RAMS设计可靠性设计维修性设计可用性设计安全性设计寿命周期费用协同LCCn nLCC=Life Circle Cost,即全寿命周期费用n n机车LCC包括初始配置费用、维护保养费用、故障维修费用三大项。运用维护费与购置费之比现代设计思想的转变现代设计思想的转变现代设计思想的转变现代设计思想的转变n n性能向效能的延伸n n研制费用向寿命周期费用的延伸过去过去,我们是这样回答的我们是这样回答的产品设计仿真/试验设计定型不符合符合RAMS以后，我们该这样回答以后，我们该这样回答提出RAMS要求RAMS要求验证RAMS协同设计这样的回答方式，更科学，更理性RAMS的标准的标准IEC615081984-2000EN501261999年IEC622782002年GB/T 215622008年EN50126-22006年EN50126-32004年，2007年IRIS2010EN501282001年EN501292001年方 针要 求指 南RAMS 是产品质量的是产品质量的核心核心IRISIRISn nALSTOM ALSTOM 阿尔斯通阿尔斯通n nBOMBARDIER BOMBARDIER 庞巴迪庞巴迪n nSIEMENS SIEMENS 西门子西门子n nAnsaldo Breda Ansaldo Breda 安萨多布雷达安萨多布雷达 （意大利）（意大利）EN50129EN50126IRIS的RAMSRAMS 是产品质量核心组成，是通过设计控制产品质量的重要手段设计、质量、设计、质量、RAMSn n可靠性是产品质量的核心，但是质量工作不能代替可靠性工作可靠性是产品质量的核心，但是质量工作不能代替可靠性工作n n产品的可靠性主要是由产品的设计决定的，设计决定了产品的固有可靠产品的可靠性主要是由产品的设计决定的，设计决定了产品的固有可靠性性n n产品可靠性工作的核心是可靠性管理产品可靠性工作的核心是可靠性管理产品的可靠性是设计出来的、生产出来的、管理出来的。-钱学森设计质量RAMS国外铁路产品先进的国外铁路产品先进的RAMS/LCC 状况状况n n具有系统化的RAMS/LCC 标准体系n n RAMS/LCC 要求是重要的设计输入n n全过程进行RAMS管理n nRAMS/LCC 信息化程度较高n n丰富的RAMS专业资源国内铁路行业的国内铁路行业的RAMS/LCC 现现状状 国内轨道交通装备各企业的RAMS工程尚处于初步发展阶段，局部建立了质量与可靠性信息系统，利用各研发、生产和使用单位提供的质量与可靠性信息进行分析和评价 新车型的技术合同中普遍提出了RAMS/LCC要求 重点产品应用了一些RAMS工程技术，例如基于安全系数的可靠性工程设计、故障模式影响分析、故障树分析、可靠性试验等。部分企业已经通过IRIS认证。对于大连厂，为什么要开展对于大连厂，为什么要开展RAMS？第一，保障铁路产品的安全运营第二，满足主机厂的要求第三，与国际先进水平接轨第四，降低寿命周期费用（LCC）第五，提高产品的可用性内容安排内容安排内容安排内容安排23RAMS 参数体系RAMS 业务流程4RAMS 工作方法1RAMS 基本概念RAMS 的参数和指标的参数和指标n nRAMS RAMS 参数参数是产品是产品RAMSRAMS定量化描述的数学属性，定量化描述的数学属性，RAMS RAMS 参参数体系数体系是某种产品是某种产品RAMS RAMS 的参数的集合；的参数的集合；n nRAMSRAMS指标指标是产品某一是产品某一RAMS RAMS 参数的要求值，参数的要求值，RAMSRAMS指标体指标体系系是所有是所有RAMS RAMS 参数的要求值。参数的要求值。使用使用可用度可用度Operational Availability 使用可用度Reliability可靠性Maintainability维修性Supportability 保障性Support System Effectivness保障系统效能Support Organisation Efectivness保障组织效能 Mean Time Between Failures平均故障间隔时间Mean Time To Repair平均维修时间Mean Logistic Delay Time平均保障延误时间Mean Waiting Time 平均等待时间Mean Administrative Delay Time 平均管理延误铁路产品可靠性参数体系铁路产品可靠性参数体系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机车故障类别定义机车故障类别定义故障类别故障类别描述机破故障导致以下后果之一的故障称为机破故障：机车无法投入运行或不具备运行安全条件；机车运行中断超过X分钟；机车运行能力下降，造成延误累计超过X分钟。临修故障相邻两次检修期间，机车运用过程中发生事故或零部件出现故障，没有造成机破，但不得不进行修理的故障。一般故障轻于机破故障和临修故障，不威胁机车安全性，不影响任务执行，无需进行换件或拆解修理，需进行简单调整即可修复的故障。平均故障间隔时间平均故障间隔时间MTBF铁总对机车的可靠性指标要求铁总对机车的可靠性指标要求参数名称指标值单位机破率1次/百万公里临修率10次/百万公里千万不能搞混例如:寿 命: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。MTBF 不是寿命！产品 典型设计寿命典型MTBF 继电器 15,000 次55,000 次 按钮 3 million 12 million 电视机 15 years 68 years人（71,74）年 39年故障率故障率n n故障率故障率（Failure RateFailure Rate）：）：n n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。的概率。n n单位：一般为单位：一般为1010-6-6/小时或小时或1010-9-9/小时（小时（fitfit）n n计算：故障次数除以总工作时间计算：故障次数除以总工作时间n n是是MTBF MTBF 的倒数：的倒数：TB=交付时间点TW=耗损时间点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固有缺陷耗损故障时间失效率浴盆曲线浴盆曲线时间瞬时故障率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.开箱合格率.预计和试验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 系统寿命模型浴盆曲线的进一步说明可靠度 vs.故障率 Vs.MTBFt 为任务时间或任务次数例如:假设某一电机的 MTBF 为7,500 小时,工作一个月（30天）不发生故障的概率为.当故障率保持恒定时:铁路产品维修性参数体系铁路产品维修性参数体系平均故障间隔时间平均故障间隔时间MTTRMTTR（Mean Time To Restore）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。与MTBF相似，MTTR 也是可以分类计算的，一般按维修级别（现场级、中间级和车间级）进行分类。MTTR的时间的时间最大维修时间最大维修时间50%90%MTTR最大维修时间。给出维修度M（t）（可以取90%），通过求解下述方程得到最大维修时间t。式中为平均修复时间，即MTTR，为对数正态分布的标准差。可用性参数可用性参数第37页固有可用度Ai（Inherent Availability）指只考虑到故障修复情况，不进行预防性维修，没有考虑备件和管理延迟。反映了由设计赋予列车的可用度。易于度量，常用作采购时合同规定的要求。固有可用度固有可用度可达可用度可达可用度运行可用度运行可用度可用性参数可用性参数第38页可达可用度Aa（Achieved Availability）考虑到故障修复和预防性情况，没有考虑备件和管理延迟。可达可用度也称为技术可用度（Technical Availability）。有时也用作采购时合同规定的要求。固有可用度固有可用度可达可用度可达可用度运行可用度运行可用度可用性参数可用性参数第39页运行可用度Ao（Operational Availability）考虑到故障修复性和预防性情况，并考虑保障延迟。评估机车在实际使用条件下的可用性。运行可用度（Ao）不是制造商可控的因素。固有可用度固有可用度可达可用度可达可用度运行可用度运行可用度内容安排内容安排内容安排内容安排23RAMS 参数体系RAMS 业务流程4RAMS 工作方法1RAMS 基本概念RAMS工程体系工程体系RAMS流程RAMS工作系统RAMS 数据信息RAMS工程方法RAMS 技术要求RAMS技术要求技术要求产品设计要求中应明确包含RAMS设计要求，并且同功能性能一样，作为关键特性要求RAMS设计要求不仅仅包含指标设计要求，也包含定性的设计要求和分析要求RAMS设计要求的基本原则是：清晰明确的 可测量的 可执行的 可跟踪检查的 可验证的RAMS要求的内容要求的内容n nRAMS要求以合同或任务书的形式提出，需要包括：RAMS要求定量要求指标要求数据要求验证方法定性要求工作项目技术规范评审要求指标要求数值指标指标描述置信度数据要求数据源数据格式验证方法使用验证试验验证分析验证工作项目可靠性维修性可用性安全性技术要求工作要求工作方法评审要求文档要求里程碑过程监控可靠性工作流程可靠性工作流程功能FMEA硬件FMECA设计验证计划强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRACAS设计更改产品设计可靠性建模和预计设计要求设计控制措施安全性安全性工作流程安全性工作流程功能FMEA硬件FMECA设计验证计划故障树分析强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRACAS设计更改产品设计可靠性建模和预计安全性评价初步危险分析SSHAO&SHA危险登记簿维修性维修性工作流程维修性工作流程功能FMEA硬件FMECA设计验证计划维修性预计RCMA强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRACAS设计更改产品设计可靠性建模和预计维护策略维修策略工艺FMEA工艺控制计划维修任务分析RAMS工作流程工作流程(总总)功能FMEA硬件FMECA设计验证计划故障树分析维修性分析RCMA强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRACAS设计更改产品设计可靠性建模和预计维护策略安全性评价维修策略初步危险分析工艺FMEA工艺控制计划RAMS 流程流程RAMSRAMS与研制流程的融合与研制流程的融合总体层次模板内容安排内容安排内容安排内容安排23RAMS 参数体系RAMS 业务流程4RAMS 工作方法1RAMS 基本概念RAMS工作流程工作流程(总总)功能FMEA硬件FMECA设计验证计划故障树分析维修性分析RCMA强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRACAS设计更改产品设计可靠性建模和预计维护策略安全性评价维修策略初步危险分析工艺FMEA工艺控制计划故障模式影响及危害性分析故障模式影响及危害性分析（FMECA）n n故障模式影响及危害度分析（故障模式影响及危害度分析（Failure Mode Effects and Criticality Failure Mode Effects and Criticality AnalysisAnalysis，简记为简记为FMECAFMECA）n n是分析系统中每一产品所有可能产生的潜在故障模式及其对系统造成是分析系统中每一产品所有可能产生的潜在故障模式及其对系统造成的所有可能影响，并按每一个故障模式的严重程度、发生频度予以分的所有可能影响，并按每一个故障模式的严重程度、发生频度予以分类的一种归纳分析方法。类的一种归纳分析方法。n n是一个系统化的过程，利用表格方法，同时也是用于解决问题的工具，是一个系统化的过程，利用表格方法，同时也是用于解决问题的工具，来识别潜在的故障及其影响来识别潜在的故障及其影响。案例展示RAMS工作流程工作流程(总总)功能FMEA硬件FMECA设计验证计划故障树分析维修性分析RCMA强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRACAS设计更改产品设计可靠性建模和预计维护策略安全性评价维修策略初步危险分析工艺FMEA工艺控制计划可靠性建模和预计可靠性建模和预计n n可靠性模型表示系统与单元之间的可靠性逻辑关系。n n可靠性预计是对产品或者系统的可靠性进行定量的估计，推测其可能达到的可靠性水平（MTBF），是一个自下而上、由局部到整体、从小到大的一种系统综合过程。系统System Rel=f(Subsys Rel)设备Asm Rel=f(Comp Rel)零部件/元器件Comp Rel=f（故障率)分系统SubSys Rel=f(Asm Rel)可靠性分配可靠性预计案例展示RAMS工作流程工作流程(总总)功能FMEA硬件FMECA设计验证计划故障树分析维修性分析RCMA强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRACAS设计更改产品设计可靠性建模和预计维护策略安全性评价维修策略初步危险分析工艺FMEA工艺控制计划设计验证计划和报告设计验证计划和报告n n是是一种制订贯穿于产品开发过程的试验活动计划和文件化的方法。设一种制订贯穿于产品开发过程的试验活动计划和文件化的方法。设计验证是一种严格的并以文件形式开展的活动，由具备规定资格和资计验证是一种严格的并以文件形式开展的活动，由具备规定资格和资历的人客观地去执行。历的人客观地去执行。n n产品产品设计师负责提出所设计产品的验证需求和验证项目设计师负责提出所设计产品的验证需求和验证项目，负责订，负责订一个一个为保证部件或系统符合所有工程要求所需的试验的全面完整的计划，为保证部件或系统符合所有工程要求所需的试验的全面完整的计划，以便安排出合理的试验程序。以便安排出合理的试验程序。设计验证计划设计验证计划设计验证计划设计验证计划n n确定验证方法确定验证方法序号风险控制项控制方法设计更改仿真计算高温试验低温试验振动试验电磁兼容电源拉偏试验湿热试验其它1D内总线控制：间歇通信1）确定为双冗余应用方式2）更改为BIT测试项目进行D内总线系统通讯的线上信息密度仿真计算高温工作极限试验低温工作极限试验（含启动）制定控制芯片三级试验控制措施：晶片试验、出厂试验、入所试验2CPU处理：间歇故障更改为BIT测试项目高温工作极限试验低温工作极限试验（含启动）31555B总线控制：间歇通信1）提高芯片质量等级2）更改为BIT测试项目 设计验证计划设计验证计划设计验证计划设计验证计划n n设计验证计划设计验证计划序号项目名称验证方法接收准则地点样本数测试结果开始日期结束日期责任人 备注1弹 内总 线数 据流 分析、验证计算、仿真、测 试 D内 总线系统通讯的线上信息密度，适当确定信道冗余数和错误信息重发次数余量保持50%以上余量为55.6%，以重发三次为标准，确定为双冗余通道，通过201102201103张淑舫 通过系统数学、半实物仿真试验12通过201106201109冀华通过全弹发控、飞控试验3通过201109201112陈海峰 2RAMS工作流程工作流程(总总)功能FMEA硬件FMECA设计验证计划故障树分析维修性分析RCMA强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRACAS设计更改产品设计可靠性建模和预计维护策略安全性评价维修策略初步危险分析工艺FMEA工艺控制计划可靠性工程试验可靠性工程试验环境应力筛选试验可靠性增长试验可靠性鉴定试验加速试验介绍定性加速试验:HALT/HASS定量加速试验:ALT常规可靠性试验加速可靠性试验RAMS工作流程工作流程(总总)功能FMEA硬件FMECA设计验证计划故障树分析维修性分析RCMA强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRACAS设计更改产品设计可靠性建模和预计维护策略安全性评价维修策略初步危险分析工艺FMEA工艺控制计划故障信息闭环管理故障信息闭环管理-FRACASn nFRACAS 是“Failure Report Analysis and Corrective Action System”的缩写，是“故障报告、分析及纠正措施系统”，n nFRACAS 通常也称为“故障信息闭环管理系统”。n nFRACAS 有多种称法，如“归零管理”、“PRACAS”、“8D”等。FRACAS FRACAS FRACAS FRACAS 简单说明简单说明简单说明简单说明n n利用利用“信息反馈，闭环控制信息反馈，闭环控制”的原理，通过一套规范化的的原理，通过一套规范化的程序，使发生的产品故障能得到及时的报告和纠正，从而程序，使发生的产品故障能得到及时的报告和纠正，从而实现产品可靠性的增长，达到对产品可靠性和维修性的预实现产品可靠性的增长，达到对产品可靠性和维修性的预期要求，防止故障再现期要求，防止故障再现。n n通过通过FRACAS FRACAS 建立企业问题建立企业问题/故障信息数据库，为可靠性设故障信息数据库，为可靠性设计和分析以及关于维修策略、保障策略和备件策略的制定计和分析以及关于维修策略、保障策略和备件策略的制定提供数据支持。提供数据支持FRACAS作用FRACAS FRACAS 一般业务流程一般业务流程技术服务部门部门质量部质量部/故障管理委员会故障管理委员会研发部门研发部门问题记录问题记录根原因分析，制定纠正措施根原因分析，制定纠正措施工艺部门工艺部门采购部门采购部门初步原初步原因分析因分析责任责任认领认领仲裁仲裁分析、纠正分析、纠正效果确认效果确认进入整改流程进入整改流程建立问题报建立问题报告并立项告并立项问题解决，问题解决，归档，关闭归档，关闭纠正措施实施纠正措施实施纠正措施实施纠正措施实施纠正措施实施纠正措施实施纠正措施实施纠正措施实施实施效果确认实施效果确认制定永久纠正措施：设计准则、测试方法、故障模式库、器件优选、维修保障策略、质量体系文件制定永久纠正措施：设计准则、测试方法、故障模式库、器件优选、维修保障策略、质量体系文件确认问题已解决确认问题已解决问题闭环，归档问题闭环，归档责任责任认领认领分析、纠正分析、纠正责任责任认领认领分析、纠正分析、纠正是是否否责任明确，非重大、非频发责任明确，非重大、非频发重大、频发故障重大、频发故障或责任不清或责任不清RAMS工作流程工作流程(总总)功能FMEA硬件FMECA设计验证计划故障树分析维修性分析RCMA强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRACAS设计更改产品设计可靠性建模和预计维护策略安全性评价维修策略初步危险分析工艺FMEA工艺控制计划初步危险分析（PHA）初步危险分析(Preliminary Hazard Analysis,PHA)是在系统设计早期开展的危险分析，用以识别系统可能涉及和需要控制的潜在危险，并引出系统设计过程中需要执行的措施以消除或减轻相关危险。所有危险分析的起步以参考系统之过往历史灾害为基础参考系统功能包含：运量、车站数量、里程长度、使用文化并考虑本系统之独特之处于概念设计时执行最佳RAMS工作流程工作流程(总总)功能FMEA硬件FMECA设计验证计划故障树分析维修性分析RCMA强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRACAS设计更改产品设计可靠性建模和预计维护策略安全性评价维修策略初步危险分析工艺FMEA工艺控制计划故障树分析（故障树分析（FTA）n n以一个选定的不期望的系统故障事件或系统状态以一个选定的不期望的系统故障事件或系统状态作为分析对象（定事作为分析对象（定事件），件），通过通过对可能造成产品故障的硬件、软件、环境、人为因素等因对可能造成产品故障的硬件、软件、环境、人为因素等因素进行分析素进行分析，建立一个建立一个逻辑因果关系逻辑因果关系图，图，从而从而确定产品故障原因的各确定产品故障原因的各种可能组合或其发生概率，并据以采取相应的纠正措施，以提高种可能组合或其发生概率，并据以采取相应的纠正措施，以提高系统系统可靠性可靠性和安全性和安全性的的一种设计分析一种设计分析方法方法。RAMS工作流程工作流程(总总)功能FMEA硬件FMECA设计验证计划故障树分析维修性分析RCMA强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRACAS设计更改产品设计可靠性建模和预计维护策略安全性评价维修策略初步危险分析工艺FMEA工艺控制计划LRU/SRU 的概念的概念n nLRU=Line Replaceable Unit（在线可更换单元）n nSRU-Shop Replaceable Unit（车间可更换单元）单元-不含紧固件、消耗品等更换-修理也包含在内在线-在整车上单元-不含紧固件、消耗品等更换-修理也包含在内车间-在特定维修场所，不是在整车上维修级别维修级别LRU和和SRU表单（标准）表单（标准）MTA-维修任务分析维修任务分析第73页维修性建模维修性建模维修性预计维修性预计计算为系统的平均修复时间；为针对系统组成单元i的平均修复时间；为系统组成单元i的失效率；n为设定了维修时间的全部系统组成单元数量；为系统失效率。75案例展示RAMS工作流程工作流程(总总)功能FMEA硬件FMECA设计验证计划故障树分析维修性分析RCMA强度分析和仿真强度/疲劳试验可靠性验证试验温度、振动、冲击试验FRACAS设计更改产品设计可靠性建模和预计维护策略安全性评价维修策略初步危险分析工艺FMEA工艺控制计划以可靠性为中心的维修性分析以可靠性为中心的维修性分析（RCMA）n n针对SBOM的故障模式进行预防性维修分析，采用逻辑决断的方法确定有效的维修方式，并进一步确定维修间隔期，并提出修理级别的建议，编制预防性维修大纲。n nRCMA的输出：n n维修方式（定期报废、定期恢复、视情检修、维修方式（定期报废、定期恢复、视情检修、事后维修）；事后维修）；n n维修间隔期（定期维修间隔期和视情检修间隔维修间隔期（定期维修间隔期和视情检修间隔期）；期）；n n维修级别建议。维修级别建议。RCMA逻辑决断逻辑决断预防性维修大纲预防性维修大纲单元名称维修间隔期维修工作说明维修级别维修耗时维修人员所需备件及维修工具备注间隔时间间隔里程数量专业CBM_基于状态的维修基于状态的维修第80页CBM+以状态监测技术为基础，通过监测装备的当前状态，进行故障诊断及寿命预测，产生维修决策，并实施维修活动。Questions?Comments?Discussion?81THANKS！