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故障管理有專(zhuān)業(yè)的管理學(xué)方法嗎?

撰文:蔣良君  成都華標企管

注:鑒于這個(gè)問(wèn)題比較具有代表性,特整理答疑分享,供更多的設備人參考。

【提問(wèn)】2021-3-12南京地鐵 工務(wù)分公司 王樹(shù)林:蔣老師你好!請教一個(gè)專(zhuān)業(yè)問(wèn)題,故障管理有沒(méi)有什么專(zhuān)業(yè)的管理學(xué)方法 ,如RCM。并且可以用統計學(xué)的方法去驗證,謝謝!
【回答】成都華標企管 蔣良君
樹(shù)林好!您提了個(gè)比較專(zhuān)業(yè)的問(wèn)題,根據我個(gè)人的認知寫(xiě)了以下回復,僅供參考:


1.目前還沒(méi)有專(zhuān)有的故障管理學(xué),管理方法比較分散,沒(méi)有所謂的權威方法,但有比較多資料、標準、方法可參考或借鑒(見(jiàn)后面序號4),在設備管理體系標準(PMS)(見(jiàn)2020版標準條款“8.7設備缺陷與故障管理”),我們公司也有針對故障的管理方法如《如何做好設備故障管理》(見(jiàn)課程大綱);故障的驗證(故障再現或消缺處置效果驗證),故障再現驗證通常是利用檢測、性能或功能試驗、模擬試驗等方法,故障消缺效果,通常是通過(guò)實(shí)際使用,通過(guò)使用的故障間隔時(shí)間或設備或部件連續運行時(shí)間的可靠度進(jìn)行驗證。
2.故障管理,從大類(lèi)分,可分為故障前管理(預防性維修/狀態(tài)修/預測維修)與故障后管理(修復性維修)(可參考資料:《一文搞懂各種設備維修模式》),如圖:

 


2.1故障前管理(事前管理),是通過(guò)檢查、檢測、性能或功能測試等,在設備出缺陷前進(jìn)行預測性(狀態(tài)修)維修。管理方法如:RCM、FMEA,故障樹(shù)分析程序(用于可靠性和安全性分析的工具之一,常用于設計研發(fā)、生產(chǎn)、使用階段)、完整性管理(核心手段也是對設備進(jìn)行檢驗檢測)等。
故障管理,一是人面對故障從管理流程、權責上應如何處置,二是從技術(shù)角度,如何消缺,消缺包括糾正(只解決問(wèn)題,不從源頭治理)或糾正措施(找出原因源頭治理)。
例如:地鐵鋼軌的裂紋,對鋼軌而言是缺陷,鋼軌裂紋多數是前期制造階段導致問(wèn)題較多,例:
制造前期導致的裂紋,如: 鋼坯自身裂紋經(jīng)加熱軋制變形后延伸至軋件表面上;加熱工藝不合理, 造成熱應力, 形成裂紋;軋制過(guò)程中冷卻不當, 造成冷卻水量太大或冷卻時(shí)間較長(cháng), 低溫軋制形成裂紋。
若是鋼軌接頭裂紋,典型是焊接裂紋,按照產(chǎn)生的機理可分為:冷裂紋、熱裂紋、再熱裂紋和層狀撕裂裂紋幾大類(lèi)。
使用期導致的如:鋼軌材料疲勞、應力等。我們在使用中鋼軌過(guò)程中,可以通過(guò)無(wú)損檢測、基于數字圖像處理等技術(shù)發(fā)現缺陷。
若鋼軌出現了缺陷,進(jìn)行缺陷分析,可對鋼軌缺陷宏觀(guān)特征檢查、金相、電鏡檢驗,用能譜儀(或金屬元素分析儀等)對裂紋中的夾雜物顆粒元素、材料金屬元素含量進(jìn)行分析。

2.2從技術(shù)角度的失效分析,失效可能發(fā)生在設備/產(chǎn)品壽命周期的各個(gè)階段,涉及產(chǎn)品的研發(fā)設計、來(lái)料檢驗、加工組裝、測試篩選、客戶(hù)端使用等各個(gè)環(huán)節,通過(guò)分析工藝廢次品、早期失效、試驗失效、中試失效以及現場(chǎng)失效的樣品,確認失效模式、分析失效機理,明確失效原因,最終給出預防對策,減少或避免失效的再次發(fā)生。典型的失效分析流程:
(1)失效背景調查:產(chǎn)品失效現象?失效環(huán)境?失效階段(設計調試、中試、早期失效、中期失效等等)?失效比例?失效歷史數據?
2)非破壞分析:X射線(xiàn)透視檢查、超聲掃描檢查、電性能測試、形貌檢查、局部成分分析等。
(3)破壞性分析:開(kāi)封檢查、剖面分析、探針測試、聚焦離子束分析、熱性能測試、體成分測試、機械性能測試等。
(4)使用條件分析:結構分析、力學(xué)分析、熱學(xué)分析、環(huán)境條件、約束條件等綜合分析。
(5)模擬驗證實(shí)驗:根據分析所得失效機理設計模擬實(shí)驗,對失效機理進(jìn)行驗證。

失效分析方式如:PCB/PCBA失效分析、金屬材料及零部件失效分析、電子元器件失效分析、高分子材料失效分析、復合材料失效分析、涂/鍍層失效分析等

2.3故障后的管理(事后管理),
技術(shù)角度最常用的方法是失效分析,就是從判斷設備或產(chǎn)品的失效模式,從故障現象查到失效機理和原理,提出防止再發(fā)措施。

3.設備缺陷或故障,最終都會(huì )從不同的渠道(途徑)反饋集中到維修管理進(jìn)行消缺,如圖(摘自課件《如何做好設備故障管理》):

 


缺陷或故障消缺有兩類(lèi):
一是對典型故障進(jìn)行失效分析,源頭治理。
二是通過(guò)統計分析,發(fā)現故障頻次高(占累積比例80%以上的)、維修費用高、故障后果影響嚴重等,進(jìn)行失效分析,源頭治理。故障處置后,可根據需要針對性輸出如:形成故障處置的案例或故障處理指南(故障字典)、培訓計劃、年度保養計劃、備件購置計劃、檢測檢驗計劃、檢修計劃、建立或修訂設備管理制度或技術(shù)標準、表單、檢測器具升級、設備更新等。

故障管理,要解決問(wèn)題還是要回到技術(shù),導致失效可能是設計問(wèn)題、制造問(wèn)題(含材料)、安裝問(wèn)題、不同系統間不匹配的問(wèn)題、不規范使用問(wèn)題、保養維護問(wèn)題、潤滑問(wèn)題、檢修質(zhì)量問(wèn)題等。失效分析,有些專(zhuān)業(yè)書(shū)籍可參考。

4.一句話(huà),故障管理,重點(diǎn)管事前,次要管事后,故障后的驗證,
比較靠譜的是通過(guò)科學(xué)的檢驗檢測、試驗,找出導致故障的機理和原因,才能源頭解決問(wèn)題。科學(xué)技術(shù)進(jìn)步將促進(jìn)設備故障管理的進(jìn)步。

以下資料你可參考、研究:
標準類(lèi)如
:(部分)
GB/T 4888-2009  故障樹(shù)名詞術(shù)語(yǔ)和符號
GB 7829-1987  故障樹(shù)分析程序
NB/T 20558-2019  核電廠(chǎng)故障樹(shù)分析導則
NB/T 10580-2021  風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)風(fēng)電機組故障編碼規范
GB/T 7826-2012  系統可靠性分析技術(shù) 失效模式和影響分析(FMEA)程序
GB/T 21562-2008  軌道交通 可靠性、可用性、可維修性和安全性規范及示例
GB/T 21562.2-2015 軌道交通 可靠性、可用性、可維護性和安全性規范及示例 第2部分:安全性的應用指南
GB/T 21562.3-2015 軌道交通 可靠性、可用性、可維修性和安全性規范及示例 第3部分:機車(chē)車(chē)輛RAM的應用指南
DL/T 302.1-2011 火力發(fā)電廠(chǎng)設備維修分析技術(shù)導則 第1部分:可靠性維修分析(RCM)

書(shū)籍如:(部分)
失效分析與選材2014
機械零件失效分析與實(shí)例2015
機械零部件失效分析典型60例-2016中國中車(chē)
機械裝備缺陷、失效及事故的分析與預防2015

電子元器件失效分析技術(shù)2015
電子元器件失效分析與典型案例
電子元器件的可靠性 2014年版
金屬材料零部件失效分析案例2012
緊固件的失效分析及其預防2013
鋼鐵產(chǎn)品缺陷與失效實(shí)例分析圖譜
石化設備典型失效案例分析2015


最新書(shū)籍:
《可靠性新技術(shù)叢書(shū)》
被列入了“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規劃項目,北京航空航天大學(xué)長(cháng)江學(xué)者康銳教授是本套叢書(shū)的主編,主要著(zhù)作獲得國家科技部國家科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)著(zhù)作出版基金、軍委裝備發(fā)展部國防科技圖書(shū)出版基金等專(zhuān)項資助。叢書(shū)共策劃35分冊,如:
確信可靠性理論與方法2019
航空關(guān)鍵部件維修與評估技術(shù)-張學(xué)軍2020
基于認知計算與幾何空間變換的故障診斷與預測-呂琛2020
基于模型的可靠性系統工程- 任羿、王自力、楊德真、馮強、孫博20200
復雜軟件系統可靠性技術(shù)-王軼辰2021
機械傳動(dòng)系統可靠性建模與仿真-謝里陽(yáng)2021
制造過(guò)程可靠性理論與技術(shù)-何益海2021
T-S故障樹(shù)理論及其應用-姚成玉2021
基于貧信息的復雜裝備可靠性工程技術(shù)與方法-方志耕、陳頂、劉思峰、陶良彥2021
軌道交通列車(chē)運行安全可靠性建模分析-秦勇2021
機載產(chǎn)品長(cháng)壽命設計與試驗技術(shù)-陳云霞2021
復雜機電系統智能故障診斷、預測與健康評估-李巍華、張小麗、嚴如強2021
空間輻射環(huán)境可靠性技術(shù)-王群勇、陳冬梅2021
基于性能共享的多態(tài)系統可靠性建模與優(yōu)化-彭銳2021
自適應故障預測及其在核電站中的應用-劉杰2021
電子產(chǎn)品可靠性分析與風(fēng)險評估-陳穎、康銳2021
考慮相關(guān)故障行為的可靠性建模分析與動(dòng)態(tài)評價(jià)-范夢(mèng)飛、曾志國2021
可靠性實(shí)驗中的不確定性度量與控制方法-李曉陽(yáng)2021
航空發(fā)動(dòng)機關(guān)鍵部件的缺陷檢測與評估-史亦韋、梁菁2021
功率器件熱可靠性檢測與分析技術(shù)-付桂翠2021
可靠性系統工程原理-康銳2021
裝備研制產(chǎn)品保證的系統策略和工程方法-李建軍2021
裝備差異維修控制與決策-胡劍波2021
機械可靠性工程技術(shù)與應用-喻天翔、宋筆鋒2021
(編寫(xiě)、出版中……)


5.故障問(wèn)題源頭治理(問(wèn)題歸零管理),可參考質(zhì)量管理中的方法,你可以下“質(zhì)量問(wèn)題”替換為“故障”:

 
B.1技術(shù)歸零報告的主要內容
B.1 .1問(wèn)題概述
對發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題的時(shí)間、地點(diǎn), 問(wèn)題產(chǎn)品(如產(chǎn)品名 稱(chēng)、批次及編號、設計生產(chǎn)階段) 及其工作狀態(tài),問(wèn)題產(chǎn)品的設計單位、生產(chǎn)單位及問(wèn)題現象等進(jìn)行描述。
B.1 .2問(wèn)題定位
定位過(guò)程、定位依據、定位結果(如某一單機、部件、零件、元器件、材料或軟件的某一運行狀態(tài), 某一特定接口 等出 了問(wèn)題)及問(wèn)題原因和責任單位。
B.1 .3機理分析
機理分析工作的過(guò)程和方法, 分析結果(理論分析結果、試驗結果), 根據機理分析和(或)試驗過(guò)程,找出發(fā)生問(wèn)題的原因和故障模式。 如果原因是多方面的, 則都應說(shuō)明, 但應盡可能說(shuō)明 主要原因, 原因一般歸納為: 設計、工藝、操作、管理、器材、軟件、設備、環(huán)境等原因。
B.1 .4問(wèn)題復現
所進(jìn)行的復現試驗情況, 復現試驗結果, 是否驗證了定位的準確性和機理分析的正確性, 無(wú)法或無(wú)需進(jìn)行復現試驗時(shí), 應說(shuō)明原因, 并給出 理論分析結果。
B.1 .5采取的措施及驗證
所采取的糾正情況, 糾正措施的確認和實(shí)施情況, 進(jìn)行驗證試驗的結果及有效性, 糾 正措施在文件上的落實(shí)情況等。
B.1 .6舉一反三情況
在本組織、本型號范圍內的舉一反三工作內容及應吸取的經(jīng)驗教訓等。
B.1 .7結論
是否完成質(zhì)量問(wèn)題歸零, 還有什么遺留問(wèn)題或建議以及結論意見(jiàn)。
B.1 .8技術(shù)歸零的證明資料清單
證明資料一般應包括:
a )試驗報告名 稱(chēng)和編號(包括測試數據);
b )驗證旁證材料名 稱(chēng)和編號;
c )落實(shí)性文件(技術(shù)通知單、更改單、質(zhì)疑單、技術(shù)問(wèn)題處理單等)名 稱(chēng)和編號;
d )其他證明資料名 稱(chēng)和編號。
 
B.2管理歸零報告的主要內 容
B.2.1過(guò)程概述
對質(zhì)量問(wèn)題發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)、問(wèn)題現象及發(fā)展的全過(guò)程進(jìn)行描述。
B.2.2原因分析
按管理環(huán)節和職責, 分析管理上的原因; 明確有關(guān)人員和部門(mén)的責任。
B.2.3措施及落實(shí)情況
采取的糾正措施及措施落實(shí)情況。
B.2.4處理情況
對責任單位和責任人的處理方法和結果。
B.2.5完善規章情況
涉及到組織哪些規章制度要進(jìn)一步完善或建立, 是否落實(shí), 未落實(shí)的應有明確要求。
B.2.6結論
是否完成質(zhì)量問(wèn)題歸零的結論意見(jiàn)。
B.2.7管理歸零的證明資料清單
證明資料一般應包括:
a ) 零質(zhì)量問(wèn)題的技術(shù)歸零報告名 稱(chēng)和編號;
b )進(jìn)行技術(shù)歸零評審問(wèn)題的評審結論報告名 稱(chēng)和編號;
c )落實(shí)性文件(技術(shù)通知單、更改單、質(zhì)疑單、技術(shù)問(wèn)題處理單等)名 稱(chēng)和編號;
d )修訂的規章制度名 稱(chēng)和編號;
e )獎懲文件名 稱(chēng)和編號;
f )其他證明資料名 稱(chēng)和編號。

 


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