基于簡化RCM的通信設(shè)備檢修策略研究

摘 要： 選擇科學(xué)合理的檢修策略對于提高通信設(shè)備的安全性和可靠性是非常重要的。首先介紹了RCM理論及其分析過程，探討了RCM理論應(yīng)用于通信系統(tǒng)的可行性，提出了一個適用于通信設(shè)備檢修的簡化的RCM理論模型，并以衛(wèi)星通信設(shè)備檢修為例，詳細(xì)介紹了該模型應(yīng)用于通信系統(tǒng)的具體流程，即收集設(shè)備相關(guān)情況、確定重要設(shè)備、進(jìn)行故障模式分析和影響分析、確定預(yù)防性維修工作類型，形成檢修策略。實踐證明，這個簡化的RCM理論模型在通信設(shè)備檢修中是適用的，并且取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞： RCM； 通信設(shè)備； 檢修策略； 預(yù)防性維修

中圖分類號： TN911?34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1004?373X（2015）03?0045?03

Research on communication equipment maintenance strategy based on simplified RCM

ZHANG Wei?jie

（Unit 63886 of PLA， Luoyang 471000， China）

Abstract： It is very important to choose scientific and rational maintenance strategy to improve safety and reliability of communication equipments. RCM theory and its analysis process are introduced. The feasibility that RCM theory is applied to communication domain is researched. A simplified RCM theory model appropriate for communication equipment maintenance is proposed. Taking the maintenance of a satellite communication equipment as an example， the process of the model applied to communication system is introduced in detail， which includes collection of device related case， determination of important equipments， analysis of failure mode and effect， determination of preventive maintenance work type， formation of maintenance strategy. Practice application proves that the simplified theory model is suitable for communication equipment maintenance， and has got a better economic benefit.

Keywords： RCM； communication equipment； maintenance strategy； preventative maintenance

0 引 言

通信設(shè)備維修是提高通信設(shè)備的安全性和可靠性，確保通信設(shè)備正常運(yùn)行從而提供不間斷服務(wù)的必要條件和手段，是通信設(shè)備全壽命管理的重要內(nèi)容。目前主要采取的通信設(shè)備維修手段有兩類[1?3]：一類稱為突發(fā)性故障維修，也叫彌補(bǔ)性維修，是指設(shè)備在運(yùn)行和使用過程中突然發(fā)生故障無法正常工作后進(jìn)行的維修；一類稱為定期維修，也叫預(yù)防性維修，是指根據(jù)通信設(shè)備的使用經(jīng)驗，人為地規(guī)定加電保養(yǎng)維護(hù)和檢測維護(hù)周期，這類故障維修方式是為保證設(shè)備運(yùn)行可靠性而進(jìn)行的固定性和周期性維修保養(yǎng)。長期以來，通信設(shè)備采用的維修保養(yǎng)模式以定期維修為主、突發(fā)故障維修為輔。定期維修往往一方面會導(dǎo)致部分運(yùn)行狀態(tài)較好的通信設(shè)備周期性停運(yùn)，從而降低工作效率，造成某一時間段維修檢測工作量集中，給維護(hù)人員帶來較大工作壓力，不利于提高維修質(zhì)量。另一方面也因為檢修重點不突出，造成需要重點檢修的設(shè)備及其組件檢修不充分，不需要檢修的設(shè)備及其組件又花費(fèi)了巨大精力，甚至由于在檢修中實施方法不當(dāng)，造成通信設(shè)備的損壞，設(shè)備安全性和可靠性不但沒有得到增強(qiáng)，反而降低了。可見，選擇科學(xué)合理的維修策略，防止“檢修不足”和“檢修過度”問題的出現(xiàn)是很重要的。以可靠性為中心的維修[4]（Reliability Centered Maintenance，RCM）是目前國際上流行的、用以確定設(shè)備預(yù)防性維修工作、優(yōu)化維修制度的一種系統(tǒng)工程方法。本文按照“按需檢修”的目標(biāo)，借鑒RCM理論，探討通信設(shè)備的維修策略問題。

1 RCM簡介及其通信系統(tǒng)適用性探討

1.1 RCM及其過程

RCM起源于20世紀(jì)60年代末的美國航空界，是指按照以最少的維修資源消耗保持設(shè)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設(shè)備維修需求的過程。其基本思路是：對系統(tǒng)進(jìn)行功能與故障分析，明確系統(tǒng)內(nèi)各故障的后果；用規(guī)范化的邏輯決斷方法，確定出各故障后果的預(yù)防性對策；通過現(xiàn)場故障統(tǒng)計、專家評估、定量化建模等手段，在保證安全和完好性的前提下，以維修停機(jī)損失最小為目標(biāo)，優(yōu)化系統(tǒng)的維修策略。RCM有以下四個基本觀點[5?6]：

（1） RCM注重設(shè)備可靠性，安全性的先天性；

（2） 設(shè)備故障有不同的影響或后果，應(yīng)采取不同的對策；

（3） 設(shè)備故障的規(guī)律不同，應(yīng)采取不同方式控制維修工作時機(jī)；

（4） 對不同設(shè)備應(yīng)根據(jù)需要選擇適用而有效的預(yù)防性維修工作類型。

按照SAE JA1011第五章規(guī)定，只有保證按順序回答了什么是功能、故障模式、故障原因、故障影響、故障后果、主動故障預(yù)防、非主動故障預(yù)防這七個問題的過程，才能稱之為RCM過程。應(yīng)用RCM，能合理地選擇維修作業(yè)的類型，有利于提高設(shè)備運(yùn)行性能，降低維修成本，對設(shè)備的故障模式、機(jī)理等能有較好的了解，能科學(xué)地確定維修的周期并正確地發(fā)揮維修的作用。

1.2 RCM在通信系統(tǒng)的適用性

隨著RCM的發(fā)展逐步從航空領(lǐng)域擴(kuò)展應(yīng)用至電力、武器系統(tǒng)、核設(shè)施、鐵路、石油化工、煤礦、生產(chǎn)制造甚至大眾房產(chǎn)等各行各業(yè)。分析這些行業(yè)都有一個共同的特點，即都可能因發(fā)生故障而造成事故，從而導(dǎo)致嚴(yán)重的安全性和環(huán)境性后果。但從通信系統(tǒng)分析，其故障的直接后果是不能提供通信服務(wù)，即使出現(xiàn)通信網(wǎng)絡(luò)大面積癱瘓，一般也絕不會造成人員傷亡或嚴(yán)重環(huán)境性影響。從安全性和環(huán)境性上來講，前述系統(tǒng)與后者的要求是不盡相同的，但通信系統(tǒng)與已經(jīng)應(yīng)用了RCM的其他系統(tǒng)一樣，都有通過維修減少故障、節(jié)省時間和費(fèi)用成本的需求，從此點上講，被時間和實踐證明了的RCM理論本身對于通信系統(tǒng)有著巨大的借鑒意義，其分析問題和解決問題的思路是可以借用的，相關(guān)評估方法也是可以學(xué)習(xí)的，當(dāng)然也不能不顧實際條件照搬照抄，要根據(jù)自身要求進(jìn)行一定程度的裁剪和改造。按照RCM理論，結(jié)合通信系統(tǒng)要求，以防范或減少故障發(fā)生，減少冗余設(shè)備，確定一個簡化的應(yīng)用RCM的通信設(shè)備檢修的基本過程為[7?9]：確定重要功能設(shè)備，收集分析設(shè)備相關(guān)信息，故障模式影響分析，分析確定維修內(nèi)容，最終形成檢修策略。

2 具體應(yīng)用（以衛(wèi)星通信設(shè)備為例）

對一個典型的綜合通信站而言，它包括光纖通信、程控交換、數(shù)據(jù)交換、通信電源、短波通信以及衛(wèi)星通信設(shè)備等。這些設(shè)備雖然功能各異，但在結(jié)構(gòu)上均是由電子元器件構(gòu)成，在基于RCM的分析中并無不同，在此，以衛(wèi)星通信用某型天線設(shè)備的檢修為例，介紹簡化RCM在通信設(shè)備檢修中的應(yīng)用流程。

2.1 確定重要功能設(shè)備

重要功能設(shè)備是指那些故障會影響任務(wù)和安全性，或有重大經(jīng)濟(jì)性后果的設(shè)備。這些設(shè)備可以是系統(tǒng)、分系統(tǒng)，部件或零件，鑒定重要設(shè)備的工作就是確定系統(tǒng)、分系統(tǒng)、部件或零件每一層次中的重要設(shè)備。在此過程中，要遵循以下五個原則：一是此部件的故障可能影響安全；二是可能影響任務(wù)完成；三是可能導(dǎo)致重大的經(jīng)濟(jì)損失；四是此部件的隱蔽功能故障與另一有關(guān)的或備用部件的故障的綜合可能導(dǎo)致上述一項或多項影響；五是該部件的故障可能引起的從屬故障將導(dǎo)致上述一項或多項影響。對于衛(wèi)星通信設(shè)備，按照信息流程圖把這些設(shè)備按復(fù)雜程度依次排列，形成“構(gòu)造樹”，遵循以上原則將那些顯然對設(shè)備沒有重要后果的產(chǎn)品從“樹”中略去（顯而易見的如波導(dǎo)充氣機(jī)），留下來的設(shè)備就是必須做維修研究的通信設(shè)備。

2.2 收集分析相關(guān)設(shè)備信息

通過對衛(wèi)星通信設(shè)備各項數(shù)據(jù)的分類、整理，運(yùn)用指標(biāo)系統(tǒng)和數(shù)學(xué)分析技術(shù)對事件進(jìn)行分析，最終形成維修歷史數(shù)據(jù)庫和分析報告。收集的基本數(shù)據(jù)包括設(shè)備組成、功能、性能參數(shù)、安全規(guī)程、環(huán)境要求等內(nèi)容。歷史數(shù)據(jù)的收集包括所有衛(wèi)星通信設(shè)備的可靠性狀態(tài)數(shù)據(jù)（如設(shè)備初始狀態(tài)記錄、指標(biāo)測試記錄、入網(wǎng)記錄、運(yùn)行時間、檢修時間、非計劃停運(yùn)時間等）以及事件數(shù)據(jù)（如發(fā)生故障的部件的技術(shù)參數(shù)、處理方法等）。此外還包括維修保障信息，如維修設(shè)施設(shè)備及工具、備品備件、人力等。

2.3 進(jìn)行故障模式和影響分析（FMEA）

簡化的RCM分析的很重要一步就是對選定的重要功能產(chǎn)品進(jìn)行故障模式及影響分析（FMEA），通過FMEA，確定產(chǎn)品的功能、故障模式、故障原因和故障影響，從而為基于故障原因的RCM決斷分析提供基本信息。具體按以下五個步驟完成。

（1） 定義項目功能：對所有RCM分析項目定義其功能（填寫FMEA表格最左列），從而為故障模式分析奠定基礎(chǔ)。項目功能描述一般至少要由動詞和名詞組成，功能描述盡可能的準(zhǔn)確。

（2） 分析功能故障模式：在對所有RCM分析項目的功能確定后，針對每一種功能，分析其可能的故障模式，即故障的表現(xiàn)形式，從而為故障原因分析奠定基礎(chǔ)。在進(jìn)行功能故障模式分析時，要參考收集的歷史故障數(shù)據(jù)或者相似設(shè)備故障數(shù)據(jù)等信息。

（3） 分析故障原因：對每個功能故障模式的可能故障原因進(jìn)行分析，故障原因的描述應(yīng)由一個名詞加上一個動詞組成。

（4） 分析故障影響：對每一項故障原因的故障影響進(jìn)行分析，用以說明當(dāng)該種功能故障發(fā)生時會出現(xiàn)什么情況。

（5） 填寫FMEA記錄表，并進(jìn)行匯總，表1是對某型衛(wèi)星天線的FMEA分析實例。

2.4 確定檢修策略

各分析項目的故障模式與故障原因確定后，下一步的工作就是針對具體故障原因進(jìn)行具體分析并選擇適用的預(yù)防性維修工作類型，以確定合適的檢修策略。

2.4.1 確定維修方式

根據(jù)FMEA中各功能故障的原因的特征、規(guī)律和后果，按所需資源和技術(shù)要求由低到高選擇適用而有效的維修工作類型。可供選擇的維修工作類型分別為：執(zhí)行視情維修工作、執(zhí)行定期翻修工作、執(zhí)行定期報廢工作、執(zhí)行綜合工作。

以衛(wèi)星通信天線設(shè)備為例，應(yīng)用表l中對天線的故障模式和影響分析（FMEA）所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。當(dāng)天線功能為1，故障模式為A代表完全不能發(fā)送或接收信號，故障原因出現(xiàn)最大的可能性是機(jī)械故障。天線無法工作會導(dǎo)致整個衛(wèi)星通信站工作失效，以至造成分系統(tǒng)癱瘓。由于故障原因1可能性最大是機(jī)械傳動故障，而此類故障是顯性故障，因而在發(fā)生潛在故障期內(nèi)是可以鑒別出來的，因此可以選擇定期視情維修。同理，故障原因2代表天線控制電路故障，因為狀態(tài)監(jiān)視可以解決此類問題，因此采用執(zhí)行視情維修工作方式。

2.4.2 確定維修間隔

通過分析使用、維修及試驗數(shù)據(jù)和技術(shù)手冊所提供的信息，確定衛(wèi)星通信相關(guān)設(shè)備可靠性與使用時間的關(guān)系，調(diào)整設(shè)備預(yù)防性維修工作類型及其間隔期。確定維修工作間隔期可根據(jù)使用經(jīng)驗和試驗數(shù)據(jù)確定，也可通過建模計算分析確定。

2.4.3 形成維修大綱

對于通信設(shè)備而言，應(yīng)用簡化的RCM分析的結(jié)果是生成該設(shè)備的預(yù)防性維修大綱。設(shè)備預(yù)防性維修大綱是規(guī)定設(shè)備預(yù)防性維修要求的匯總文件，是關(guān)于該設(shè)備預(yù)防性維修要求的總的安排它必須包含進(jìn)行預(yù)防性維修的設(shè)備名稱、維修工作的類型和內(nèi)容、維修間隔期、維修的實施人員，而這些信息都可以從以上這些步驟匯總得到。

2.5 結(jié)果評價

該簡化的RCM理論過程應(yīng)用于某承擔(dān)繁重任務(wù)的綜合衛(wèi)星通信站一年的實踐證明，此簡化過程是科學(xué)合理的。其中，約62%的集中檢修項目被刪減，設(shè)備集中檢修時間從原上下半年各組織3天集中檢修縮短為年度僅組織1次共1天集中檢修，“無用功”大量減少，僅使用了原計劃經(jīng)費(fèi)的42%就完成全年所有檢修任務(wù)。

3 結(jié) 語

對通信設(shè)備檢修策略的探討，雖然本文主要以衛(wèi)星通信設(shè)備為例，但舉一反三，其他通信設(shè)備亦然。改進(jìn)現(xiàn)行通信設(shè)備的檢修方式，選擇合理的檢修策略時，應(yīng)用RCM是一種可行的、有效的檢修思想和方法。但也應(yīng)結(jié)合通信系統(tǒng)自身設(shè)備成熟可靠、更新?lián)Q代快、網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)監(jiān)視完善、故障較少等特點，分析各種維修方式的具體內(nèi)容，結(jié)合自身的特點和需要，使維修的綜合效果達(dá)到最好。總之，合理的檢修策略應(yīng)融故障檢修、定期檢修、狀態(tài)檢修和主動檢修于一體[10]，將各種檢修方式進(jìn)行優(yōu)化組合，在保證合理的可靠性的前提下，降低檢修成本。在通信設(shè)備檢修策略的制定中，既要推行RCM理論的應(yīng)用，也要結(jié)合實際，多方借鑒，做到“按需維修”，建立全面的優(yōu)化檢修思想。

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