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故障管理有專業(yè)的管理學(xué)方法嗎?

撰文:蔣良君  成都華標(biāo)企管

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

【提問】2021-3-12南京地鐵 工務(wù)分公司 王樹林:蔣老師你好!請教一個(gè)專業(yè)問題,故障管理有沒有什么專業(yè)的管理學(xué)方法 ,如RCM。并且可以用統(tǒng)計(jì)學(xué)的方法去驗(yàn)證,謝謝!
【回答】成都華標(biāo)企管 蔣良君
樹林好!您提了個(gè)比較專業(yè)的問題,根據(jù)我個(gè)人的認(rèn)知寫了以下回復(fù),僅供參考:


1.目前還沒有專有的故障管理學(xué),管理方法比較分散,沒有所謂的權(quán)威方法,但有比較多資料、標(biāo)準(zhǔn)、方法可參考或借鑒(見后面序號4),在設(shè)備管理體系標(biāo)準(zhǔn)(PMS)(見2020版標(biāo)準(zhǔn)條款“8.7設(shè)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(shè)備故障管理》(見課程大綱);故障的驗(yàn)證(故障再現(xiàn)或消缺處置效果驗(yàn)證),故障再現(xiàn)驗(yàn)證通常是利用檢測、性能或功能試驗(yàn)、模擬試驗(yàn)等方法,故障消缺效果,通常是通過實(shí)際使用,通過使用的故障間隔時(shí)間或設(shè)備或部件連續(xù)運(yùn)行時(shí)間的可靠度進(jìn)行驗(yàn)證。
2.故障管理,從大類分,可分為故障前管理(預(yù)防性維修/狀態(tài)修/預(yù)測維修)與故障后管理(修復(fù)性維修)(可參考資料:《一文搞懂各種設(shè)備維修模式》),如圖:

 


2.1故障前管理(事前管理),是通過檢查、檢測、性能或功能測試等,在設(shè)備出缺陷前進(jìn)行預(yù)測性(狀態(tài)修)維修。管理方法如:RCM、FMEA,故障樹分析程序(用于可靠性和安全性分析的工具之一,常用于設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)、使用階段)、完整性管理(核心手段也是對設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)檢測)等。
故障管理,一是人面對故障從管理流程、權(quán)責(zé)上應(yīng)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(shù)是前期制造階段導(dǎo)致問題較多,例:
制造前期導(dǎo)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(yīng)力, 形成裂紋;軋制過程中冷卻不當(dāng), 造成冷卻水量太大或冷卻時(shí)間較長, 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(jī)理可分為:冷裂紋、熱裂紋、再熱裂紋和層狀撕裂裂紋幾大類。
使用期導(dǎo)致的如:鋼軌材料疲勞、應(yīng)力等。我們在使用中鋼軌過程中,可以通過無損檢測、基于數(shù)字圖像處理等技術(shù)發(fā)現(xiàn)缺陷。
若鋼軌出現(xiàn)了缺陷,進(jìn)行缺陷分析,可對鋼軌缺陷宏觀特征檢查、金相、電鏡檢驗(yàn),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(shè)備/產(chǎn)品壽命周期的各個(gè)階段,涉及產(chǎn)品的研發(fā)設(shè)計(jì)、來料檢驗(yàn)、加工組裝、測試篩選、客戶端使用等各個(gè)環(huán)節(jié),通過分析工藝廢次品、早期失效、試驗(yàn)失效、中試失效以及現(xiàn)場失效的樣品,確認(rèn)失效模式、分析失效機(jī)理,明確失效原因,最終給出預(yù)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(diào)查:產(chǎn)品失效現(xiàn)象?失效環(huán)境?失效階段(設(shè)計(jì)調(diào)試、中試、早期失效、中期失效等等)?失效比例?失效歷史數(shù)據(jù)?
2)非破壞分析:X射線透視檢查、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(jī)械性能測試等。
(4)使用條件分析:結(jié)構(gòu)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(yàn)證實(shí)驗(yàn):根據(jù)分析所得失效機(jī)理設(shè)計(jì)模擬實(shí)驗(yàn),對失效機(jī)理進(jìn)行驗(yàn)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(fù)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(shè)備或產(chǎn)品的失效模式,從故障現(xiàn)象查到失效機(jī)理和原理,提出防止再發(fā)措施。

3.設(shè)備缺陷或故障,最終都會從不同的渠道(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(shè)備故障管理》):

 


缺陷或故障消缺有兩類:
一是對典型故障進(jìn)行失效分析,源頭治理。
二是通過統(tǒng)計(jì)分析,發(fā)現(xiàn)故障頻次高(占累積比例80%以上的)、維修費(fèi)用高、故障后果影響嚴(yán)重等,進(jìn)行失效分析,源頭治理。故障處置后,可根據(jù)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(xùn)計(jì)劃、年度保養(yǎng)計(jì)劃、備件購置計(jì)劃、檢測檢驗(yàn)計(jì)劃、檢修計(jì)劃、建立或修訂設(shè)備管理制度或技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、表單、檢測器具升級、設(shè)備更新等。

故障管理,要解決問題還是要回到技術(shù),導(dǎo)致失效可能是設(shè)計(jì)問題、制造問題(含材料)、安裝問題、不同系統(tǒng)間不匹配的問題、不規(guī)范使用問題、保養(yǎng)維護(hù)問題、潤滑問題、檢修質(zhì)量問題等。失效分析,有些專業(yè)書籍可參考。

4.一句話,故障管理,重點(diǎn)管事前,次要管事后,故障后的驗(yàn)證,
比較靠譜的是通過科學(xué)的檢驗(yàn)檢測、試驗(yàn),找出導(dǎo)致故障的機(jī)理和原因,才能源頭解決問題。科學(xué)技術(shù)進(jìn)步將促進(jìn)設(shè)備故障管理的進(jìn)步。

以下資料你可參考、研究:
標(biāo)準(zhǔn)類如
:(部分)
GB/T 4888-2009  故障樹名詞術(shù)語和符號
GB 7829-1987  故障樹分析程序
NB/T 20558-2019  核電廠故障樹分析導(dǎo)則
NB/T 10580-2021  風(fēng)力發(fā)電場風(fēng)電機(jī)組故障編碼規(guī)范
GB/T 7826-2012  系統(tǒng)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(guī)范及示例
GB/T 21562.2-2015 軌道交通 可靠性、可用性、可維護(hù)性和安全性規(guī)范及示例 第2部分:安全性的應(yīng)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(guī)范及示例 第3部分:機(jī)車車輛RAM的應(yīng)用指南
DL/T 302.1-2011 火力發(fā)電廠設(shè)備維修分析技術(shù)導(dǎo)則 第1部分:可靠性維修分析(RCM)

書籍如:(部分)
失效分析與選材2014
機(jī)械零件失效分析與實(shí)例2015
機(jī)械零部件失效分析典型60例-2016中國中車
機(jī)械裝備缺陷、失效及事故的分析與預(yù)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(yù)防2013
鋼鐵產(chǎn)品缺陷與失效實(shí)例分析圖譜
石化設(shè)備典型失效案例分析2015


最新書籍:
《可靠性新技術(shù)叢書》
被列入了“十三五”國家重點(diǎn)出版物出版規(guī)劃項(xiàng)目,北京航空航天大學(xué)長江學(xué)者康銳教授是本套叢書的主編,主要著作獲得國家科技部國家科學(xué)技術(shù)學(xué)術(shù)著作出版基金、軍委裝備發(fā)展部國防科技圖書出版基金等專項(xiàng)資助。叢書共策劃35分冊,如:
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航空關(guān)鍵部件維修與評估技術(shù)-張學(xué)軍2020
基于認(rèn)知計(jì)算與幾何空間變換的故障診斷與預(yù)測-呂琛2020
基于模型的可靠性系統(tǒng)工程- 任羿、王自力、楊德真、馮強(qiáng)、孫博20200
復(fù)雜軟件系統(tǒng)可靠性技術(shù)-王軼辰2021
機(jī)械傳動系統(tǒng)可靠性建模與仿真-謝里陽2021
制造過程可靠性理論與技術(shù)-何益海2021
T-S故障樹理論及其應(yīng)用-姚成玉2021
基于貧信息的復(fù)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
軌道交通列車運(yùn)行安全可靠性建模分析-秦勇2021
機(jī)載產(chǎn)品長壽命設(shè)計(jì)與試驗(yàn)技術(shù)-陳云霞2021
復(fù)雜機(jī)電系統(tǒng)智能故障診斷、預(yù)測與健康評估-李巍華、張小麗、嚴(yán)如強(qiáng)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(tǒng)可靠性建模與優(yōu)化-彭銳2021
自適應(yīng)故障預(yù)測及其在核電站中的應(yīng)用-劉杰2021
電子產(chǎn)品可靠性分析與風(fēng)險(xiǎn)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態(tài)評價(jià)-范夢飛、曾志國2021
可靠性實(shí)驗(yàn)中的不確定性度量與控制方法-李曉陽2021
航空發(fā)動機(jī)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(tǒng)工程原理-康銳2021
裝備研制產(chǎn)品保證的系統(tǒng)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(jī)械可靠性工程技術(shù)與應(yīng)用-喻天翔、宋筆鋒2021
(編寫、出版中……)


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

 
B.1技術(shù)歸零報(bào)告的主要內(nèi)容
B.1 .1問題概述
對發(fā)生質(zhì)量問題的時(shí)間、地點(diǎn), 問題產(chǎn)品(如產(chǎn)品名 稱、批次及編號、設(shè)計(jì)生產(chǎn)階段) 及其工作狀態(tài),問題產(chǎn)品的設(shè)計(jì)單位、生產(chǎn)單位及問題現(xiàn)象等進(jìn)行描述。
B.1 .2問題定位
定位過程、定位依據(jù)、定位結(jié)果(如某一單機(jī)、部件、零件、元器件、材料或軟件的某一運(yùn)行狀態(tài), 某一特定接口 等出 了問題)及問題原因和責(zé)任單位。
B.1 .3機(jī)理分析
機(jī)理分析工作的過程和方法, 分析結(jié)果(理論分析結(jié)果、試驗(yàn)結(jié)果), 根據(jù)機(jī)理分析和(或)試驗(yàn)過程,找出發(fā)生問題的原因和故障模式。 如果原因是多方面的, 則都應(yīng)說明, 但應(yīng)盡可能說明 主要原因, 原因一般歸納為: 設(shè)計(jì)、工藝、操作、管理、器材、軟件、設(shè)備、環(huán)境等原因。
B.1 .4問題復(fù)現(xiàn)
所進(jìn)行的復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)情況, 復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)結(jié)果, 是否驗(yàn)證了定位的準(zhǔn)確性和機(jī)理分析的正確性, 無法或無需進(jìn)行復(fù)現(xiàn)試驗(yàn)時(shí), 應(yīng)說明原因, 并給出 理論分析結(jié)果。
B.1 .5采取的措施及驗(yàn)證
所采取的糾正情況, 糾正措施的確認(rèn)和實(shí)施情況, 進(jìn)行驗(yàn)證試驗(yàn)的結(jié)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(nèi)的舉一反三工作內(nèi)容及應(yīng)吸取的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)等。
B.1 .7結(jié)論
是否完成質(zhì)量問題歸零, 還有什么遺留問題或建議以及結(jié)論意見。
B.1 .8技術(shù)歸零的證明資料清單
證明資料一般應(yīng)包括:
a )試驗(yàn)報(bào)告名 稱和編號(包括測試數(shù)據(jù));
b )驗(yàn)證旁證材料名 稱和編號;
c )落實(shí)性文件(技術(shù)通知單、更改單、質(zhì)疑單、技術(shù)問題處理單等)名 稱和編號;
d )其他證明資料名 稱和編號。
 
B.2管理歸零報(bào)告的主要內(nèi) 容
B.2.1過程概述
對質(zhì)量問題發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)、產(chǎn)品的技術(shù)狀態(tài)、問題現(xiàn)象及發(fā)展的全過程進(jìn)行描述。
B.2.2原因分析
按管理環(huán)節(jié)和職責(zé), 分析管理上的原因; 明確有關(guān)人員和部門的責(zé)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(zé)任單位和責(zé)任人的處理方法和結(jié)果。
B.2.5完善規(guī)章情況
涉及到組織哪些規(guī)章制度要進(jìn)一步完善或建立, 是否落實(shí), 未落實(shí)的應(yīng)有明確要求。
B.2.6結(jié)論
是否完成質(zhì)量問題歸零的結(jié)論意見。
B.2.7管理歸零的證明資料清單
證明資料一般應(yīng)包括:
a ) 零質(zhì)量問題的技術(shù)歸零報(bào)告名 稱和編號;
b )進(jìn)行技術(shù)歸零評審問題的評審結(jié)論報(bào)告名 稱和編號;
c )落實(shí)性文件(技術(shù)通知單、更改單、質(zhì)疑單、技術(shù)問題處理單等)名 稱和編號;
d )修訂的規(guī)章制度名 稱和編號;
e )獎(jiǎng)懲文件名 稱和編號;
f )其他證明資料名 稱和編號。

 


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