第9章 维修性和可用性

fp——产品的预防性维修频率。
可靠性与智能维护-第九章
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维修性参数
维修工时参数
维修性工时参数，又称维修性指数或维修工时率 M1，它是与维修人力有关的一种维修参数。其度量方 法为：在规定的条件下河规定的期间内，产品直接维修 工时总数与该产品寿命单位总数之比，即 M M I MH Oh 式中：MMH——产品在规定使用期间内的维修工时数；
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维修性建模
维修性建模的概述
维修性模型的分类
按建模的目的不同：
设计评价模型 分配、预计模型 统计与验证试验模型 按模型的形式不同： 物理模型 数学模型
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维修性建模
维修性建模的概述
建模的一般程序
明确分析的目的 和要求 描述系统物理 模型 确定有关的因素 及参数 建立数学 模型
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维修性建模
系统功能层次框图
注意事项
它并不需要都分解到最低层产品，而只需要分解 到可更换件；
可更换件用圆圈表示；
需要标示维修措施或要素。
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维修性建模
维修性数学模型
产品的维修时间是以某种统计分布的形式存在的不 确定的量，在维修中最常用的时间分布有： 正态分布 对数正态分布 指数分布 Γ分布 常用的维修作业模型有： 串行维修作业模型 并行维修作业模型 网络维修作业模型 系统平均修复时间计算模型
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维修性参数
维修性参数说明
维修性参数是度量维修性的尺度。 其必须具备以下特点： 能够进行统计和计算 能够反映维修性的本质特性并与维修性工作的目标紧密联 系 能够反映对产品的使用要求。直接与装备的战备完好、任 务成功、维修人力及保障资源有关，提醒在对装备的预防 性维修、修复性维修和战场损伤等方面。 常用的维修性参数包括： 维修时间参数 维修工时参数 维修费用参数
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维修性参数
维修时间参数
平均修复时间MTTR (mean time to repair) 在规定的条件下和规定的时间内，产品在规定 的维修级别上，修复性维修总时间与该级别上被修 复产品的故障总数之比。 简单就是产品修复一次平均需要的时间。实际中：
1 n MTTR ti n i 1 式中：ti——表示第i次维修的时间 n——表示维修的次数
一般层次的维修职能图举例
4.0 实施中继级维修 4.1 接收交接装备 4.2 目检装备情况 4.3 更换损坏部件
或
4.7 更换故障部件
4.6 诊断与隔离故障
4.5 功能测试
4.4 按要求檫试
4.8 修成检验
4.9 返回使用单位
中继级维修的一般职能流程图
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维修性建模
维修性物理模型
i 1 n
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维修性建模
网络维修作业模型
基本思想
采用网络计划技术的基本原理，把每一维修作业 看作是网络图中的一道工序，按维修作业的组成 方式，建立起完成维修的网络图，然后找出关键 路线。完成关键路线上的所有工序的时间之和构 成了该次维修的时间。
N N
m(t)的估计量为：
(t )

n(t ) N s (t ) t
式中：Ns(t)——时刻t尚未修复的产品数。
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维修性函数
维修率
当t取极限时
m(t ) (t ) 1 M (t )
因此μ(t)是一种修复速率，在工程实践中，通常 用平均修复率或常数修复率μ表示。 意义为单位时间内完成维修的次数。
一般分为基层级、中继级和基地级维修
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维修性建模
最高层次的维修职能图举例
3.0 实施基层级维修 或 2.0 操作者完成的维修 4.0 实施中继级维修 5.0 实施基地级维修
1.0 使用装备系统 和
某装备系统最高层次的维修职能流程 图 可靠性与智能维护-第九章
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维修性建模
Oh——产品在规定的使用期间的工作小时数或寿 命单位数。
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维修性参数
维修费用参数
常用的维修费用参数有： 年平均维修费用 每个工作小时的平均维修费用 备件费用
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维修性建模
维修性建模的概述
维修性建模是指为分析、评定系统的维修性而建 立的各种物理模型和数学模型。 建模的目的 维修性分配； 维修性预计和评定； 当设计变更时，进行灵敏度分析
系统功能层次框图
系统功能层次框图是表示从系统到零件的各个层 次所需的维修特点和维修措施的系统框图。
它说明了维修职能流程图中有关装备和维修职能
的细节。
按照自上而下的结构分解，一般从系统级开始分 解到能够做到故障定位，更换，进行维修或调整 的层次为止。
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维修性建模
n(t ) M (t ) N

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维修性函数
维修时间密度函数
维修度M(t)是t时间内完成维修的概率，那么其概率 密度函数，即维修时间密度函数（习惯称为维修密 度函数），可表达为：
dM (t ) M (t t ) M (t ) lim t dt t m(t)的估计量为： m(t )
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维修性参数
维修时间参数
M) 平均维修时间(mean maintenance time，
在规定的时间条件下和规定的期间内产品预防性 维修和修复性维修总时间与该产品计划性和非计划 性维修事件总数之比。
MTTR f p M pt M fp
式中：λ——产品的故障率；
函数说明
维修性的定量描述是以维修时间的概率分布为基础 的，故可用维修性函数来确定或定义产品维修性的 各种参数。
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维修性函数
维修度
维修性：产品在规定的条件下和规定的时间内，按 规定的程序和方法进行维修时，保持或恢复到规定 状态的能力（GJB451A）。 维修性的概率表示称为维修度M(t),即产品在规定的 条件下和规定的时间内，按规定的程序和方法进行 维修时，保持或恢复规定状态的概率，表示为：
T T1 T2 Tn Ti
i 1
n
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维修性建模
并联维修作业模型
某次维修由如干项维修作业组成，若各项维修作业
是同时展开的，则称这种维修时并联维修作业。
其职能流程图如下图所示：
作业1
作业2
. . .
作业n
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维修性参数
维修时间参数
最大修复时间Mmaxct 是装备达到规定维修度所需的维修时间。 是给定百分位或者维修度的最大修复时间，通常 给定维修度M(t)=p是95%或90%。 当维修时间为指数分布，且M(t)=0.95时：
M max ct 3MTTR
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M (t ) P(T t )
式中：T——在规定约束条件下完成维修的时间 t——规定的维修时间
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维修性函数
维修度
维修度还可以表示为：
n(t ) M (t ) lim N N
式中：N——选修的产品总数 n(t)——t时间内完成维修的产品数 工程实践中，M(t)可用估计量表示为：
维修性
Maintainability
哈尔滨工业大学工业工程系
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主要内容
维修性的基本概念
维修性的建模
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维修性的基本概念
维修性
维修性是指产品在发生故障后，能够及时从故障状 态中恢复到正常工作状态的能力。 是装备的固有属性。 主要考虑的是减少装备的维修时间。 可靠性是延长装备的工作时间。 产品维修性要求 维修性定性要求 维修性定量要求
维修性建模
并联维修作业模型
假设维修任务有n项基本的并行维修作业组成，每项
基本的维修作业时间为Ti (i=1,2,…,n),维修度为Mi(t) 且它们相互独立，则总的维修时间T和维修度M(t)为：
T max{T1 , T2 , , Tn }
M (t ) P{T t} P{max{T1 , T2 , , Tn } t} P{T1 t , T2 t , , Tn t} M i (t )
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维修性的基本概念
维修性定性要求
良好的可达性 提高标准化和互换性程度 具备完善的防差错措施及识别标记 保证维修安全 良好的测试性 对贵重件的可修复性要求 减少维修内容和降低维修技能要求 符合维修的人因工程要求
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维修性函数
运用模型
参数估计
收集数据
建立维修性模型的一般程序
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维修性建模
维修性物理模型
维修职能流程图
是对两类维修（排除故障与预防性维修）提出要 点并找出各项职能之间相互联系的一种流程图。
维修职能
维修职能是一个统称，它可以指实施装备维修 的级别，也可以指在某一具体的级别上实施维 修的各项活动，这些活动是按时间先后顺序排 列出来的。可靠性与智能维护-第九章31维修性建模
串行维修作业模型
职能流程图
故障鉴别
故障定位
获取部件
排除故障
串行维修作业职能流程图示例
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维修性建模
串行维修作业模型
假设维修任务有n项基本的串行维修作业组成，每项
基本的维修作业时间为Ti (i=1,2,…,n),且它们相互独 立，则总的维修时间T为：
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维修性参数
维修时间参数
修复时间中值 M ct 是指维修度M(t)=0.5时的维修时间，又称为中位修复 时间。 维修时间为指数分布时。
~
M ct 0.693MTTR
~
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维修性参数
维修时间参数
预防性维修时间(Preventive maintenance time,Mpt)
预防性维修时间同样有均值、中值和最大值。其含义和计算方法 与修复时间相似。 平均预防性维修时间 M pt 是对产品进行预防性维修所需时间的平均值。 即预防性总时间与预防性维修次数之比。
M pt
f
j 1 m
m
pj
M ptj
pj
f
j 1
式中：fpj——第j项预防性维修的频率；
M ptj ——第j项预防性维修的平均时间。
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维修性参数
维修时间参数
平均修复时间MTTR (mean time to repair) 当维修时间服从指数分布时
MTTR
式中：μ——表示修复率
1

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维修性参数
维修时间参数
恢复功能用的任务时间MTTRF 在规定的任务剖面和规定的维修条件下，装备 严重故障的总修复性维修时间与严重故障总数之比。 简单就是排除严重故障所需实际时间的平均值。 所谓严重故障是指那些使产品不能完成规定任务 的或可能导致人或物重大损失的故障或故障组合。 与MTTR的区别主要是反映的内容不同。
m(t )

n(t t ) n(t ) n(t ) N t N t
式中：△n(t)——△t时间内完成维修的产品数。
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维修性函数
维修率
维修率是在时刻t未修复的产品，在时刻t之后单位时 间内修复的概率，可表达为： n(t t ) n(t ) n(t ) (t ) lim lim t 0 N n(t )t t 0 N s (t )t
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维修性参数
维修时间参数
常用的维修时间参数有： 平均修复时间MTTR (mean time to repair) 恢复功能用的任务时间MTTRF (mission time to restore function) 最大修复时间Mmaxct 修复时间中值 预防性维修时间 平均维修时间 每工作小时平均修复时间 重构时间