基于简化RCM的通信设备检修策略研究_新闻_

基于全寿命周期成本视角的电力设备检修策略探讨

张维杰

摘要：选择科学合理的检修策略对于提高通信设备的安全性和可靠性是非常重要的。首先介绍了RCM理论及其分析过程，探讨了RCM理论应用于通信系统的可行性，提出了一个适用于通信设备检修的简化的RCM理论模型，并以卫星通信设备检修为例，详细介绍了该模型应用于通信系统的具体流程，即收集设备相关情况、确定重要设备、进行故障模式分析和影响分析、确定预防性维修工作类型，形成检修策略。实践证明，这个简化的RCM理论模型在通信设备检修中是适用的，并且取得了较好的经济效益。

关键词： RCM；通信设备；检修策略；预防性维修

中图分类号： TN911?34 文献标识码： A 文章编号： 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

通信设备维修是提高通信设备的安全性和可靠性，确保通信设备正常运行从而提供不间断服务的必要条件和手段，是通信设备全寿命管理的重要内容。目前主要采取的通信设备维修手段有两类[1?3]：一类称为突发性故障维修，也叫弥补性维修，是指设备在运行和使用过程中突然发生故障无法正常工作后进行的维修；一类称为定期维修，也叫预防性维修，是指根据通信设备的使用经验，人为地规定加电保养维护和检测维护周期，这类故障维修方式是为保证设备运行可靠性而进行的固定性和周期性维修保养。长期以来，通信设备采用的维修保养模式以定期维修为主、突发故障维修为辅。定期维修往往一方面会导致部分运行状态较好的通信设备周期性停运，从而降低工作效率，造成某一时间段维修检测工作量集中，给维护人员带来较大工作压力，不利于提高维修质量。另一方面也因为检修重点不突出，造成需要重点检修的设备及其组件检修不充分，不需要检修的设备及其组件又花费了巨大精力，甚至由于在检修中实施方法不当，造成通信设备的损坏，设备安全性和可靠性不但没有得到增强，反而降低了。可见，选择科学合理的维修策略，防止“检修不足”和“检修过度”问题的出现是很重要的。以可靠性为中心的维修[4]（Reliability Centered Maintenance，RCM）是目前国际上流行的、用以确定设备预防性维修工作、优化维修制度的一种系统工程方法。本文按照“按需检修”的目标，借鉴RCM理论，探讨通信设备的维修策略问题。

1 RCM简介及其通信系统适用性探讨

1.1 RCM及其过程

RCM起源于20世纪60年代末的美国航空界，是指按照以最少的维修资源消耗保持设备固有可靠性和安全性的原则，应用逻辑决断的方法确定设备维修需求的过程。其基本思路是：对系统进行功能与故障分析，明确系统内各故障的后果；用规范化的逻辑决断方法，确定出各故障后果的预防性对策；通过现场故障统计、专家评估、定量化建模等手段，在保证安全和完好性的前提下，以维修停机损失最小为目标，优化系统的维修策略。RCM有以下四个基本观点[5?6]：

（1） RCM注重设备可靠性，安全性的先天性；

（2）设备故障有不同的影响或后果，应采取不同的对策；

（3）设备故障的规律不同，应采取不同方式控制维修工作时机；

（4）对不同设备应根据需要选择适用而有效的预防性维修工作类型。

按照SAE JA1011第五章规定，只有保证按顺序回答了什么是功能、故障模式、故障原因、故障影响、故障后果、主动故障预防、非主动故障预防这七个问题的过程，才能称之为RCM过程。应用RCM，能合理地选择维修作业的类型，有利于提高设备运行性能，降低维修成本，对设备的故障模式、机理等能有较好的了解，能科学地确定维修的周期并正确地发挥维修的作用。

1.2 RCM在通信系统的适用性

随着RCM的发展逐步从航空领域扩展应用至电力、武器系统、核设施、铁路、石油化工、煤矿、生产制造甚至大众房产等各行各业。分析这些行业都有一个共同的特点，即都可能因发生故障而造成事故，从而导致严重的安全性和环境性后果。但从通信系统分析，其故障的直接后果是不能提供通信服务，即使出现通信网络大面积瘫痪，一般也绝不会造成人员伤亡或严重环境性影响。从安全性和环境性上来讲，前述系统与后者的要求是不尽相同的，但通信系统与已经应用了RCM的其他系统一样，都有通过维修减少故障、节省时间和费用成本的需求，从此点上讲，被时间和实践证明了的RCM理论本身对于通信系统有着巨大的借鉴意义，其分析问题和解决问题的思路是可以借用的，相关评估方法也是可以学习的，当然也不能不顾实际条件照搬照抄，要根据自身要求进行一定程度的裁剪和改造。按照RCM理论，结合通信系统要求，以防范或减少故障发生，减少冗余设备，确定一个简化的应用RCM的通信设备检修的基本过程为[7?9]：确定重要功能设备，收集分析设备相关信息，故障模式影响分析，分析确定维修内容，最终形成检修策略。

2 具体应用（以卫星通信设备为例）

对一个典型的综合通信站而言，它包括光纤通信、程控交换、数据交换、通信电源、短波通信以及卫星通信设备等。这些设备虽然功能各异，但在结构上均是由电子元器件构成，在基于RCM的分析中并无不同，在此，以卫星通信用某型天线设备的检修为例，介绍简化RCM在通信设备检修中的应用流程。

2.1 确定重要功能设备

重要功能设备是指那些故障会影响任务和安全性，或有重大经济性后果的设备。这些设备可以是系统、分系统，部件或零件，鉴定重要设备的工作就是确定系统、分系统、部件或零件每一层次中的重要设备。在此过程中，要遵循以下五个原则：一是此部件的故障可能影响安全；二是可能影响任务完成；三是可能导致重大的经济损失；四是此部件的隐蔽功能故障与另一有关的或备用部件的故障的综合可能导致上述一项或多项影响；五是该部件的故障可能引起的从属故障将导致上述一项或多项影响。对于卫星通信设备，按照信息流程图把这些设备按复杂程度依次排列，形成“构造树”，遵循以上原则将那些显然对设备没有重要后果的产品从“树”中略去（显而易见的如波导充气机），留下来的设备就是必须做维修研究的通信设备。

2.2 收集分析相关设备信息

通过对卫星通信设备各项数据的分类、整理，运用指标系统和数学分析技术对事件进行分析，最终形成维修历史数据库和分析报告。收集的基本数据包括设备组成、功能、性能参数、安全规程、环境要求等内容。历史数据的收集包括所有卫星通信设备的可靠性状态数据（如设备初始状态记录、指标测试记录、入网记录、运行时间、检修时间、非计划停运时间等）以及事件数据（如发生故障的部件的技术参数、处理方法等）。此外还包括维修保障信息，如维修设施设备及工具、备品备件、人力等。

2.3 进行故障模式和影响分析（FMEA）

简化的RCM分析的很重要一步就是对选定的重要功能产品进行故障模式及影响分析（FMEA），通过FMEA，确定产品的功能、故障模式、故障原因和故障影响，从而为基于故障原因的RCM决断分析提供基本信息。具体按以下五个步骤完成。

（1）定义项目功能：对所有RCM分析项目定义其功能（填写FMEA表格最左列），从而为故障模式分析奠定基础。项目功能描述一般至少要由动词和名词组成，功能描述尽可能的准确。

（2）分析功能故障模式：在对所有RCM分析项目的功能确定后，针对每一种功能，分析其可能的故障模式，即故障的表现形式，从而为故障原因分析奠定基础。在进行功能故障模式分析时，要参考收集的历史故障数据或者相似设备故障数据等信息。

（3）分析故障原因：对每个功能故障模式的可能故障原因进行分析，故障原因的描述应由一个名词加上一个动词组成。

（4）分析故障影响：对每一项故障原因的故障影响进行分析，用以说明当该种功能故障发生时会出现什么情况。

（5）填写FMEA记录表，并进行汇总，表1是对某型卫星天线的FMEA分析实例。

2.4 确定检修策略

各分析项目的故障模式与故障原因确定后，下一步的工作就是针对具体故障原因进行具体分析并选择适用的预防性维修工作类型，以确定合适的检修策略。

2.4.1 确定维修方式

根据FMEA中各功能故障的原因的特征、规律和后果，按所需资源和技术要求由低到高选择适用而有效的维修工作类型。可供选择的维修工作类型分别为：执行视情维修工作、执行定期翻修工作、执行定期报废工作、执行综合工作。

以卫星通信天线设备为例，应用表l中对天线的故障模式和影响分析（FMEA）所得到的数据进行分析。当天线功能为1，故障模式为A代表完全不能发送或接收信号，故障原因出现最大的可能性是机械故障。天线无法工作会导致整个卫星通信站工作失效，以至造成分系统瘫痪。由于故障原因1可能性最大是机械传动故障，而此类故障是显性故障，因而在发生潜在故障期内是可以鉴别出来的，因此可以选择定期视情维修。同理，故障原因2代表天线控制电路故障，因为状态监视可以解决此类问题，因此采用执行视情维修工作方式。

2.4.2 确定维修间隔

通过分析使用、维修及试验数据和技术手册所提供的信息，确定卫星通信相关设备可靠性与使用时间的关系，调整设备预防性维修工作类型及其间隔期。确定维修工作间隔期可根据使用经验和试验数据确定，也可通过建模计算分析确定。

2.4.3 形成维修大纲

对于通信设备而言，应用简化的RCM分析的结果是生成该设备的预防性维修大纲。设备预防性维修大纲是规定设备预防性维修要求的汇总文件，是关于该设备预防性维修要求的总的安排它必须包含进行预防性维修的设备名称、维修工作的类型和内容、维修间隔期、维修的实施人员，而这些信息都可以从以上这些步骤汇总得到。

2.5 结果评价

该简化的RCM理论过程应用于某承担繁重任务的综合卫星通信站一年的实践证明，此简化过程是科学合理的。其中，约62%的集中检修项目被删减，设备集中检修时间从原上下半年各组织3天集中检修缩短为年度仅组织1次共1天集中检修，“无用功”大量减少，仅使用了原计划经费的42%就完成全年所有检修任务。

3 结语

对通信设备检修策略的探讨，虽然本文主要以卫星通信设备为例，但举一反三，其他通信设备亦然。改进现行通信设备的检修方式，选择合理的检修策略时，应用RCM是一种可行的、有效的检修思想和方法。但也应结合通信系统自身设备成熟可靠、更新换代快、网络状态监视完善、故障较少等特点，分析各种维修方式的具体内容，结合自身的特点和需要，使维修的综合效果达到最好。总之，合理的检修策略应融故障检修、定期检修、状态检修和主动检修于一体[10]，将各种检修方式进行优化组合，在保证合理的可靠性的前提下，降低检修成本。在通信设备检修策略的制定中，既要推行RCM理论的应用，也要结合实际，多方借鉴，做到“按需维修”，建立全面的优化检修思想。

参考文献

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