维修性设计与分析

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1.维修性模型的建立     维修性模型用来表达系统与各单元维修性的关系，维修性参数与各种设计及保障要素参数之间的关系，供维修性分配、预计及评定用。     建立维修性模型的一般程序可如图1所示。首先明确分析的目的和要求，对分析对象进行描述，找出对欲分析参数有影响的因素，并确定其参数。然后建立数学模型，通过收集数据和参数估计，不断对模型进行修改完善。
图1  建立维修性模型的一般程序
2.维修性分配     维修性分配是为了把产品的维修性定量要求按给定准则分配给各组成单元而进行的工作。     （1）维修性分配的一般程序 　　1）进行系统维修职能分析，确定每一个维修级别需要行使的维修保障的职能和流程。     2）进行系统功能层次分析，确定系统各组成部分的维修措施和要素。     3）确定系统各组成部分的维修频率。     4）将系统维修性指标分配到各单元，研究分配方案的可行性，进行综合权衡。     （2）维修性分配方法 常用方法见表1。
表1   维修性分配的常用方法 方 法 适 用 范 围 简 要 说 明 等值分配法 各单元相近的系统；缺少维修性信息时做初步分配 取各单元维修性指标相等 按故障率分配法 已有可靠性分配值或预计值 按故障率高的维修时间应当短的原则分配 按故障率和设计特性的综合加权分配法 已知单元可靠性值及有关设计方案 按故障率及预计维修的难易程度加权分配 利用相似产品数据分配法 有相似产品维修性数据的情况 利用相似产品数据，通过比例关系分配 保证可用度和考虑单元复杂性加权分配法 有故障率值并要保证可用度的情况 按单元越复杂可用度越低的原则分配可用度，再计算维修性指标
3.维修性预计     维修性预计是为了估计产品在给定工作条件下的维修性而进行的工作。它的目的是预先估计产品的维修性参数，了解其是否满足规定的维修性指标，以便对维修性工作实施监控。     （1）维修性预计的一般程序     1）收集资料。首先要收集并熟悉所预计产品设计资料和可靠性数据。还要收集有关维修与保障方案及其尽可能细化的资料。     2）系统的职能与功能层次分析。     3）确定产品设计特征与维修性参数的关系。     4）预计维修性参数值。利用各种预计模型，估算各单元和系统的维修性参数值。     （2）维修性预计方法 维修性预计的方法有多种，常用的维修性预计方法要点见表2。
表2   常用的维修性预计方法 方 法 适 用 范 围 简 要 说 明 概率模拟预计法 机载电子和机电设备、系统外场修复时间等参数 通过基本维修作业时间分布估计，逐步计算、累加，求得系统停机时间分布参数值 抽样评分预计法 电子系统与设备的修复时间预计 利用随机抽样原理，结合以经验数据为基础的专用核对表评分和计算停机时间 运行功能预计法 各种系统与设备维修时间预计 将修复性维修与预防性维修结合在一起，把任务过程分为若干运行功能，利用所建模型计算维修时间 时间累计预计法 各种电子设备的维修参数值预计。也可用于其他装备 以某个维修时间已知的单元为基准，通过对比确定其他单元的维修时间，再按维修频率求均值，得到修复性或预防性维修时间

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（3）工程应用中注意事项
    1）预计的组织实施。低层次产品的维修性估计与产品设计过程结合紧密，通常由设计人员进行。系统、设备的正式维修性预计，涉及面宽且专业性强，应由维修性专业人员进行。
    2）预计的方法和模型的选用。要根据产品的类型、所要预计的参数、研制阶段等因素，选择适用的方法。同时，对各种方法提供的模型进行考察，分析其适用性，可作局部修正。
    3）基本数据的选取和准备。产品故障及修复时间数据是维修性预计的基础。要从各种途径准备数据并加以优选利用。首先是本系统或设备的数据，类似系统或设备的数据，然后是有关手册数据，再是使用和设计保同经验数据。
    4）预计结果的修正和应用。要随着研制过程对维修性预计结果加以修正。应用时应将预计值与维修性合同指标的规定值相比较，一般说，预计值应优于规定值，并有适当余量。
    4.维修性分析
    维修性分析是一项内容相当广泛和关键性的维修性设计工作。它包括研制过程中对产品要求、约束、研究与设计等各种信息进行的反复分析、权衡，并将这些信息转化为详细设计手段或途径，以便为设计与保障决策提供依据。
    （1）维修性分析内容
主要内容包括：
    1）维修性定量要求，如维修时间和工时等。
    2）测试性定量要求，如故障检测率等。
    3）采用的诊断技术及资源。
    4）预防维修的时间、频率及工作量。
    5）非工作状态的维修性问题，例如储存期的检测与送修间隔及工作量等。
    （2）维修性分析技术
    1）故障模式及影响分析（FMEA）。它是一项基本的可靠性工作项目。通过这项分析，可以明确产品可能发生的故障及故障原因和危害程度，为维修性及保障性设计提供依据。
    2）维修性模型。选取或建立维修性模型，分析各种设计特征及保障因素对维修性的影响，找出关键性因素或薄弱环节，提出最有利的维修性设计和测试分析系统设计。
    3）费用分析。在进行维修性分析时必须把产品寿命周期费用（LCC）作为主要考虑因素。要运用LCC模型确定某一决策因素对LCC的影响，进行有关费用估算，作为决策的依据之一。
    4）比较分析。将新产品与类似产品相比较，利用现有产品已知的特性或关系，包括使用维修中的经验教训，分析产品的维修性及有关保障问题。分析可以是定性的，也可以是定量的。
    5）风险分析。无论在考虑维修性设计还是保障要求与约束时，都要注意评价其风险，不能满足这些要求与约束的可能性与危害性，并采取措施预防和减少其风险。
    6）权衡技术。各种权衡是维修性分析中的重要内容，要运用各种综合权衡技术。如利用数学模型和综合评分、模糊综合评判等方法。
    5.维修性设计准则
    维修性设计准则是为了将系统的维修性要求及使用和保障约束转化为具体的产品设计而确定的通用或专用设计准则。
    （1）维修性设计准则的一般内容
    1）简化设计。产品的设计应在满足功能要求和使用要求的前提下，尽可能采用最简单的结构和外形。简化使用与维修人员的工作，降低对使用和维修人员的技能要求。
    2）可达性设计。所有零件、部件应具有可达性，即对于发生故障的零部件能够容易找到，并易于拆卸和更换。
    3）标准化、互换性、模件化。优先选用标准件，提高互换性和通用化程度，尽量采用模块化设计。以简化维修作业，节约备品备件费用，实现部件互换通用和快速更换修理。
    4）防差错措施及识别标志。要从产品结构上采取措施消除发生差错的可能性。
    5）维修安全性。应考虑维修的安全性，防止暴露高压高温和运动部件。
    6）检测诊断迅速简便。尽可能采用自动检测装置，以减少故障分析和诊断时间。
    7）贵重件的可修复性。对贵重件的修复，不仅可节约修理费用，而且对发挥产品的功能有着重要的作用。