GB T 9414.2-2012 维修性 第2部分：设计和开发阶段维修性要求与研究.pdf

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1、/.!E;汗:;.;.;.;.;.;.rY;E，;.;，;!川，E!，;!JJ.1，;司_.1:.:.:.:. .;. t:咀-二工刀二:.IIJ.:.:. . :沮-r.:;._凰-吧.1.:-.田，;:一_j:.f.;. J,;. a二.卦:.:.司;r.:气，:.:.:.:.:.:.画唱唱.f.iI_ ICS 21. 020 K 04 和国国家标准主t.、中华人民GB/T 9414. 2-2012月EC60706-2: 2006 代替GB/T9414.2二1988、GB/T9414.4-1988 第2部分:设计和开发阶段维修性要求与研究维修性Maintainability of equi

2、pment-Part 2 : Maintainability requirements and studies during the design and development phase (IEC 60706-2: 2006 , IDT) 2013-06-01实施20121231发布发布中华人民共和国国家质量监督检验检夜总局中国国家标准化管理委员会年飞斗叫:Fh叫什叫喃地rh13-平MGB/T 9414.2-2012月EC60706-2: 2006 目次IHU11222233334555556888999939990170 1i1i咱i1inLnLnLqd例举择选针方修维及以配分性靠可统系

3、的例数示常配配为究究表分分不研研查性性率作性性程u检修修效工. .修修过及维维失-uuuu性段段段段uu求维维析则UM修阶阶阶阶要川的川口的分准)U件脯义维义发装修H求求性纲段中及障十录录录U文呻定u的定开安维段要要特大阶程具保u设审附附附U用怖和语u则中和和和和阶范性性u性U发un过工计性平性性性引以语略法原期则念计造用废规修修束修证开则的计析设系修十料料料.性出咄术缩方性周总概设制使报性维维约维验和总目设分性联维设喷啧啧围范语般修命修计修ABC言言范规术UU一维寿UUUMUM维川MMMM设UUU8维UMM攻克和前引123456789附附附GB/T 9414.2-2012月EC60706-2

4、: 2006 前言GB/T 9414(维修性已经或计划发布以下部分z第1部分:B应用指南E一-第2部分z设计和开发阶段维修性要求与研究;-一一第3部分z验证和数据的收集、分析与表示z一-第4部分z维修和维护保障计划指南z第5部分z诊断测试。本部分为GB/T9414的第2部分。本部分按照GB/T1. 1-2009给出的规则起草。本部分代替GB/T9414.2-1988(设备维修性导则第二部分z规范与合同中的维修性要求和GB/T 9414. 4-1988. 求出所有LRUi相对频率累加和Fi:Ft二11十12十卡fiA.4.5 第五步对于每一个LRUi，计算Fz-if的值，并用(F-ift0.95

5、对所有LRU在对数正态分布图2 J1H :.JU:L 7JI/. 1 2 A.2中找到相应的ACMTi值。A.4.6 第六步对所有满足Fi一fd095的川，确定rMACMT -.; X ACMTi ACMTg.951gzlt . -z a胃1这里1指的是满足条件(Fatfa09明第一个单元号。A.5 示倒产品被划分为15个于产品。产品要求E=0.037 2/0H =艺以4的取值见表A.1). MACMT=0.060 h/OH ACMT95 =4. 0 h 其遵循0.06 MACMT=一一一一一=1.61 h 0.037 2 ACMT95 4.0 一一一-:1J一一一=2.48MACMT 1.

6、61 ACMT,n 对于具有较小偏离系数的对数正态分布画数(见第一步的注意事盼商E前的关系见表A.10 ACMT,n 可得一一.:，旦=0.78。MACMT 这是图A.2对数正态分布图给出的第2点信息。现在，第二步至第五步都已完成(表A.1中2ACMTi 5列)。从图A.2中我们可以得到子产品1-9所对应的丽互CMT值，从而计算出ACMTi的值(列6、7)。23 GB/T 9414. 2-2012/IEC 60706-2: 2006 对于子产品10-15，第六步为0.06一0.05142 ACMT;,95 = nV.: n v. :V户;.=7.15。每个子产品的ACMTi值可以通过乘各自的儿

7、计算得到(列8、列9的累加和。表A.1给出了计算结果。表A.1维修性分配于子产品水平1 2 3 4 5 6 7 8 9 子产品;10. f; F; 1 ACMT; ACMT; ACMT; ; 103 I: ACMT; 103 F;- 2 f; MACMT 1 10000 0.268 0.268 0.134 0.355 0.57 5. 70 2 8000 0.215 0.483 0.377 0.617 0.99 7.92 3 5000 0.134 0.617 0.551 0.847 1. 36 6.80 4 3000 0.081 0.698 0.659 1. 023 1. 65 4.95 5 2

8、500 0.067 O. 765 0.731 1. 180 1. 90 4. 75 51. 42 6 2500 0.067 0.832 0.600 1. 400 2.25 5.63 7 2500 0.067 0.899 0.865 1. 660 2.67 6.68 8 1 500 0.040 0.939 0.920 2.051 3.30 4.95 9 1000 0.027 0.966 0.954 2.512 4.04 4.04 10 500 0.013 0.979 3.58 11 200 0.005 0.984 1. 43 12 200 0.005 0.989 1. 43 7.15 8.57

9、13 100 0.003 0.992 O. 71 14 100 0.003 0.995 0.71 15 100 0.003 0.998 0.71 注2列5中出现的数值(百分比的形式仅是图A.2的X坐标值的百分之一.24 1. 0 ACMT50 MACMT 0.9 0.8 。.70.6 。.50.4 0.3 1. 5 GB/T 9414.2-2012月EC60706-2 :2006 2.0 2.5 .1 ACMT95) 图A.1 :了二一一=f一丁工一:I ACMT ., MACMT I 3.0 3.5 AM卫LMACMT 25 GB/T 9414. 2-20 12jIEC 60706-2:20

10、06 R丢9/-dll 26 j=9 9.9 9.5 99 98 97 95 90 80 70 60 50 40 30 20 10 5 3 2 1 0.5 0.1 .05 .01 0.355 0.617 0.847 1. 023 1. 18 1. 4 1. 66 2.051 2.512 9 j=8 j4 j= 3 j= 2 j. 1 。O. 78 J旦MT2.48 MACMT 1. 0 固A.2分配到子产品的维修性分配B. 1 维修性分配的基本工作附录B(资料性附录)维修性分配示例GB/T 9414. 2-20 12/IEC 60706-2:2006 一个由K种可替换或可修理的子产品所组成的产

11、品，应满足总特性要求表明的某一维修性要求。如产品的平均有效修理时间MART，根据8.4.5.4，当将MART目标值向各子产品进行分配时，会遇到下列情况za) 情况1二一新设计分配应以各子产品的相对复杂性为根据，在元其他度量单位情况下，子产品的相对复杂性可用失效率表示。于是，对于子产品z:式中zMi 子产品i的MART;ni一子产品i的数量;4 子产品i的失效率。如果产品由K种子产品组成，则式中:M 系统所要求的MARTob) 情况2局部新设计M，_1一nii K Mnii M，=-l:三L一一Knii 产品的K种子产品中，只有CK-l)种子产品属于新设计，其余1种子产品有过去的资料可供使用，这

12、时对于新设计的子产品J:K 1 Mnii -niiMi M , =_i 1 i=l CK -l)njj 式中zj=l+1 ,l+2 ,K; Mj 子产品j的MART;nj一一子产品j的数量F人一子产品j的失败率。c) 情况3一一有参考资料全部K种子产品都有过去的资料可供使用，若子产品i的MART预期值为Mi则zM，l;i M=i=云一一nii 27 GB/T 9414.2-2012月EC60706-2: 2006 式中zM一一所有子产品的平均MART。当M!iM时，符合给定的维修性要求:当MM时，不符合要求，应根据8.4.4的规定，作进一步的改进。注2该维修性分配仅起参考性作用，主要用在一些重

13、要数据上。B.2 举例Mi=0.5;功能层次图见图B.1。a) 情况1(约等于0.27)类似地(约等于0.47)(约等于7.的。b) 情况2根据过去的资料，假设于是图B.1功能层次示意图MA=MJL -, kAnA MA = 0.5 X 2. 73 A . . ， = O. 266 且3X 1. 71 X 1 M = 0.5 X 2. 73 R = _. v_.:. ._ = 0.474 D 3 X O. 48 X 2 Mr = O. 5 X 2. 73 r=_._:._ =7.58 3 X O. 06 X 1 MB=0.5 Mc =1. 0 MA = Mii -MBBnB -Mccnc A

14、MA = (0.5 X 2. 73一0.5X O. 48 X 2 -1 X O. 06 X 1)/1. 71 =0.482 (约等于0.48)。c) 情况3根据过去的资料，假设MA =0.4 28 GB/T 9414.2-2012月EC60706-2 :2006 于是MB =0. 5 Mc =1. 0 M:=MA.hnA + MBBnB + MCcnc nii Mi = (0. 4 X 1. 71 X 1 + 0.5 X O. 48 X 2 + 1. 0 X O. 06 X 1)/2.73 =0. 448 (约等于0.4日。分配过程可用类似表B.l的分配表。表B.1 分配表子产品类型数量失效率

15、A累积失效率n情况1情况2A 1 1. 71 1. 71 0.27、0.48 一B 2 0.48 0.96 0.47 。.5C 1 0.06 0.06 7.6 1. 0 情况30.4 0.5 1. 0 29 GB/T 9414.2-2012月EC60706-2 : 2006 附录C(资料性附录)失效率不为常数的系统可靠性分配以及维修方针选择举例C.1 梅述下面的简单说明性例子显示了对一件产品的维修如何做到优化成本以及考虑操作上的约束条件。该例子可以运用于一个真实的系统上。C.2 系统以一个正在被设计的生产系统中的某部分简单子系统为例。通过方框图的形式，该系统可以被分解为一个电子微型组件，一台电

16、动机以及一个传动和搞合组件。上述组件有如下已知条件(见图C.1): 电子微型组件的可靠性可以用失效率=25 000 FIT(MTBF=40 000 h)的指数分布函数来表示。 电动机可以从供应商A处购买，其产品满足故障时间服从Weibull分布，形状参数卢=5，寿命特性平=5400 h，也可以从供应商B处购买，其产品满足形状参数卢=1. 4，寿命特性=10 000 ho 传动和藕合组件可以从先前产品中获得。该组件的故障时间服从Weibull分布，形状参数=4，寿命特征=5000 h。分配的目的在于决定电动机是从供应商A处购进还是从B处购进，从而进一步决定是否需要采取预防性维修，如果需要的话又该

17、如何维修。该系统每天工作20h，一年工作365d。一旦损坏(不可用)，不仅对工业设备造成破坏，还会导致产量的损失。C. 2.1 符号及估计成本表Bl(A) Bl(B) B5(G&C) Bl(G&C) DC ERC(E) F(E;lY) F(MA;100 OOOH) F(MB; 100 OOOH) F(G&C; 100 OOOH) FC(E) FC(MA;lY) FC(MB;lY) FC(G&C;lY) 30 电动机A的寿命值Bl(2300 h) 电动机B的寿命值Bl(400 h) 传动和藕合组件的寿命值B5(2300 h) 传动和捐合组件的寿命值Bl(l500 h) 失效情况下的损失(2000

18、货币单位(Mu)电子微型组件的预期修理费(400Mu) 电子微型组件每年失效的概率发动机A每100000h预期维修的次数发动机B每100000h预期维修的次数传动和榈合组件每100000 h预期维修的次数电子微型组件每年的失效费用发动机A每年的失效费用发动机B每年的失效费用传动和精合组件每年的失效费用GB/T 9414.2-2012月EC60706-2 : 2006 FC(PM;A;B1;lY) 发动机A每年达到寿命值B1所需的预防性维修成本FC(PM;B;B1;lY) 发动机B每年达到寿命值B1所需的预防性维修成本FC(PM; G&.C;B1;lY)传动和藕合组件每年达到寿命值B1所需的预防

19、性维修成本FC(PM; G&.C;B5;lY)传动和藕合组件每年达到寿命值B5所需的预防性维修戚本MRC(M) 每个发动机的平均修理费(1200 Mu) MRT(E) 电子微型组件的平均修理时间(2h) MSRC(G&C) 传动和藕合组件的平均定期维修费用(1600 Mu) MSRT(G&C) 传动和藕合组件的平均定期维修时间(4h) MSRT(M) 发动机的平均定期维修时间(3h) 注z在系统停下来维修之前，可以配备好备件和工具。MURC(G&C) 传动和藕合理件的平均非定期维修费用(6000Mu) MURT(G&C) 传动和辅合组件的平均非定期维修时间(24h) MURT(M) 发动机的平

20、均非定期维修时间(6h) PF(A;lY) 发动机A在经过预防维修达到寿命值B1的条件节，每年不定期维修的概率PF(B; 1引发动机B在经过预防维修达到寿命值凹的条件下，每年不定期维修的概率PF(GC;Bl;lY) 传动和搞合组件在经过预防维修达到寿命值B1的条件下，每年不定期维修的概率PF(G&C; 85; 1 Y) 传动和藕合组件在经过预防维修达到寿命值町的条件下，每年不定期维PL PM(AlY) PM(B; lY) PM(G&C;Bl; 1 Y) PM(G&C; B5; 1 Y) C.2.2 电子微型钮件惨的概率系统不可用情况F的生产损失(6000 Mu) 发动机A每年预自性堆修的政数发

21、动机B每年预防性维修的次数传动和藕合组件每年达到寿命值Bl所需的顶防性维修次数传动和搞合组件每年达到寿命值B5所需的预防性维修次数假设电子微型组件的失效率为常量25000 FIT(MTBF=40 000 h)。因此，预防性维修是不可能的，唯一的办法是当组件失效的时候再维修。如果有两套备用的印刷电路组件(PWA)，维修时间就能减少。每年维修的预期值为=F(E;lY)=25 000 FITX10 X20X365=0.1825 如果运行的时候电子微型组件失效，工业设备就会损坏。电子微型组件的损失费用为zFC(E)=F(E;lY)X(DC+ERC(E)+MRT(E)XPL)=0.182 5X(2 00

22、0+400+2X6 000) =2628 Mu C.2.3 发动机发动机的失效率不恒定。这可由供应商提供的Weibull分布来建摸，通过MonteCarlo法作分析。一种情况，考虑对发动机进行预防性维修，使其达到寿命值BI0%的预期故障。如果发动机失灵，电子监视系统会让系统停止工作以不损害加工设备。在该简化的例子中，不考虑发动机失效前就更换它所占用的潜在操作时间。另一种情况，认为发动机是不能维修的，只有当它失效的时候才能修理它。GB/T 9414.2-2012月EC60706-2: 2006 C.2.4 从供应商A处购进的发动机从供应商A处购进的发动机和从供应商B处购进的发动机相比，寿命特性值

23、较短，但是形状参数(卢)更高。C. 2. 4.1 从供应商A处购进的发动机一无预防性维修在无预防性维修的情况下，发动机只有在失效的时候才被修理。故障时间可以用Weibull分布描述。根据MonteCarlo分析，100000 h(10年)的平均维修数目为19.68。维修的上极限为23，下极限为17。由此，维修方针戚本可以按以下公式计算zFC(MA;lY)=F(MA;100 000 h)X20X365/100 OOOX(MRC(M)+MURT(M)XPL) =19.68X20X365/100 000X (1 200+6X6 000)=53 443 Mu 注z经过多次维修后，系统的失效率接近一个恒

24、定值，即便此时单独发动机的失效率仍然是非恒定的(叠加的更新过程)囚如果参考失效率为常数的系统制定维修计划，那么有关发动机非恒定失效率的信息就会元效，预防性维修的可能性也元从考虑。C.2.4.2 从供应商A处购进的发动机一为达到寿命值B1所做的预防性维修在这种情况下，发动机工作2300h后会更换。于是，一年内预防性维修次数可由下式计算得到:PM(A;lY)=20X365/2300=3.17 进一步分析，在未达到2300h的时候，发动机失效的概率仅为1%。于是，对于每一个新发动机，其计划外的维修概率可以认为是1%，即预防性更换的数目加1或者说一年内不定期维修的概率为:PM(A;lY)= (PM(A

25、;lY)十l)XO.Ol=0.0417这些发动机的更换时间可忽略不计(一种保守近似)。为达到寿命值B1采用预防维修方针所花费的全部成本为=FC(PM) ;A;B1 ;lY)=PM(A;lY) XMRC(M)十PF(A;lY)X (MRC(M)+MURT(M) XPL) =3.17X1 200+0.041 7X (1 200十6X6000)=5 355 Mu C.2.5 从供应商B处购进的发动机从供应商B处购进的发动机和从供应商A处购进的发动机相比，寿命特性值较长，但是形状参数较低。C.2.5.1 从供应商B处购进的发动机一无预防性维修在元预防性维修的情况下，发动机只有在失效的时候才被修理。故障

26、时间可以用Weibull分布描述。根据MonteCarlo分析，100000h(10年的平均维修数目为11。维修的上极限为17，下极限为6.由此，维修方针成本可以按以下公式计算=FC(MB;lY)=F(MB;100 000 h)X20X365/100 OOOX(MRC(M)十MRT(M)XPL)=l1X20X365/100 OOOX (1 200+6X6 000)=29 872 Mu C.2.5.2 从供应商B处购进的发动机一为达到寿命值B1所傲的预防性维修在这种情况下，发动机工作400h后会更换。于是，一年内预防性维修次数可由下式计算得到zPM(B;lY) =20X 365/400=18.2

27、5 进一步分析，在未达到400h的时候，发动机失效的概率仅为1%。于是，对于每一个新发动机，其计划外的维修概率可以认为是1%，即预防性更换的数目加1或者说一年内不定期维修的概率为zGB/T 9414.2-2012月EC60706-2 : 2006 PM(B;lY) =(PM(B;lY)十1)XO. 01=0.192 5 这些发动机的更换时间可忽略不计(一种保守近似。为达到生命值B1采用预防性维修方针所花费的全部成本为zFC(PM) ;B;B1 ;lY)=PM(B;lY) XMRC(M)+PF(B;lY) X (MRC(M)+MURT(M) XPL) =18. 25X1 200+0.192 5X

28、 (1 200+6X6 000)=29 061 Mu C.2.6 选择发动机供应商和维修程序预期成本如下:从供应商A购进的发动机一一元预防性维修53443 Mu 从供应商A购进的发动机预防性维修5355 Mu 从供应商B购进的发动机一一元预防性维修29872 Mu 从供应商B购进的发动机一一预防性维修29061 Mu 可以看出，从供应商A中购进，并进行预防性维修发动机成本最低，即便该发动机的寿命特性和MTTF都最低。C.3 传动和辑合组件传动和藕合组件用于先前的产品，所以存在一些维修数据。传动和精合组件的失效时间可以用Weibull分布建模，形状参数卢=4，寿命特性值1=5000 ho 传动和

29、藕合组件失效的情况下，传动和藕合组件经常会被损坏。于是，其不定期维修成本(修护成本比定期维修成本高。C. 3.1 传动和辑合组件一无预防性维修在元预防性维修的情况下，传动和藕合组件只有在失效的时候才被修理。故障时间可以用Weibull分布描述。根据MonteCarlo分析，100000 h(10a)的平均维修数目为21.520维修的上极限为26，下极限为18。由此，维修方针成本可以按以下公式计算zFC(G&C; 1 Y) =F(G&C; 100000 h) X20X 365/100 OOOX (MURC(G&C) +MURT(G&C) XPL) =21. 52X20X365/100 OOOX

30、(6000十24X6000)=235 644 Mu C.3.2 传动和辑合组件一为达到寿命值B5所做的预防性维修在这种情况下，传动和藕合组件工作2300h后会更换。于是，一年内预防性维修次数可由下式计算得到zPM(G&C;B5;lY)=20X365/2300=3.17 进一步分析，在未达到2300h的时候，传动和搞合组件失效的概率仅为5%。于是，对于每一次维修，其计划外的传动和捐合组件维修概率可以认为是5%，即预防性更换的数目加1或者说一年内不定期维修的概率为zPM(G&C;B5 ;1 Y)= (PM(G&C; 1Y)+1) XO. 05=0. 208 5 这些传动和藕合组件的更换时间可忽略不

31、计(一种保守近似)。为达到生命值B5采用预防维修方针所花费的全部成本为zFC( (PM) ;G&.C;B5; 1 Y) = PM(G&C;B5; 1 Y) X MSRC(G&C)十PF(G&.C;B5;1Y) X (MURC(G&C)+MURT(G&C) XPL) =3.17X 1600十0.2085X(6 000+24X6 000)=36 347 Mu 33 GB/T 9414.2-2012月EC60706-2: 2006 C.3.3 传动和藕合组件一为达到寿命值B1所做的预防性维修在这种情况下，传动和藕合组件工作1500 h后会更换。于是，一年内预防性维修次数可由下式计算得到2PM(G&.

32、C;B1;lY)=20X365/1 500=4.8667 进一步分析，在未达到1500 h的时候，传动和藕合组件失效的概率仅为1%。于是，对于每一次维修，其计划外的传动和糯合组件维修概率可以认为是1%.即预防性更换的数目加1或者说一年内不定期维修的概率为zPM(G&.C;B1; 1Y) =(PM(G&C;lY)+D XO. 01=0. 058 67 这些传动和搞合组件的更换时间可忽略不计(一种保守近似)。为达到生命值B1采用预防维修方针所花费的全部戚本为zFC(PM) ;G&C;B1;lY)=PM(G&C;B1 ;lY) XMSRC(G&C)+PF(G&C;lY) X (MURC( G&C)

33、+ MURT( G&C) X PL) =4.866 7X1 600十0.05867X(6 000+24X6 000)=16587 Mu C.3.4 为传动和辑合组件选择维修程序几种比较的成本如下z传动和藕合组件一元预防性维修235 644 Mu 传动和捐合组件一为达到寿命值B5所做的预防性维修36 347 Mu 传动和捐合组件一为达到寿命值B1所做的预防性维修16 587 Mu 显而易见，应使传动和藕合组件的寿命值达到B1.且需要提供预防性维修。C.4 结论系统的设计阶段，在评估所选组件的维修费用以及维修方针的制定上都可以节省开支。上述例子的花费如表C.1所示。表C.1费用对照表为达到生命值B

34、l为达到生命值B5每年的费用/Mu元预防性维修/Mu所傲的预防性维修/Mu所傲的预防性维修/Mu电子微型组件2628 发动机A53443 5355 发动机B29872 29061 传动和搞合组件235 644 16587 36347 花费最大的解决方案是没有预防性维修的发动机B以及没有预防性维修的传动和搞合组件一一加起来总共268144 Mu. 如果仅仅考虑恒定的风险因素(MTTF/MTBF) .这种解决方案或许可以被采纳。花费最少的解决方案是具有预防性维修的发动机A以及具有预防性维修的传动和藕合组件-一一加起来总共24570Mu. 通过分析系统，考虑非常量失效率每年可以节省243574Mu.

35、 34 GB/T 9414.2-2012月EC60706-2: 2006 / / Weibull / Data 1 / MotorA / , Data2 MotorB / 11 一一-一一-, 1/ Data3 / Gear and coupling . . , , Data4 :V , , Electronics .) - -, / / , y I T/TI , , u , /11 yj 99.90 10.00 5.00 90.00 50.00 (H)kha-A目=uaD1. 00 100000.00 10000.00 时间1 000.00 p=O 1Jl = 5 400. 000 0 p=

36、O 1J2 = 10 000.000 0 p=。可IJ=5 000.000 0 l =5. 0000 品=1.4000 冉=4.0000A二1.0000 100.00 =0 1J4 = 4. 000 OE十4系统中元件的Weibull分布固C.1OONdzoho国N户ONlN.主gH阁。华人民共和国家标准第2部分=设计和开发阶段维修性要求与研究GB/T 9414. 2-2012/IEC 60706-2 :2006 国申维修性 中国标准出版社出版发行北京市朝阳区和平里西街甲2号(100013)北京市西城区三里河北街16号(100045)网址总编室:(010)64275323发行中心:(010)51780235读者服务部:(010)68523946中国标准出版社秦皇岛印刷厂印刷各地新华书店经销替印张2.5字数71千字2013年5月第一次印刷开本880X12301/16 2013年5月第一版，每书号:155066. 1 -46885定价36.00元如有印装差错由本社发行中心调换版权专有侵权必究举报电话:(010)68510107GB/T 9414.2-2012 打印H期:2013年6月5f3F002A