現(xiàn)代設(shè)備管理TPM方法

1、1234 5 678910公司TPM委員會(huì)工廠TPM委員會(huì)部門TPM委員會(huì) TPM小組 公司TPM經(jīng)理 TPM競賽優(yōu)勝者 TPM協(xié)調(diào)人 TPM顧問小組提交報(bào)告提交報(bào)告培訓(xùn)、支持提交報(bào)告提交報(bào)告11121314151617181920212223 24 252627282930313233343536373839404142434445一、設(shè)備的可靠性評價(jià)參數(shù)一、設(shè)備的可靠性評價(jià)參數(shù)1.可靠度 可靠度是零部件、設(shè)備或系統(tǒng)在規(guī)定使用條件下、在規(guī)定時(shí)間間隔內(nèi)完成規(guī)定功能的概率。 如果用隨機(jī)變量來表示設(shè)備從開始工作到發(fā)生故障(或失效)的連續(xù)工作時(shí)間，用t 表示任意時(shí)刻，則設(shè)備在該時(shí)刻的可靠度R(t)為

2、隨機(jī)變量大于時(shí)間t的概率，即( )()(11)R tp Tt46如果，一批設(shè)備有個(gè)，從開始工作到t 時(shí)刻內(nèi)，有n(t)個(gè)發(fā)生故障(或失效)，則當(dāng)足夠大時(shí)，設(shè)備在該時(shí)刻的可靠度可以近似地用它的不發(fā)生故障(或失效)的概率表示，即 (1-2) 典型的可靠性曲線如圖1-1(a)所示。R tNn tN( )( )47圖1-1 典型的可靠度(a)、故障密度函數(shù)(b)、故障率(c)曲線 48例例1 1 假設(shè)有220臺內(nèi)燃機(jī)，工作到500h時(shí)有20臺發(fā)生故障，工作到1000h時(shí)，總共有106臺發(fā)生故障,求這批內(nèi)燃機(jī)在500H及1000H的近似可靠度。解：500H的近似可靠度為 1000H的近似可靠度為：RNn

3、N()().500500220202209091%RNnN()().100010002201062205182%49可以看出，設(shè)備的可靠度是時(shí)間的函數(shù)，隨著時(shí)間的增長，設(shè)備的可靠度越來越低，最后可靠度為零。 因此，可靠度是一個(gè)介于1與0之間的函數(shù)，即 01Rt()50 之所以用概率這一尺度來衡量設(shè)備完成規(guī)定功能的能力，是因?yàn)樵O(shè)備在規(guī)定使用條件下和規(guī)定的時(shí)間間隔內(nèi)有可能失效或出現(xiàn)故障，也有可能不失效或不出現(xiàn)故障。 顯然，設(shè)備完成規(guī)定功能這種事件，是一種隨機(jī)事件。因此在研究可靠性問題時(shí)，用完成規(guī)定功能的概率來表示設(shè)備的可靠性。512.故障概率密度函數(shù) 與可靠度對應(yīng)的有不可靠度F(t)，即 (1-3

4、) 或 (1-4) 對不可靠度F(t)求導(dǎo),可得故障概率密度函數(shù)f(t):(1-5)F tR t( )( ) 1R tn tN( )( )f tdF tdtdR tdt( )( )( )52 由上式(1-5)可得 (1-6) 這樣，在實(shí)際中，可靠度是由下式求得 (1-7) 典型的故障概率密度曲線如圖1-1(b)所示。F tf t dtt( )( ) 0R tF tf t dtt( )( )( ) 11053 常見的故障概率密度函數(shù)有: 1)指數(shù)型分布 2)正態(tài)型分布 3)對數(shù)正態(tài)型分布 若已知故障概率密度函數(shù)及相應(yīng)的參數(shù)，即可求出任一時(shí)間的可靠度。 54 3.故障率 故障率(t)又稱為失效率，

5、是指設(shè)備工作到某一時(shí)刻時(shí)，在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障或失效的概率。 假設(shè)有設(shè)備N臺，工作到t時(shí)刻有n(t)臺發(fā)生故障，工作到t+t時(shí)刻有n(t+t)發(fā)生故障，則故障率(t)就是設(shè)備在t時(shí)間內(nèi)發(fā)生故障的概率，即： 典型的故障率曲線如圖1-1(c)所示。( )()( )( )tn ttn tNn tt55 例2 有100臺內(nèi)燃機(jī)，在第50H內(nèi)都沒有發(fā)生故障，在051H內(nèi)有一臺發(fā)生故障， 5152H內(nèi)有3臺發(fā)生故障，求內(nèi)燃機(jī)在51H及52H時(shí)的故障率。 解： 內(nèi)燃機(jī)在51H時(shí)的故障率為： 內(nèi)燃機(jī)在52H時(shí)的故障率為：( )()( )( )51 n ttn tN n ttnnn( )()() ()51501

6、005051 501 0100 0 51 500011()(). ( / )H4 1100 1 52 5100303 1()().( / )H( )()( )( )52 nttntN nttnnn( )( )( ) ()52511005152 5156 4.壽命特征 設(shè)備的可靠性也可采用壽命特征來衡量。所謂設(shè)備壽命是指設(shè)備工作到規(guī)定狀態(tài)的工作期限。內(nèi)燃機(jī)常用平均壽命、使用壽命與可靠壽命等指標(biāo)。 4.1 平均壽命E 平均壽命是指設(shè)備的平均故障間隔MTBF(Mean Time Between Failures)，或平均無故障時(shí)間。設(shè)有N個(gè)設(shè)備，工作到t1時(shí)刻有n1個(gè)發(fā)生故障，工作到ti時(shí)刻有ni個(gè)

7、發(fā)生故障，共有m組，則平均壽命E為：(1-9)ENt niiim1157 例3 調(diào)查某內(nèi)燃機(jī)110臺的故障情況，所得到的數(shù)據(jù)如表1-1所示，求這種內(nèi)燃機(jī)的平均壽命E。表1-1、某內(nèi)燃機(jī)110臺發(fā)生故障情況調(diào)查表58解： 該種內(nèi)燃機(jī)的平均壽命為：ENt niiim11 1110205660528100537140523 18059220552605 13005 11205501101096()H594.2 使用壽命 使用壽命，也稱為有效壽命，是設(shè)備處于最佳狀態(tài)的工作時(shí)間的長短。在這個(gè)時(shí)間中，故障率最低，所發(fā)生的故障是偶然性的故障4.3 可靠壽命 可靠壽命是指設(shè)備的可靠度下降到規(guī)定可靠度時(shí)，即R(

8、tR)R時(shí)已工作的時(shí)間tR。常用的可靠壽命有二種指標(biāo)：中位壽命、特征壽命。 60(1)中位壽命：可靠度下降到R=50%時(shí)的可靠壽命稱為中位壽命，以 t0.5 來表示，即 (2)特征壽命：可靠度下降到R=e-1 =0.368時(shí)的可靠壽命稱為特征壽命，以表示，即R t (). 0 550%te 1R te().1368%615.維修度 維修度是度量維修性的定量指標(biāo)，是指設(shè)備在規(guī)定條件下進(jìn)行維修時(shí)，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)完成維修的概率，以 M(t) 表示。 如果用隨機(jī)變量 T 表示設(shè)備完成維修實(shí)際所需的時(shí)間，用 t 表示任意時(shí)刻，則設(shè)備在該時(shí)刻的維修度 M(t)為隨機(jī)變量 T 小于或等于 t 的概率:(1-1

9、0)M tp Tt( )()62 維修度M(t) 可由維修密度m(t)求得： 在實(shí)際中，常用平均維修時(shí)間MMTR(Mean Time to Repair)來代替維修度，它是指在一個(gè)給定時(shí)間內(nèi)，全部故障維修時(shí)間之和除以維修工作的次數(shù)，即： (1-12)式中：n統(tǒng)計(jì)修理次數(shù)；ti每一次維修時(shí)間。Mtm t d tt( )( )0M T T Rtnini163當(dāng)修理時(shí)間服從指數(shù)分布時(shí)，MMTR也可由下式求出式中： 第i個(gè)需修件的故障率； ti 第個(gè)i需修復(fù)件的平均修理時(shí)間； n 需修復(fù)件數(shù)11niiiniitMT T Ri64 例4 柴油機(jī)某部件由三個(gè)零件組成，它們的故障率與平均修理時(shí)間服從指數(shù)分布

10、，具體數(shù)值為：第一個(gè)零件：第二個(gè)零件第三個(gè)零件：求平均維修時(shí)間MTTR。解： 根據(jù)式(1-13)可得：1100011.,t22000205.,.t3300021.,tMTTRttt1 1223 31230 00110 002050 00210 0010 0020 00208.656、有效度 有效度是指設(shè)備維持其功能處于正常狀態(tài)的概率，是可靠度與維修度的綜合表現(xiàn)，通常以A(t)來表示。 設(shè)某設(shè)備的使用時(shí)間為t0，維修所容許的時(shí)間為tm(它遠(yuǎn)小于t0)，則該設(shè)備的有效度、可靠度、維修度分別為A(t)、R(t0)和 M(tm)，它們之間的關(guān)系為 (1-14)A tR tR tM tm( )( )(

11、)()00166 圖 1-2 有效度與可靠度、維修度的關(guān)系 由圖1-2可見，要得到高的有效度A(t)，可以通過提高可靠度R(t)或者提高維修度M(t)得到。67 即使可靠度R(t)很低，如果提高維修度M(t)也可以提高所需的有效度A(t)。不過，如果可靠度R(t)很低，就會(huì)經(jīng)常發(fā)生故障，從而增加了維修費(fèi)用。 而隨著可靠度R(t)的提高，雖然維修費(fèi)用可以降低，卻導(dǎo)致采購費(fèi)用增加。68二、二、 可靠性參數(shù)間的關(guān)系可靠性參數(shù)間的關(guān)系 可靠度R(t)、故障密度函數(shù)f(t)以及故障率(t)的形態(tài)共有三種，如圖1-3所示： 圖1-3 可靠度、故障密度、故障率的關(guān)系 (a)遞減型 (b)恒定型 (c)遞增型

12、 691)遞減型故障率DFR(Decreasing Failure Rate) 遞減型是在開始時(shí)故障率高，這是因?yàn)橐恍┝慵_始時(shí)容易出故障，隨著時(shí)間的增加，故障逐漸減少，如圖1-3(a)；2)恒定型故障率CFR(Constant Failure Rate) 恒定型故障發(fā)生形式是隨機(jī)的，故障率是常數(shù)，這是可靠性的最基本型式，如圖1-3(b)；3)遞增型故障率IFR(Increasing Failure Rate) 遞增型是故障率隨時(shí)間的增加而逐漸上升，如圖1-3(c)。70綜合圖1-3的三種形式，可得圖1-4的故障率曲線。 圖1-4 典型的故障率曲線 I早期故障期 II偶然故障期 III耗損故障

13、期71 指數(shù)分布是屬恒定型故障率CFR的概率分布，故障發(fā)生形式是隨機(jī)的，故障率是常數(shù)。 故障概率密度函數(shù)f(t)為: f tet( ) (2-1)72 圖2-1 指數(shù)分布的函數(shù) （a）故障密度曲線 （b）可靠度函數(shù)曲線 （c）故障率曲線ftR tt( ),( ),( )指數(shù)分布可靠性參數(shù)的關(guān)系如圖2-1所示。73 1)可靠度R 2)平均壽命E(2-3)RtFtf t dte dt etttt()()() 11100001()tttEtf t dtt e dt743)中位壽命t0.5 令可靠度R=0.5，根據(jù)式(2-2) 兩邊取對數(shù)，得： (2-4)4)特征壽命 令可靠度R=e-1 ，根據(jù)式(2-2)得：兩邊取對數(shù)，得： (2-5)tE0505 0693107.ln .eet1tte10 3581.75 有某型增壓器處于使用壽命期中工作，根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)知道，其壽命服