现代化的生产和发展越来越依赖于由高度机械化和自动化的产业持续运作所创造的财富。这些无不取决于设备的完好无损。
当设备发生故障时，不仅物质财富遭到破坏，生产被迫中断，甚至连人员的生命也会受到威胁。在工业史上，由于设备故障造成的灾难和环境事故频频发生。例如，1995年宝钢高炉4•21事件，美国阿莫科•卡迪斯号油轮原油泄漏事故，挑战者号航天飞机爆炸事故，前苏联的切尔诺贝利核电站事故，印度博帕尔市农药厂毒气泄漏事故，墨西哥阿尔法市仓库石油气爆炸事故等。因此，了解这些故障发生的过程以及如何对其进行控制，实际上正迅速成为首要考虑的问题。尤其是当我们已开始认识到，有些故障恰恰是由于为预防故障而采取的措施所造成的。
一 维修技术的发展
(一) 日新月异的维修领域
在过去的50年中，维修一直在不断变革，也许比任何其他管理学科的变革都要大。这种变革是因为需要维护的有形资产(设施、设备和建筑物)的数量和种类大为增加，也是由于设计更为复杂、维修技术推陈出新以及对维修体制和维修职责的观点不断更新的结果。
维修还要与不断变化的期望值相适应，这些期望值包括对设备故障对安全性和环境的影响程度的深入认识、对维修和产品质量之间的关联的深入认识，以及为获得较高的设备可用度并要控制成本所带来的不断增加的压力。
这种变革对所有生产行业中的观念和技能都进行着严格的考验，与工程人员和管理人员一样，维修人员不得不彻底更新思维方式和行为方式。与此同时，无论怎么使维修系统计算机化，其局限性正变得日益明显。
面对这种蜂拥而至的变化，各国的维修管理人员都正在试图寻求一种新的维修方法，他们要避免总是与重大变革相伴的起步错误和误入歧途。为此，他们要寻求一种战略性框架系统，该框架系统将新的发展结果并入一种相关的模型中，这样他们就能对新的发展结果加以合理评估，并且采用其中对自己和公司最有价值的那一部分。
因此，自六十年代以来，经过三十多年的不断发展和完善，以可靠性为中心的现代维修技术(Reliability-Centered Maintenance Technology)发展起来了，简称RCM。
维修技术演变的三个阶段：
1 第一阶段：
一直延续到第二次世界大战，当时工业机械化程度不高，因此停机时间无足轻重。这意味着，在大多数维修管理人员的头脑里，预防设备的故障并非头等大事。同时大部分设备都比较简单，而且其中大多数的设计余量很大，这就使设备比较可靠且易于修复。因此除了简单的清洁、维护和润滑等日常检修工作外，不需要进行什么系统的维修，对工人技能的要求也比今天要低。
2 第二阶段：
第二次世界大战期间，情况发生了明显的变化。战争带来的压力增加了对各种物品的需求，而产业劳动力却锐减，这导致了机械化程度的提高。到了50年代，所有各种设备的数量都更多且更复杂，生产开始依赖于这些设备。
随着这种依赖性的增长，停机时间就成为很突出的问题。这使人们想到可能并且应该预防设备故障，进而形成了预防性维修的概念。在60年代，预防性维修主要表现为对设备进行定期大修。
与其它运行费用相比，维修费用也开始急剧增加，这使维修计划与控制系统应运而生。这种系统在很大程度上使维修得到了控制，而且目前仍是维修实践中的既定组成部分。
固定资产占用的资本数量以及该资本成本的急剧增长，促使人们开始寻求最大限度地延长资产寿命的方法。
3 第三阶段：
自70年代中叶，工业领域的变革进程异常迅猛，变革可分为新期望值、新的故障观点和新的研究与技术：
A 维修期望值演变的三个阶段：
第三阶段 l更高的设备可用度和可靠性； l更高的安全性； | ||
第二阶段 l更高的设备可用度； | l更高的产品质量； l对环境无危害； | |
第一阶段 l故障时就修换。 | l更长的设备寿命； l更低的成本。 | l更长的设备寿命； l更高的成本效益。 |
图1 维修期望值的增长
B 故障观点演变的三个阶段：
图2 故障观点演变的三个阶段
C 维修技术演变的三个阶段：
第三阶段 l状态监测 l可靠性和维修性设计 l危害分析 | ||
第二阶段 l定期大修 | l体积小、速度快的计算机 l故障模式和影响分析 | |
第一阶段 l定期大修 | l工作的计划和控制系统 l体积大、速度慢的计算机 | l专家系统 l技能的多重化及合作 |
图3 维修技术的变化
新的维修观念和技术迅速发展。过去十五年来数以百计，现在几乎每周都有一些新东西问世。
图3表明强调大修和保障系统的经典思想演变成包括各种不同领域里的多种新研究的过程。新的研究包括：
l决策支持手段，如危害度分析，故障模式及影响分析，以及专家系统；
l新的维修技术，如状态监测；
l更加注重设备的可靠性和可维修性设计；
l组织中的主要方法朝参与、合作、灵活的方向转变。
今天的维修人员所面临的主要挑战，不仅是学习这些新技术，而且要能决定在本公司内部哪些值得做，哪些不值得做。如果我们做出了正确的选择，就能够改善设备的性能且同时控制住、甚至降低维修费用。如果选择是错误的，就会产生新的问题，同时现有的问题只能更加严重。
维修管理人员所面临的挑战：
归纳起来，现代维修管理人员所面临的挑战可归结为下列几点：
l选择最合适的技术；
l研究每种故障过程；
l以满足设备拥有者、使用者和全社会的期望值为目的；
l经济效益最佳和最持久的形式；
l所有相关人员的合作和积极支持。
(二) 维修的含义
从工程的观点来看，管理任何设备有两个环节，必须进行维护，而且还需经常对设备进行改进。即维护与改进。
维护也就是维持现有的状态。这说明维修意味着维持某些东西。另一方面，“改进”某些东西意味着以某种方式改变它。维护和改进之间有着较为深刻的内涵。
当我们打算维护某种设备时，我们希望的维持“现有状态”必须是设备保持实现其设计功能的那种状态，但是维修也只能实现部件固有性能(或固有可靠性)，而无法提高它。
大多数设备原本能够实现规定的性能¾¾不会有什么问题。然而少数设备开始时就无法实现其规定的性能¾¾必须对设备进行改进以使其实现规定的性能，或者降低我们的期望值。
维修就是一种用于确定为确保任一设备在现行使用环境下保持实现其设计功能状态所必须的活动的方法。
(三) 现代维修技术的7个基本问题
1 在现行的使用环境下，设备的功能及相关的性能标准是什么？(功能和性能标准)
2 什么情况下设备无法实现其功能？(功能故障)
3 引起各功能故障的原因是什么？(故障模式)
4 各故障发生时，会出现什么情况？(故障影响)
5 什么情况下各故障至关重要？(故障后果)
6 做什么工作才能预防各故障？(预防维修工作)
7 找不到适当的预防性工作应怎么办？(暂定工作)
二 功能与故障
(一)功能和性能的标准
1 功能的类型：
★主要功能；
★次要功能；
★保护功能；
★冗余功能。
(1)主要功能
投入运行的每一设备都要完成一种或几种特定的功能。这就是我们所知道的主要功能。这也是设备存在的根本原因，同时也是为设备制定维修大纲的人员所感兴趣的。所以，应该认真仔细、尽可能准确地对这些功能进行定义。
主要功能通常由设备的名称而定。
(2)次要功能
除了主要功能外，几乎每一设备还有许多次要功能。这些次要功能通常不象主要功能那样明显，但其故障仍然会带来严重的后果，有时比主要功能所引起的故障更严重。这意味着对这些功能进行维护常常会象维护主要功能那样耗费一样多的时间和精力。因此，必须对这些次要功能做出清楚的解释。
典型的次要功能包括：
l密封作用：主要功能是输送各种物质(尤其是液体)的装置，还都必须有密封作用。这些装置常包括各种泵、管路、滑槽、漏斗和空气动力及液压系统。为了保证不忽略有关的故障(泄漏或溢出)，除了主要功能外，还应列举次要功能。
l支撑作用：许多设备有一结构性的次要功能。例如墙。
l外观：许多部件的外观有着特殊的次要功能。如油漆防腐(主要功能)¬¾®安全标志(次要功能)。
l卫生：在食品和医药业中表现比较突出。
l仪表：固定的仪表是次要功能的重要组成部分。它们可显示象压力、温度、速度、流速、液位这些变量以特定比例来反映实际情况。
l对于一个设备，有多达20种次要功能是可能的。通常，设备越复杂，其功能也就越多。
(3)保护装置
随着设备向复杂化方向发展，它发生故障方式的数量也呈指数增长。这导致故障后果的种类和严重性相应在增长。
为设法消除(或至少降低)故障后果，大量采用了自动保护装置，其作用方式如下：
l吸引操作者对不正常状态的注意力(对故障影响起反应的警告灯和警报器，故障影响由多种限位开关、负载盒、过载或超速装置、振动或接近传感器，温度或压力等传感器来监测)；
l一旦发生故障，则设备停止运行(这些装置也对故障影响起反应，采用相同的传感器而且常与警报器的电路相同，只是设置不同而已)；
l消除或缓解由于故障而产生的不正常状态，否则它会引起更为严重的损害(消防设备、安全阀、安全膜、防爆膜、紧急医疗设备)；
l接替已失效的功能(各种备用设备，冗余结构元件)；
l防止重要位置上出现危险情况(起“卫兵”的作用)；
有时，这些装置的目的是防止人员受到伤害，有时是防止设备故障，常常是兼而有之。有时它们的功能是很明显的，有时功能却是隐蔽性的。
保护装置能保证被保护功能的故障后果比不保护时其后果的严重性程度要低得多。因此，保护装置的存在常常意味着被保护功能的维修需求远非无保护装置时的维修需求那样严格。
保护装置特别是非故障自动防护的保护装置的维修有两个基本点：
l对保护装置的日常维护，比对被保护设备的日常维护要更加留意。
l不考虑保护装置的维修需求，就不可能合理地考虑被保护装置的维修需求。
然而，只有理解了保护装置的功能，才有可能考虑其维修需求。因此，当列出设备的功能时，亦必须列出所有保护装置的功能。
关于保护装置最重要的一点是描述其功能的方式。大多数保护装置处于异常状态(当有故障发生时才作用)。因此，为避免造成错误印象，正确地描述这些装置是很重要的。
(4)冗余功能
有时遇到的有些设备或部件是完全多余的。这种事情常发生在几年内一直在对设备进行技术改造、或者新设备的技术规范提得过高时(当然上述论点不适用于由于安全原因所加装的冗余部件，但适用于在使用范围内根本无用途的设备)。
2 性能标准
对设备无法完成其设计功能的状态，或者说，在设备故障部位进行预测、预防、修复，维修保证了设备继续实现它们的设计功能。
故障可以被定义为设备无法满足期望的性能标准。这就意味着定义故障所用的标准形成了整个其余维修决策过程的基础。因此，对性能标准要做清楚的定义，并尽可能对其进行量化。此问题是复杂的，因为每一种功能有不止一个性能标准，如下所述。
(1)固有可靠性与期望性能的比较
与每个功能相关的两种性能标准是期望性能(我们希望它能达到的)和与功能相关的设备的固有可靠性或内在能力(设备能够达到的)。关于后者，现代维修技术认为：
l任何设备的固有可靠性是设计和制造时赋予的；
l维修不可能把可靠性提高到固有可靠性的水平之上，如图4所示。
换句话讲，如果我们所希望的每一设备所能达到的性能是在固有能力的范围之内，那么维修便有助于达到期望的性能。大多数设备技术条件的拟定、设计、制造是适当的，因此制定保证设备保持达到期望性能的维修大纲常常是可能的。或者说，这样的设备是可维修的。如图5所示。
图4 维修能达到的目的 图5 可维修的情况
另一方面，如果期望性能超过了内在能力，那么维修是无法达到期望性能的。或者说，从长远的观点看，这样的设备是不可维修的。
期望设备达到的与设备所能达到的之间的差别正是维修人员与生产人员争论的核心所在。例如，因为期望性能超过了内在能力所带来的许多严重的可靠性问题是令人十分震惊的(尤其是影响产品质量的问题)。然而，生产人员还常常匆忙下结论“维护设备的方式必定是错误的”，而维修人员则指责使用设备者是不顾设备的“死活”。
这种事情的发生是因为使用人员往往只考虑他们想让设备干什么，而维修人员只重视设备能干什么。两者都是不正确的，他们从两个不同的观点简单地考虑了问题。
(2)应列举哪一个性能标准
可以从每一设备投入使用时要执行特定的一个或几个功能这一事实找到答案¾¾因为人们想让设备做得那种事情。因此，从整个单位观点来看，期望性能是出发点，因为这是需要设备的首要原因。即当列举设备的功能和性能标准时，在要规定我们想要部件其现有的使用范围内，做到什么。
当记录功能和性能标准时应列出期望性能(希望设备达到的)。
(3)其它性能标准
★产品质量；
★环境标准。
(二) 功能故障
1 故障的定义
功能故障被定义为任何设备不能满足期望的性能标准。
2 故障和性能标准
不同的人员对发生故障的标准是不一样的。
例如，对于一个液压系统：
因此，性能标准应该由工程人员和使用人员合作制定。
(三) 故障模式
l 对每一设备安排维修的级别，不是在设备作为一个整体的级别上，也不是在任何部件的级别上，而是在每一故障模式的级别上。因此，在我们着手研究一个管理设备维修的系统之前，需要搞清楚其故障模式是(或可能是)什么？
l 通过设计的改变可消除一种故障模式，通过提高人员的训练水平和改进工艺规程可能消除另一种故障模式。因此，并非所有的故障模式都由定期维修来处理。
(四) 故障影响
l故障发生的迹象(如果有)；
l在什么情况下，故障会危及安全和破坏环境；
l在什么情况下，故障会影响生产和使用；
l故障造成的有形损耗(如果有)；
l排除故障必须要做的工作。
三 故障后果
故障的后果有四种类型：
★隐蔽性故障后果；
★安全性和环境性后果；
★使用性后果；
★非使用性后果。
(一) 隐蔽性故障后果
几乎所有的设备都具有一种以上功能，甚至是几十种。其中大部分失效时，故障已发生这一事实，很容易被看出来。这类故障被认为是明显性故障。因为当故障发生时，终究会被发现。然而有些故障发生时，没人知道部件已处于故障状态，除非还发生了其它故障。这种故障本身没有直接后果，但它们使设备使用部门容易受到其它具有严重的、甚至是灾难性的故障后果的影响(这种故障中的大多数与不具有失效保险能力的保护装置有关)。即隐蔽性故障的后果是增加了多重故障的风险度。
隐蔽性功能维修大纲的主要目的是防止多重故障或至少降低相关多重故障的风险度，因此，付出多大的努力来预防隐蔽性故障取决于多重故障的后果。
现代维修技术的长处还在于它能处理隐蔽性故障的方式。首先，确定隐蔽性故障，其次根据重要程序进行排列，最后采用一种简单易懂的、切实可行的、有条理的方法来排除隐蔽性故障。
1 对隐蔽性故障处理所需要做的工作：
l判别隐蔽性故障
l针对可能发生的隐蔽性故障模式设置适当的保护装置
2 保护装置的作用：
l提醒操作者注意异常情况；
l万一发生故障，使设备停机；
l消除或减缓故障后的不正常状态，否则可能带来更为严重的损害；
l替代已失效的功能；
l防止危险情况出现。
3 隐蔽功能的性能标准是：为把相关的多重故障风险降低到可接受的水平上所需的可用度。
4 降低多重故障的方法：
A 降低被保护功能的故障的概率
l实施某种预防维修；
l改变被保护功能的运行方式；
l改变被保护功能的设计。
B 提高保护装置的可用度
l实施某种预防性维修；
l定期检查保护装置，看其是否已发生故障；
l对保护功能进行改进。
(二) 安全性和环境性后果
现代维修技术最强调的是安全第一。
l在生产活动中，出现人员伤亡是完全不能接受的；
l与安全性有关事故的风险度往往比具有使用性后果事故的风险大得多。
对有安全性或环境性后果的故障模式，只有预防性工作能把故障后果的风险度降低到一个可接受的水平，这种预防性工作才值得做。
即使不能完全排除故障，也应把这两类故障带来的风险度真正降低到非常低的水平，这是现代维修技术的一条基本原则。
(三) 使用性后果
1 影响使用的方式
★总产量；
★产品质量；
★售后服务；
★除直接维修费用以外的运行费用。
2 预防使用性故障
具有使用性后果的任何故障的所有经济性影响取决于两个因素：
l每次发生故障所耗费的经费量，以它对产量、质量、服务和运行费用的影响加上排除故障所花费的经费表示
l故障发生的频度
对于具有使用性后果的故障模式，如果在一段时间内预防工作所耗费的经费少于使用性后果所造成的费用加上排除所要预防的故障的费用，那么预防维修就是值得做的。
如果无法找到预防工作，而且故障后果仍然是不可接受的，为了降低总费用，可能需要改变设备的设计(或改变工艺流程)，方法为：
l如果不能完全排除故障，就要降低它的发生频度；
l降低或消除故障后果；
l使预防工作具有较好的经济效果。
在开始时，只有在确定是否有可能按现有设备的当前格局获得期望性能后，才能考虑对设备进行改进的客观需要。但在这种情况下，改进工作也需要进行经济核算，而对有安全性和环境性后果的故障模式，这种改进则是强制性的暂定措施。
3 影响使用性后果的因素
影响故障使用性后果的因素很多。这些因素不仅因设备而异，而且随着时间的流逝会随环境的改变而发生变化。这里只列出在评价故障后果时应该考虑的几个最重要的问题：
A 间歇作业和流水作业；
B 换班制¾¾每天生产8h 还是 连续不停地生产24h；
C 产品方面¾¾对后续工序和总产量的影响：
l该工序和下一工序之间的在产品量(可供下工序的工件量)；
l受到故障影响的工序是否是瓶颈工序(制约整个生产线产量的工序)；
l是否可能绕过发生故障的工序或在其它设备上生产产品。
D 修理时间
E 备件
F 备用设备
G 市场需求
H 原材料供应
(四) 非使用性后果
划分到这一类里的明显故障既不影响安全也不影响生产，因此它们只涉及直接维修费用。
对于具有非使用性后果的故障而言，如果预防性工作费用少于排除所预防的故障所需费用，那么预防工作是值得的。
当审查非使用性后果的故障时需要考虑的其它几点是：
★二次损害；
★被保护功能；
★严重的多重故障。
现代维修技术采用这种分类方法作为其框架系统的基础进行维修决策。根据上面的分类，对每一故障模式的后果进行有机的审查，现代维修技术把维修功能的使用性、安全性和环境性目的综合起来。这有助于把安全性融入工程管理的主流中。
其次，现代维修技术着重于对设备性能最有影响的维修活动，而把精力从那些对性能影响不大或者没有影响的维修活动转移开来。这有助于保证花费在维修上的一切总是最有效的。
实质上，现代维修技术在这一步要弄清每种故障是否有重要的后果。如果这种后果不存在，通常的暂定决断(措施)是无预防性维修。如果它存在，下一步要弄清应实施什么预防维修工作。可是，如果先不考虑故障模型及其对选择各种预防方法的影响，则对预防维修工作选择过程无法进行合理的审查。
四 预防性工作
(一) 技术可行性
1 如果故障是隐蔽性的，那么预防性工作必须把多重故障的风险降低到一个可接受的水平所需要的设备可用度。如果找不到一种合适的预防性工作，那么初始的暂定措施是定期故障检测工作。
2 如果故障具有安全性或环境性后果的故障模式，那么预防性工作应该把故障的风险度降低到一个确实非常低的水平(如果不能消除它)。如果找不到一种合适的预防性工作，那么暂定措施是必须进行某种改进(工艺过程或设备的设计)。
3 如果故障具有使用性后果或非使用性后果，那么在一段时间里实施预防工作的总费用必须少于不实施时的总费用。使用性后果所造成的费用加上排除所要预防的故障的费用。如果找不到一种具有较好经济效果的预防性工作，那么初始的暂定措施是无定期维修。
一种预防性工作是否技术可行取决于故障模式和预防工作的技术特性。
从技术角度讲，支配工作选择主要有两个问题：
l所研究的设备工龄与发生故障可能性之间的关系；
l一旦发生故障将会出现什么情况。
工龄相关的故障
长期以来，确切地说，自从设备得到了广泛的应用以来，人们往往认为设备越老，越可能发生故障，如图6所示。其前提条件是执行同一功能的相同设备可靠工作一段时间，也许早期少量发生一些随机故障，然而，其中大多数设备几乎在同一时刻开始“耗损”。耗损点即故障条件概率迅速增加的点。
图6 传统的故障观点
图7 工龄相关故障模型
实际上，这样看“工龄”和故障之间的关系比较片面，因为事实上随着设备老化其故障概率增加有3种方式。如图7所示。
模型A和模型B的共性是两者都显示出故障条件概率迅速增加的点。从预防维修的观点来看，这两种情况处理起来相对容易，可是模型C显示了故障条件概率是稳定增加的，但是没有明显的耗损区。
通常，工龄相关故障模型常适用于那些非常简单的设备，或者适用于那些具有一个或两个支配性故障模式的复杂设备。实际上，在发生直接接触磨损的状况下，常常可发现这种工龄相关的故障模型(较为典型的是，设备与产品直接接触的那些位置)，它们还与疲劳、腐蚀和氧化有关。
耗损特征经常出现在设备与产品直接接触的地方。工龄相关的故障往往还与疲劳、腐蚀和氧化有关。
(二) 定期维修工作
定期维修意指周期性地采取措施把现有设备或部件恢复到原有状态(更准确地讲，恢复其原有的抵抗故障的能力)。特别是：
定期维修要求按特定的工龄期限或在此之前，重新加工一个部件或大修一个组件，而不顾其当时的状况。
定期维修工作也被称为定期再生工作，如上述定义表明，定期维修包括按预定间隔实施大修。
1 定期维修的频度
定期维修工作的频度由设备或部件在其故障的条件概率迅速增加点的工龄支配。
在模型C的情况下，至少需要分析4个不同间隔才能确定维修的最佳间隔期(如果真的有一个)。
实践中，只有根据可靠的历史数据才能满意地确定定期维修的工作频度。但当设备刚开始投入使用时，这很少能办到。
2 定期维修工作的技术可行性
要确定定期维修工作是技术可行的，必须满足的条件是：
l存在一个可分辨的工龄，此时部件的故障条件概率迅速增加；
l大部分部件能生存到该工龄(如果故障有安全或环境性后果，应该是所有部件)。否则最终结果是不可预测的故障增加，这不仅造成了不可接受的后果，而且也意味着相关的维修工作陷入混乱。这又将扰乱整个计划安排过程。
l定期维修工作可以恢复部件原有的抗故障能力。
3 定期维修工作的有效性
即使技术上可行，定期维修仍有可能是不值得的。这是因为其它预防工作可能更加有效。
l如果故障有安全性或环境性后果，仅有故障数量的降低是不够的，因为我们要完全消除这些故障。
l如果故障后果是经济性的，就要确保在一定时期内，实施定期维修工作费用要少于允许故障发生时所造成的费用。对两者进行比较时，要记住工龄期极限要降低任何部件的使用寿命。因此，这增加了返回车间进行维修的部件数量。
当研究具有使用性后果的故障时，要记住定期维修工作本身可能要影响到使用。在大多数情况下，这种影响可能比故障的后果要小，因为：
A 定期维修工作一般在其对生产影响最小时实施(一般在所谓生产窗口期间)；
B 定期维修工作所需时间很可能比排除故障的时间要短，因为可以对定期维修做更充分的安排。
如果故障没有使用性后果，定期维修工作只有在其费用明显低于排除故障费用时才合算(如果故障引起了代价较高的二次损害，可能会有这种情况)。
(三) 定期报废工作
定期报废工作要求按规定的工龄极限内或在此之前报废设备或部件，而不顾其当时的状况。
1 定期报废工作的频度
定期报废工作的频度由设备或部件其故障概率增加的那点的工龄来支配。它由两种极限寿命来决定：安全极限寿命和经济极限寿命。安全极限寿命只适用于具有安全性或环境性后果的故障。因此，相关的维修工作必须防止所有的故障。它只适用在以到达耗损区之前预料到不会出现故障这种方式所发生的故障模式。其作用是避免临界故障的发生，因此如果选择定期报废工作可以确保在部件的安全寿命极限前不发生任何故障。
经济寿命极限的唯一判据是经济效益。如果能避免或者降低不可预测故障的使用性后果，或所要预防的故障将引起严重的二次损害，那么经济寿命极限就值得采用。
2 定期报废工作的技术可行性
定期报废工作技术可行的条件是：
l如果存在一个可以辨别的工龄，在此工龄时部件的故障条件概率就会迅速增加；
l如果大多数部件能生存到该工龄(如果故障有安全或环境性后果，则是所有部件)。
(四) 非工龄相关故障
这种故障模型的最重要特征是在初始期后，可靠性和使用工龄之间没有多少或根本没有关系。在这种情况下，除非存在一个支配性的工龄相关故障模式，否则工龄极限对降低故障概率用处不大或毫无用处。
事实上，对于这种故障模式，定期大修实际上会增加整体故障率，这是因为把“早期故障”带到一个本已稳定的系统。
对上述事实的直感认识已使人们完全放弃了预防维修的想法。尽管对于具有较小后果的故障而言，这么做可能是正确的事情，但当故障后果特别严重时，必须要做一些预防故障或至少避免其后果的工作。
预防某种故障的需求不断增加，以及传统技术显得越来越无能为力，这都促使新型故障预防工作的发展。而居新型预防工作前列的就是状态维修。
(五) 状态监测工作
1 潜在故障
状态维修基于这样一种事实，即大量的故障不会瞬间发生，实际上故障要发展一段时间。如果可以发现这种故障过程正在继续的迹象，就可能采取措施预防故障和/或避免后果。
在故障发展过程的某处，可以探测到故障正在发生或将要发生，该点称为潜在故障。
潜在故障是一种可辨认的实际状态，它能显示功能故障将要发生或正在发生。
例如：
l显示高炉耐热材料性能劣化的热点；
l显示轴承临近故障的振动；
l显示金属疲劳的裂纹；
l显示齿轮临近故障的齿轮箱润滑油中的金属颗粒；
l轮胎胎纹过度磨损；
l……
实践中，发现故障是否发生过程中的方法有上千种。
图8 P—F间隔
图8表示潜在故障发生的一般过程称为P¾F曲线，因为它显示了故障的开始、劣化到故障可被探测到的点(潜在故障点“P”)，如果未探测到也未纠正，则性能继续变坏、速度变快，直到到达功能故障点(“F”)。
如果在P和F点之间探测到潜在故障，那么有两种可能：
一是防止功能性故障。有时可能在现有部件完全失效前，进行维修，这取决于故障机理的性质。在这种情况下，既可以预防故障又可以防止或降低故障后果。
二是避免故障后果。在大多数情况下，探测一个潜在故障实际上无法防止部件发生故障，但仍可能避免或降低故障后果。
状态监测意指检查设备的潜在故障，以便采取措施或预防功能故障或避免功能故障的后果。
2 状态监测的频度
除潜在故障本身外，还需要考虑从潜在故障发生点，即故障变得可探测的那一点到潜在故障发展成为功能故障的那一点之间缩需的时间(应力循环数)。如图8所示，这种间隔称为P¾F间隔。
P¾F间隔是潜在功能发生与它演变成为功能故障之间的间隔。
P¾F间隔非常重要，因为它支配了状态监测工作的频度。如果想在潜在故障变成功能故障之前探测到潜在故障，那么检查频度必须远远小于P¾F间隔。
如果实施状态监测工作的间隔比P¾F间隔长，那么就有可能完全漏掉故障。另一方面，如果状态维修间隔占P¾F间隔的比例很小，那么在检查过程中就会浪费资源。
一般情况下，选择状态维修的频度等于P¾F间隔的一半就足够了，这可以保证在功能故障发生以前，检查将探测到的潜在故障，同时可提供足够时间处理故障。
这就引出了最小P¾F间隔的概念，即发生潜在故障与功能故障发生之间可能需要的最小间隔时间。
例如，若P¾F间隔为9个月，每月检查一次，则最小P¾F间隔为8个月；而每6个月检查一次，则最小P¾F间隔为3个月。但前者的检查工作频度要高5倍。
最小P¾F间隔决定了可用于进行下列工作的时间：
l采取避免故障后果需要采取的措施；
l安排排除故障措施以便在不中断生产和不干扰其它维修活动的前提下实施这种措施；
l组织排除故障所需的人员和材料。
有些情况下，所需时间是几小时(比方说，一个操作周期结束或每班结束)甚至几分钟。在另外的情况下，它可以用周或月来计(比方说，大的停工)。这意味着在设定状态维修频度时，必须在P¾F间隔范围内考虑对潜在故障采取措施所需的时间。如果对所有采取的合理措施而言，最小P¾F间隔太短，那么状态维修工作显然不是技术可行的。
可以得出一般的结论，P¾F间隔长一点是适宜的，有以下4个理由：
l需要减少检查次数；
l有更多的时间来组织排除潜在故障所需的人员和材料；
l更容易在不干扰设备的使用或其他维修活动情况下安排排除潜在故障；
l能够以更成熟的因而也更可控制的方式实施避免故障后果所必须的活动。
这说明了为什么要花如此大的精力以求发现潜在故障状况并寻求相关可给定最长P¾F间隔的状态监测技术相关的原因。
很明显，如果要为计划安排提供一个可靠的基础，P¾F间隔还必须是相当稳定的，这样有利于确定状态监测制度。但是在特定场合时，可能利用非常短的P¾F间隔。
例如，影响大型风机平衡的故障很快就会引起严重的问题。因此在故障发生时用在线振动传感器来关闭风机。在这种情况下，P¾F间隔非常短，所以监测应是连续的，还要注意到采用监测装置的主要目的是避免故障后果。
3 状态维修工作的技术可行性
若状态维修工作满足下列标准，则它在技术上就是可行的：
l能够确定一个明显的潜在故障状态；
lP¾F间隔是比较稳定的；
l以小于P¾F间隔的时间间隔来监测是切实可行的；
l最小P¾F间隔必须足够长，以便预防或避免功能故障后果。
4 状态维修技术的分类
l状态监测技术；
l监测产品质量变化技术；
l主要参数监测技术；
l基于人类感官的检查技术。
5 状态监测工作中应注意的问题
l功能故障之前有不止一个潜在故障；
l潜在故障和功能故障的区别；
l潜在故障和工龄的区别。
6 状态监测的适用条件
A 如果故障是隐蔽性的，那么它就没有直接后果。因此预防隐蔽性故障的状态维修工作可把多重故障的风险降低到一个可接受的低水平上。
B 如果故障有安全性或环境性后果，只有状态监测工作能把功能故障本身的可能性降低到一个可接受的低水平，那么状态监测才值得做。尤其是一定要给出足够提前量的故障警告以保证及时采取措施避免安全性和环境性后果。
如果故障与安全性无关，那么状态监测必须成本低。因此状态监测所需费用必须少于不进行状态维修的费用。
(六) 选择预防性工作
1 状态维修(Condition Based Maintenance，即CBM)
在预防工作的选择过程中，首先考虑状态监测，有下列原因：
A 实施状态维修基本上不需要移动设备，且常常是在设备处于工作状态时，因此很少干涉生产过程，而且也容易组织。
B 状态维修技术能识别具体的潜在故障状态，因此在状态维修工作开始之前，可清楚地确定排除故障措施，这将减少维修工作量，节省时间。
C 通过确定处于潜在故障的设备，状态监测可使设备获得几乎所有的有用寿命。
2 定期维修(Time Based Maintenance，即TBM)
如果对特殊的故障找不到合适的状态监测技术，那么下一个选择就是定期维修，但首先它必须是技术可行的，因此故障必须集中于一个平均的工龄，如果是这种情况，先于此工龄的定期维修可以降低功能故障的发生。对于造成较大经济性后果的故障，或者实施定期维修费用比排除功能故障费用要低得多时，这种方式经济效果较好。
定期维修的缺点是：
l只有当设备停止工作时才可实施。因此定期维修几乎总是以某种方式影响生产；
l工龄极限适用于所有部件，因此可能幸存到较高工龄的部件或设备也将被更换掉(过维修)，若维修间隔确定得不适当，也容易造成欠维修；
l维修要牵涉到车间工作，因此定期维修比状态维修工作量大。
3 定期报废
它是预防工作中经济效益最低的一种。但如果它是技术可行的，就有其需要的优势。安全寿命极限可以防止临界故障的发生，而其经济寿命极限可降低有较大经济性后果的功能故障的频度。
然而，定期报废也具有与定期报废相同山所有缺点。
五 暂定措施
对任何故障模式而言，如果无法找到一种既技术可行又值得做的预防工作，那么必须采取的暂定措施由故障后果决定：
A 如果无法找到一种把与隐蔽功能相关的多重故障风险度降低到一个可接受的低水平上的预防工作，那么必须实施一种周期性的故障检测工作。如果仍无法找到一种合适的故障检测工作，那么第二个暂定措施是对部件进行重新设计(取决于多重故障的后果)。
B 如果无法找到一种能把影响安全性或环境性的故障风险度降低到一个可接受的低水平的预防工作，那么必须对部件进行重新设计或必须改变工艺。
C 如果无法找到一种在一段时间里，其费用比具有使用性后果故障的费用少的预防工作，那么初始暂定措施是无定期维修。(如果出现这种情况使用性后果仍然不可接受，那么第二个暂定措施又是重新设计)。
D 如果无法找到一种在一段时间里比具有非使用性后果的故障所需费用更少的预防工作，那么初始暂定措施是无定期维修。如果维修费用太高，则第二个暂定措施又是重新设计。
(一) 定期故障检测工作
隐蔽故障对没有直接后果，但它们会使设备部门要冒多重故障的风险。避免多重故障的一种方法是设法隐蔽功能故障。如果不能预防隐蔽功能故障，主要还是要降低多重故障的风险。定期故障检测就是定期检查隐蔽功能以确定其是否失效。
严格地说，故障检测不是预防性工作，因为是在故障发生以后才寻找故障的。之所以认为是预防性的是因为其目的在于预防如果隐蔽性故障没有被发现而可能导致的多重故障。
1 故障检测工作的频度
A 故障检测的频度越高，隐蔽功能的可用度也越大；
B 故障检测的频度越高，可靠性也越大。
2 故障检测工作的技术可行性
检查隐蔽功能是否还起作用的主要理由在于让我们确信隐蔽功能在需要时能提供必要的保护。
如果不可能模拟现场状态，那么检查时部件所处状态应该如此，即实际应用中，部件在需要时毫无疑问会起作用。其次，如果不对部件进行干扰就无法对部件进行检查，那么这种干扰应保持在最低的限度。
在少数情况下，有可能实施某种定期故障检测工作，这些情况是：
l当不使保护装置的功能失效就无法检查时(如熔断装置和安全膜)；
l当不可能接近保护装置对其进行检查时(这通常总是设计上欠考虑的结果)；
l当试图模拟保护装置响应的状态会有危险时。
有些情况可能进行故障检测，但其检测频度是不切实际的，这种情况下，检测频度可能太高或太低：
A 为了达到隐蔽功能规定的可用度水平，故障检测频度太高，这有几种情况：
l频度高得脱离实际(如对大型成套设备要求隔几天或几小时就停机一次)；
l故障检测工作开始就增加了所检查故障发生的几率(如过于频繁地测试开关)；
l故障检测工作造成人们习以为常(如过于频繁地测试火警报警器)。
B 过低的故障检测频度(如15年或15年以上才检查一次)。
因此如果故障检测工作是技术可行的，就应有可能实施该工作而不增加多重故障的风险，而且以所要求的频度进行故障检测也应切实可行。
值得注意的是：只有在故障检测工作使隐蔽功能达到期望的可用度时，故障检测工作才值得做。
(二) 无定期维修
l对于隐蔽功能，找不到一种合适的定期维修工作，且隐蔽功能相关的多重故障没有安全性或环境性后果；
l对于具有使用性后果或非使用性后果的故障，找不到一种经济效果较好的定期维修工作。
只有在上述情况下，无定期维修才有效。
六 现代维修技术的实施和效果
(一) RCM的实施
我们已经了解到，RCM方法包括7个基本问题。实际上，维修人员本身完全无法回答所有这些问题。这是因为许多(甚至很多)答案只能由生产或操作人员提供，对涉及到功能、期望性能、故障影响和故障后果的问题更是如此。
因此，对任何设备维修需求的审查应该由一个小组来实施，小组中至少要包括一名负责维修和运行的人员。在审查中，小组成员的资历并不比他们对应审查的设备的全面了解程度更为重要，每位小组成员还应受过RCM培训。一个典型的RCM小组组成如图9所示。
图9 典型的RCM审查小组
采用小组不仅可使管理部门有机会系统地利用各小组成员的知识和经验，而且，小组成员本身可以大大提高对处于运行环境下的设备的了解程度。
1 督导员
RCM审查小组是在经RCM严格培训的专家指导下进行工作，这些专家被称为督导员，在RCM审查过程中，督导员是最重要的人员，他们的作用在于：
l保证RCM的正确应用(换句话讲，以合理的次序正确提问有关问题，而且使各位成员都能正确理解)；
l使小组成员(尤其是运行和维修人员)对于问题的答案完全达成共识；
l不忽略重要的设备和元件；
l保证审查会议进展较快；
l正确地完成所有的RCM文件。
2 审查员
对每个主要设备审查完成后，对该设备负有全面责任的高级管理人员需立即证实审查的正确性和同意对故障后果的评估以及工作的选择。这些管理人员自己不一定进行审查，但可委托别人去做，当然要对他们的判断力有足够的信心。
(二) RCM所能达到的效果
1 RCM的作用
如果按上述方法实施RCM审查，可得出如下4个主要结论：
(1) 大大提高对设备工作的理解，同时对于设备能做什么和不能做什么也有了较为清楚的了解。
(2) 对设备如何发生故障以及每种故障的根本原因有一个较好的了解。这意味着维修精力能正确地集中在设法解决恰当问题上。不仅有助于预防自然发生的故障，而且也可以阻止人们引发故障的行为。
(3) 用于保证设备保持按期望的性能水平运行状态的推荐工作清单，采取三种形式：
l由操作部门实施的维修程序；
l为操作员制定的改进的操作规程；
l设备必须要改进的区域明细表(通常是改进设计)，为解决在原有结构下维修无助于设备达到期望的性能这一状况。
(4) 大大增进了协作精神。
2 应用RCM如何使公司受益
尽管需要这种成果，但这些成果只应看成实现目的的一种手段。特别是这些成果能使维修职能实现所有的期望值。
(1)增大安全性和保护环境：在考虑故障对于设备使用的影响之前，RCM先考虑每种故障模式的安全性和环境性结论。这意味着如果无法彻底排除这些故障的话，就要采取措施将所有可辨别的与设备有关的安全性和环境性危害降至最低水平。通过把安全性设法融入维修决策的主流中去，RCM也改善了人们对安全性的态度。
(2)提高了设备的使用性能(产量、产品质量和售后服务)；RCM确认所有维修都有其价值，并且为确定在各场合哪种维修最为合适提供了准则。这样做RCM帮助我们确保只为每台设备所选择最有效的维修工作，而且在维修无法起到作用的情况下采取合适的措施。这种注重维修成效的做法使现有的设备的性能大大提高了一步。
(3)提高维修经济效益：RCM注重那些对设备性能最有效的维修活动，而不是盲目地不顾现实而要求采用某种维修方法(如所有情况下都推荐用时髦的状态维修方法)，这有助于保证在维修上所耗费的一切是花费在最有效的地方。
此外，如果RCM被正确运用到现行的维修系统中，可将各阶段分派的日常维护工作量降低40%至70%，另一方面，如果采用RCM来制定一个新的维修系统，其最终确定的工作负荷要比采用传统方法所制定的系统低得多。
(4)延长贵重部件有用寿命：这是因为注重了状态维修技术(Condition Based Maintenance)的应用。
(5)一个综合性的维修数据库：RCM审查结束时，将形成一份全面的、可靠的文字记录。这使得在不必重心审议维修政策的情况下，适应变化的情况(例如轮班方式变化和新技术)成为可能。它也可以降低伴随人员更新而来的经验和专长流失所造成的影响。
对每一设备的维修需求进行RCM审查，还使我们更加明确维护每台设备的技能，同时决定哪些备件应存放于仓库中。经改进的图纸和手册也是一种有价值的副产品。
(6)提高了个人的特别是与审查过程有关的人员的主观能动性。这将提高人们对设备的使用环境下的了解程度，同时也产生了维修问题及其答案的“所有权”，也意味着对问题的解答更持久。
(7)较好的合作：RCM为与维修有关的人员提供了一种共同的、容易理解的技术语言。这使维修和运行人员更好地了解维修能够(或不能)达到什么目的？必须怎样做才能达到这一目的？
所有这些问题都是维修管理主流的组成部分，许多问题已成为改进计划的目标。RCM的关键在于它为同时解决所有这些问题，并为所有与设备有关的人员，提供了一种有效的逐步框架系统。
如果正确运用RCM可非常迅速地得到结果。事实上，大多数单位可利用现有职员在一年以内完成一次RCM审查。这种审查使单位所用设备的维修需求和对整个维修职能的认识方式这两方面有明显改观。其结果是使维修更有效、更协调和费用更低。
如果运用得当，RCM可以改变应用RCM的企业、企业现有的有形资产和使用与维护这些资产的人员三者之间的关系，还能使新的设备以更快的速度、更大的把握和更高的精度投入有效的应用。
