航空维修工程学

郑州航空工业管理学院

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 航空发动机维修工程

院系：航空工程系

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2012年11月28日

RCM和MSG-3维修系统的对比和应用

维修是为保持或恢复工程系统到其规定的技术状态所进行的全部活动。

RCM：以可靠性为中心的维修（RCM）是目前国际上通用的、用以确定资产预防性维修需求、优化维修制度的一种系统工程方法。它的基本思路是：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；通过现场故障数据统计、专家评估、定量化建模等手段在保证安全性和完好性的前提下，以维修停机损失最小为目标优化系统的维修策略。

RCM理论的研究，60年代末起源于美国航空界，首次应用RCM制定维修大纲的是波音747飞机。美国航空界应用RCM制订飞机维修大纲的指导性文件从1968年的MSG-1 到1993年的MSG-3多次修订，前后共有5个版本。70年代后期RCM引起美国军方的重视，进行了大量的理论与应用研究。到80年代中期，美国陆、海、空三军分别颁布了其应用RCM的标准。例如：1985年2月美空军颁布的MIL-STD-1843，1985年7月美陆军颁布的AMCP750—2，1986年1月美海军颁布的MIL—STD—2173等都是关于RCM应用的指导性标准或文件。美国国防部指令和后勤保障分析标准中，也明确把RCM分析作为要求的计划预防性维修大纲的方法。目前美军几乎所有重要的军事装备（包括现役与新研装备）的预防性维修大纲都是应用RCM方法制订的。1991年英国Aladon维修咨询有限公司的创始人John Moubray 在多年实践RCM的基础上出版了系统阐述RCM的专著《以可靠性为中

心的维修》，由于这本专著与以往的RCM标准、文件有较大区别，John Moubray又把这本书称为《RCMⅡ》。97年《RCMⅡ》第二版出版发行。

RCM的基本内容：维修是以可靠性为中心，本身就十分明白告诉我们。维修活动是围绕可靠性这一设备的重要的状态特征来开展的，町靠性的定义是围绕着设备完成规定的功能去阐述的。换句话说，我们的维修活动是围绕设备规定的功能来开展的，是努力使设备规定的功能保持正常，对功能发生的故障或丧失应尽快使其恢复。RCM是基于这一基本思想来开展活动的，我们从这些活动主要过程，可以看到RCM活动做些什么。

首先是确定设备的功能及相关的性能标准是什么，因为它是维修活动所要达到的目的。这是RCM首先要了解的基本问题。这一问题不清楚，就不可能确定设备的可靠性及其要求，就不能确定维修活动的中心是仆么。

其次是要确定什么是设备的功能故障。当功能指标下降多少，或功能丧失到什么程度就被判为故障，功能故障发生时，有哪些现象伴随发生，其影响如何，又是什么原因导致了功能发生故障，故障的模式到底有哪几类，故障时其性能，标准有哪些变化?全面了解这些内容，才能掌握到设备功能故障的特点和故障的分类。

最后，就是如何预防这些故障，如何合理确定预防性维修工作类型。而当找不到适当的预防性维修工作类型时，又该怎么办，应当采取什么措施?所有这些预防处理活动都是围绕提高设备的可靠性这一最终日的。我们可以把RCM整个活动所做的事情和解决的主要问题归

纳起来以进一步厂解RCM的基本内容。

(1)在现行使川或运行条什下，分析和确定出设备的功能及相关的性能和标准。

(2)设备在什么情况下，什么时候将无法实现其功能而发生功能故障，即给发生功能故障的状态做山规定或定义。

(3)确定功能故障模式，分析寻找各种功能故障产十的原因，并进行分类。

(4)故障影响分析。故障发生将会产生什么情况，对生产、安全经营及质量等方面影

响如何。

(5)故障后果等级归类，针对各种故障后果的严重性、影响性进行分析，着重分析影响大的，重要的功能故障。

(6)制定预防性维修策略，采取最佳的防患故障发生的维修方法和措施。

(7)如果找不到适当的有效的预防性维修方法时，应当采取其他什么措施来降低故障后果，即暂定措施是什么。

RCM的基本过程：

（1）功能。在现行的使用环境下，该设备的（资产）功能及相关的性能指标是什么？

（2）功能故障。什么情况下设备无法实现其功能。

（3）故障模式。引起各种故障的原因是什么？

（4）故障影响。每一种故障发生时会发现什么现象？

（5）故障后果。每一种故障所发生的后果以什么形式表现？

（6）主动故障预防。做什么工作才能预防各种故障（预防性的有效作业及间隔期）？

（7）非主动故障预防。找不到适当的预防性工作怎么办？ 简化的RCM:从20世纪80年代初开始，除民航界之外其他的许多部门由于推行RCM而取得了令人瞩目的一些成就。但是，RCM本身并不是十全十美的，在RCM发展和应用过程中，也存在一些问题，主要有以下几个。

（1）分析成本高。

（2）解决逻辑太通用化

几种简化的RCM存在的弊端：

（1）回溯法。回溯法是对RCM最流行的简化方法，不从确定的功能开始，而是从现有的维修作业入手。回溯法在表面上很是吸引人的实际上它们在简化方法论中时最具危险性的，原因如下：

它们假设现行的维修大纲涵盖了几乎所有的故障模式，而这种故障需要采取某种预防维修可能都是合理的。但迄今为止这种假设都是根本不成立的。如果RCM运用得到正确结果，并非所有各种真正需要预防维修的故障模式已被现有的维修作业所包罗无遗。其结果，必须增加相当数量的工作。所增加的作业大多均用于各种保护装置。另一些作业会被取消，因为发现它们是不必要的，或者是作业的类型已改变，或者是实施作业的频率有了变化。最终的结果通常都是减少了预防维修的工作总量，减幅一般为40%到70%。

2）当运用回溯的RCM方法时，常常很难辨明究竟是什么故障引发了选择某种具体作业的动机。

3）在重新评估每一种故障模式的后果时仍必须提问“此故障模式造成的功能丧失在正常情况下是否能让操作人员明显感觉到”。对于这个问题必须先知道功能故障。

4）为各种保护装置确定具体的适宜的维修问题是回溯法的一个特别薄弱的环节。

5）和RCM的任何其他简化版本，回溯法更加注重的减少维修工作量而不是改善的性能。它实际上所能保证的回报要远低于真正的RCM所产生的回报。

（2）类比分析法：

类比分析法是将对一个系统做出的分析用于技术上相同的各个系统。

（1）故障模式类比表。注意

①分析的层次可能不适合。

②使用情况可能不同。

③性能指标可能有差异。

（2）省略掉方法中的某些组成部分，常被省掉的步骤是对功能的定义。

（3）只分析“关键的”功能或“关键的”故障。

RCM的分析分析特点：

（1）RCM明确指出，维修的重点是管理故障的后果，而不是单

纯预防故障的发生。

(2)在管理故障后果时，RCM特别重视对隐蔽性故障的管理。 关于如何进行定期试验才能保证定期试验能够很好地管理故障后果，RCM强调以下几点：

（1）试验要尽量模拟设备的实际运行方式。

（2）试验尽量要包括被试验设备的各个环节。

（3）试验要尽量减少对系统的干扰，避免试验本身导致设备故障。

（4）实验本身不要导致多重故障发生。

（5）试验周期是否合理。

MSG-3维修系统：为了制定一个能适用于各种飞机制定维修大纲的逻辑分析规则，美国各航空公司各飞机制造厂的代表又组成了第二个维修指导小组，制定了《航空公司/制造厂维修大纲计划文件》，即MSG2文件。

1979 年, 美国航空运输协会(ATA)成立了一个特别工作组对MSG2 进行析，并提出改进建议。ATA 公布了修改后的手册，1993 年末，美国联邦航空管理局( FAA)批准格的方法，为新型运输类飞机制定定期维修需求，这就是MSG3。

从四五十年代开始，形成了“故障——维修”概念。即装备要工作错误！未找到引用源。工作必磨损错误！未找到引用源。磨损出故障错误！未找到引用源。故障危及安全。基于这种感性认识，提出并建立了“质量第一、预防为主”的维修思想，主张“多做工作、多检

查、把故障消灭在萌芽之中”。这是主要采用定时维修和离位维修的预防为主的传统维修思想。概括地讲，其主要理论依据是： 1、

2、

3、 故障的发生、发展都同时间有关； 任何一个机件出了故障都可能直接影响安全； 通过多做维修工作可以预防故障；

MSG-3面向任务的维修：MSG3是针对维修工作的分析逻辑。根据MSG3制定的维修大纲，主要针对飞机的系统/分系统的维修工作。采用“从上往下”或称“故障结果”逻辑方法，从飞机系统的最高管理层面而不是在部件层面进行故障分析，确定适合的计划维修任务，以防止故障发生和保证系统的固有可靠性水平。它所采用的“从上往下”的逻辑方法，着眼于系统功能失效时的潜在影响、确定故障的能力和故障及维修的成本。基于这个原理有效维修系统的目标是：

1、确保实现飞机固有的安全性和可靠性水平

2、当偏离发生时能恢复到固有的安全性和可靠性水平

3、能够从固有的可靠性不适合的项目中获得改进设计

每个机件(产品)都存在耗损区，采用单一的定时维修方式(翻修和报废）

以可靠性为中心的维修思想产生于20 世纪60年代。50年代末，

随着航空装备使用的规模和范围越来越大，维修费用急剧上升，而航空装备的可用率却不断下降，发展科学维修成为更为迫切的内在需要，表现的问题主要有：故障不再是简单的时间函数;早检查，多检查未必就能预防所有故障；故障未必都危及飞行安全等。人们逐渐认识到维修的出发点和落脚点，应该是可靠性而不是故障。60 年代初，美国民航界运用现代科技，对航空维修的基本规律进行深入研究，收集大量的数据并进行分析，得出了两个重要结论，即：对于复杂的飞机系统，除非具有某种支配性的故障模式，否则定时翻修无助于提高其可靠性；对于许多项目，没有一种预防性维修方式是十分有效的。在其后近十年的维修改革探索中，逐渐形成了一种普遍适用的新的维修理论——以可靠性为中心的维修（ＲＣＭ，Reliability Centered Maintenance），创立了新的预防性维修的工作的逻辑决断法，据此改革了单一的定时维修方式，并取得了成功。

其实质，就是采用最经济有效的维修，对航空器的可靠性实施最优控制。主要体现在以下几个方面：

1、耗损性故障通工作时间有关，偶然性故障与工作事件无关；

2、构造复杂的产品其故障属于偶然性的；

3、在采用余度技术条件下，一个产品或一个系统的故障不一定影响安全；

4、早期故障和偶然故障经过定时维修工作一般不能预防，定时维修方式并不是预防性维修的唯一方式；

5、通过可靠性分析和控制不断修改维修计划维修工作，改进维修

程序和要求或提出改进设计的建议。

MSG文件是基于以可靠性为中心的维修的理论而产生的，它包含了以下几方面的内容：

1、 可靠性管理是一个包括设计、制造、使用、维修和监督在内的系统工程；

2、 必须制定一个保证安全，满足可靠性和经济性要求的航空器维修大纲；

3、 航空公司根据维修大纲制定并实施维修方案，应用可靠性监控方法，实施有效的维修，保持航空器的持续适航；

4、 航空器设计、使用和管理当局之间通过信息交流和合作，可使航空器保持较高的安全水平和可靠性状态，获得更大的经济效益。

可见以可靠性为中心的思想是一个包含从飞机设计到维修等在内的系统工程。

MSG过程的目的是推出一种方法，利用它可以制定出一套为管理机构、营运人和生产商三方都接受的维修大纲。为此，编制了一本《使用方法和程序手册》，用于记录确定维修需求的判定过程。

MSG－3的原理基于概率和可靠性。MSG－3的目的是以最少的实际费用来保持部件安全运行的固有设计水平，在确定目标时，承认维修大纲不能纠正安全性和可靠性固有设计水平的缺陷，维修大纲只能防止这种固有水平的恶化。如果发现固有的设计水平不令人满意，必须采取工程行动来进行改进。

为了在设计中提高部件和系统的可靠性，NASA采用MSG－3原理

设计和建造航天飞机，这是因为航天飞机是由成千上万个独特而又复杂的系统组成的，不能在预定的维修时间内采用现成做好的系统进行拆换。

目前，MSG－3已经成为民用航空的支柱。早些时候，许多民用飞机的制造商、公司营运人以及修理工厂对这种以可靠性为中心的维修仍持反对态度，他们相信定期维修时更换部件要比定期检测、只在必须时才更换部件的方式更为安全。到了90年代，公务机运营的经济性和可靠性已经迫使航空工业来重新评价他们原来的做法，并将MSG－3的重点放在检测和评估上而非拆卸和更换上。

查找故障，找出并处理好问题而不是更换外场可更换的单元，是MSG－3的关键要素。可以提供安全维修的方法不止一种，金钱并不是解决任何问题的唯一方法，受到过良好培训的、具有优秀查故技能的技师能以合理的费用进行可靠的维修，他们不会浪费零件或者金钱。

除了降低维修费用之外，持续的检测也能为机体制造商提供大量的数据，反过来能使OEM改进飞机系统和部件的可靠性。最新型的远程公务机，例如以色列飞机工业公司/银河宇航公司的“银河”、“挑战者”604、赛斯纳“奖状”X、达索，其中许多系统都是根据MSG－3维修原理在收集的数据基础上重新设计的。

例如，装备在“挑战者”604飞机上的美国通用电气公司的CF34发动机总是需要在飞行3000小时后进行一次热端检测（费用约为5万美元）、飞行6000小时后进行一次大修（费用高达50万美元）。应

用MSG－3维修原理之后，消除了热端检查和大修。现在，维修需求是每1600小时进行一次孔探仪检查，根据保修期进行大修。美国利尔喷气公司和庞巴迪航空服务公司也都已经执行了新的维修评估技术，允许飞机两次检查之间的时间间隔从每200飞行小时提高到每300飞行小时，提高50％。

机体制造商在利用MSG－3原理设计最新一代公务机获得的经验的基础上，正在计划将MSG－3大纲应用于老式飞机的维修。麦道公司为它的老型飞机制定了MSG－3维修大纲，从最早的DC－8飞机起，包括DC－9、MD－80、MD－90、MD－95（波音717）、DC－10和MD－11飞机，它的签派可靠性和维修工程小组已经为印度尼西亚的国营印度尼西亚飞机工业有限公司、捷克的莱特公司等提供了咨询服务。波音公司的老型737和747－400是根据MSG－1到MSG－3的部分原理设计的，目前还没有为这些飞机制定MSG－3大纲，但它的757、767、777和下一代737飞机的设计已经采用了MSG－3原理。所有的空中客车飞机都是采用MSG－3原理设计制造的。