1、1生命周期成本 LCC1、 生命周期成本（IEC300-3，IEC60300-3-3 ）：根据 LCC 模型，一个产品在其生命周期内累计的模型成本。2、 生命周期成本过程：根据 LCC 模型，对购买和使用一个产品的总成本进行经济分析的过程。这个分析为决定产品的设计、开发和使用提供了重要的输入。产品供应商可以通过评估不同方案和进行比较分析研究，优化产品的设计。也可以评估不同的运行和维修策略以优化 LCC。3、LCC 由若干方面组成：-投资 列车的购置成本 需要的专用工具 备品备件（LRU：Line Replaceable Unit） 培训 文件化 -维修 预防性维修（PM： Preventive
2、 maintenance） 纠正性维修（CM ： Corrective maintenance）-运行成本 能源（电或燃料）2 轨道的使用（*） 运行人员（*）-生命结束成本 处置成本（*）注：（*）- 这些项目一般不包括在 LCC 的合同中。3、 LCC 的作用：3-投标-比较不同的方案-项目控制-成本预测-4可靠性 Reliability1、 定义（IEC50 191-02-06）可靠性指的是一个部件履行要求的功能的能力：-在给定的条件下和-在给定的时间内。2、 测量方法1） R(t), 可靠性概率: 一个部件在给定条件下、在给定的时间间隔内能够履行要求的功能的概率。当 = 常数时, t
3、可以是以下任何一种参数:-时间 (日历时间 , 车辆运行时间, 部件运行时间, 旅行时间)-运行的距离-工作循环或类似的.2) 故障概率 F(t) = 1-R(t)3) 故障概率密度 f(t) = d F(t) / d t54) 故障率 = f(t) / R(t)当故障率 为常数时, 即不随时间和行程变化时, = 1/MTTF, 对于不可修复部件;= 1/MTBF, 对于可修复部件;= 1/MDBF, 通常是对车辆 .这里, MTTF: Mean Time To Failure 到故障的平均时间MTBF: Mean Time Between Failures 故障间的平均时间(指运行时间)MD
4、BF: Mean Distance Between Failures 故障间的平均行程注意: 一般情况下, 是随时间变化的, 譬如在运行初期和末期故障率都会比较高(浴盆曲线).MDBF 是经常被作为规范使用的.MDBF = 在一段时间里的运行行程 / 这段时间总的故障次数3、 故障分类 (EN 50 126)1) 特大故障 (Significant, Immobilizing Failure)具有下列特征的故障:-产生危害和/或-列车无法移动或者导致服务延迟大于某一规定时间和/或引起成本高于某一规定水平.62) 大故障 (Major, Service Failure)具有下列特征的故障:-系统
5、必须调整以达到规定的性能, 并且-不满足特大故障的条件.3) 小故障 (Minor)具有下列特征的故障:-不阻止系统达到规定的性能, 并且-不满足大故障或特大故障的条件.7可靠性确定的例题:5 辆机车在 24 个月内的故障情况如下表. 所有机车每月的行程为 20 Tkm. 故障之后立即被修理好并返回到运行. 要求确定机车的 MDBF.(24 个月平均; 前 12 个月平均; 后 12 个月平均 )时间(月)行程(Tkm)车 1 车 2 车 3 车 4 车 5 累计 总累计2 40 X X X 3 34 80 X X X 3 66 120 X 1 78 160 XX X 3 1010 200 X
6、 1 1112 240 X X X 3 1414 280 X 1 1516 320 X 1 1618 360 X 1 1720 400 X 1 1822 440 X 1 1924 480 X 1 20累计 6 4 4 2 481. 用全部 24 个月数据:MDBF = 5*480 / 20 = 120 Tkm故障率 = 1/MDBF = 0.83 次 / 100 Tkm2. 用前 12 个月数据:MDBF = 5*240 / 14 = 85.7 Tkm故障率 = 1/MDBF = 1.17 次 / 100 Tkm3. 用后 12 个月数据:MDBF = 5*240 / 6 = 200 Tkm故
7、障率 = 1/MDBF = 0.5 次 / 100 Tkm4. 每辆机车的 MDBF, 故障率 = ?5. 行程-累计故障次数曲线6. M(d)程序9有效性 Availability1. 定义(IEC50 191-02-05)一个部件在履行要求功能的状态的能力-在给定的条件下-在给定的时间内或在给定的时间间隔内-假定要求的外部资源已被提供.2. 有效性的测量A = 有效时间 up time / (有效时间 up time +无效时间 down time)= up time / 总的时间 total time= 1 - down time / total time有效时间 up time: 部件
8、在有效状态的时间间隔无效时间 down time: 部件在无效状态的时间间隔1)固有有效性 inherent availability (Ai)Ai = 纠正性维修时间 / 总的时间= MTBF / (MTBF + MTTR)MTBF: Mean Time Between Failure 平均故障时间MTTR: Mean Time To Restoration 平均恢复时间纠正性维修时间 corrective maintenance time (主动维修时间 active maintenance time):-故障定位时间10-零件更换时间( 包括进入到更 换位置)-修完后的复查时间但不包括:
9、 服务时间, 路途时间, 休息时间和作决定的时间.2)技术有效性 technical availability (At)At = (纠正性维修时间 + 预防性维修时间 ) / 总的时间预防性维修时间 Preventive maintenance time:-维修计划中包括的安全措施和工作准备时间-纯维修时间-修完后的复查时间但不包括: 服务时间, 路途时间, 休息时间和作决定的时间.作为一个规则, 预防性和纠正性维修时间不包括在维修工场中修理, 大修或重新调试被更换零件的时间, 因为这不会影响到车辆的有效性. 但是如果被换下的零件修好后要被重新安装在原车辆中, 这个时间要被计入作为计算有效性.
10、4) 运行有效性 Operational availability (Ao)除纠正性, 预防性维修时间之外, 还将物流和管理性延迟时间也计入无效时间.5) 车辆有效性 Fleet availability (Afleet)Afleet = 可运行的车辆数 / (可运行的车辆数 + 现在维修的车辆数)11=可运行的车辆数 / 总的 车辆数专用非有效性(special unavailability):由于纠正性维修而不有效的车辆数 / 总的车辆数一般, Ai, At, 专用非有效性会在合同中用到.12例题:车辆每天运行 18h (一年按 365 天计). 每年纠正性维修的时间为100h, 预防性维
11、修的时间是 200h. 请计算 Ai, At.1.时间按 h 计算.2. 时间按天计算, 每天按 24 小时计.3. 时间按天计算, 每天按 8 小时工作时间计.131. Ai = (18*365- 100)/(18*365)=0.9848At = (18*365 -100 -200) / (18*365) = 0.95432. Ai = 1-100/24/365=0.9886At = 1- (100+200)/24/365 = 0.96573. Ai = 1-100/8/365=0.9658At = 1- (100+200)/8/365 = 0.8973144. 如何改进车辆的有效性-改进可
12、靠性-在合适时加大维修间隔-减少维修时间( 用尽可能多的有用的工人人数, 用优化的程序)-改善可维修性(maintainability): 快速故障探测 , 易进入, 很好诊断, 对更换频繁的部件很容易进入, 更换时不需重工或调整等)-将维修活动放在运行不太繁忙的时间里-将维修时间换到车辆不运行时.15可维修性 Maintainability1.定义(IEC50 191-02-07)一个部件的能力:-在给定的使用条件下-被维持在-或被恢复到-一个它能履行要求的功能的状态-当在给定的条件和使用规定的程序和资源执行维修时.2.可维修性的量测MTTR: Mean Time To Restoratio
13、n 平均恢复时间恢复时间具有统计分布特性, 一般用对数正态分布来表示.恢复 Restoration: 通过更换缺陷件 (LRU: Line Replaceable Unit 在线可更换件)将车辆恢复到正常运行状态. 缺陷件随后在维修工场被修理.163. 恢复时间 Restoration time, 主动维修时间 Active maintenance time, 可维修性 Maintainability可维修性可以被描述为在规定的维修和运行条件下易于服务程度和易修理程度的特性.其主要特点是:-可进入性(accessibility)-可测试性(testability)-可更换性(exchangea
14、bility)可进入性(accessibility): 要测量部件的特性或进行维修, 部件必须容易进入(人员和工具的空间, 尽可能少地移出其它部件).可测试性(testability): 故障之后要进行的检查要使用简单的, 不相互矛盾的测试(故障识别和定位, 即诊断的准确性).可更换性(exchangeability): 故障发生后, 有缺陷的部件要用储存的备件去更换, 要没有调整和其它形式的重工.可测试性(testability): 更换缺陷部件后, 需要用另一个简单的测试去检查故障是否已被消除.17因此, 可以用 3 个时间之和( 故 障定位, 更换, 复核)来表示检查和修理过程, 称为”
15、主动维修时间” (Active maintenance time). 服务时间(可进入性) 也被计入主动维修时间.主动维修时间:-故障定位时间, 包括进入-缺陷部件更换时间-复核时间主动维修时间也就是恢复时间, 具有统计分布特性, 一般用对数正态分布来表示. 其平均值就是 MTTR(平均恢复时间 ) 可维修性的量测方法.4. 可维修性和维修(Maintainability 对老的车辆的纠正性维修成本可能要远高于初始高峰故障已经过去的车辆.4. 纠正性维修成本(CM Cost)的计算是 LCC 分析中的重要部分.一般, 两阶段维修模型在 LCC 分析中被用于计算 CM Cost:1)故障元件被从
16、储存在仓库里的好的备件替换掉, 以便使车辆可以尽快地工作.2)可修理的元件(LRU) 将在修理工场(CWS) 中被修理; 对于不可修理的 LRU, 损坏的将被处置掉, 同时备件库中增加一个 LRU.因此, 对于可修理的 LRU, 有两部分进入 CM Cost:-更换有缺陷的 LRU 的人工成本(可维修性, 主动维修时间的成本)-在修理工场修好有缺陷的 LRU 的成本.对于不可修理的 LRU, 下面两部分进入 CM Cost:-更换有缺陷的 LRU 的人工成本(可维修性, 主动维修时间的成本)25-新的备件的成本( 适用时, 还包 括处置有缺陷的 LRU 的成本).在 LCC 模型中, 每个 L
17、RU 的 CM Cost 可以用下式计算:CMcost = 故障率*(更换时间*单位时间人工成本 + 在修理工场修理的成本包括人员成本和材料费用)这里: 故障率: 故障次数/百万 km,更换时间: Man.hours,单位时间人工成本: 元/h,在修理工场修理的成本指的是-对于不可修理的 LRU, 新的 LRU 的价格;-对于可修理的 LRU, 修好有缺陷的 LRU 的价格.因此一个 LRU 每年的 CM Cost 为:CMcost,yearly = CMcost * 车辆每年的运行距离( 百万 km)26例题:1.不可修理的 LRU. 故障率 = 4 / 百万 km; 更换时间: 0.75h
18、, 2 个人; 单位时间人工成本: 50 元/h; 新的 LRU 的价格: 480 元/个; 车辆每年运行的距离: 0.08 百万 km/年. 计算: 该 LRU 每年的纠正性维修成本(CM Cost).2. 可修理的 LRU. 故障率 = 2.5 / 百万 km; 更换时间: 1.5h, 1 个人; 单位时间人工成本: 50 元/h; 新的 LRU 的价格: 2500 元/个; 修理费用:估计为新部件价格的 15%; 车辆每年运行的距离: 0.3 百万 km/年. 计算: 该 LRU 每年的纠正性维修成本(CM Cost).27答案:1. CMcost,yearly = 4*(2*0.75*
19、50 + 480) *0.08 = 177.6 元/ 年.2. CMcost,yearly = 2.5*(1.5*50 + 2500*15%) *0.3 = 337.5 元/年.注意: 维修的成本是很难准确确定的. 因为故障的类型是很多的, 尤其是在投标阶段, 很难准确了解故障类型, 修理时间. 相对来说, 更换时间可以比较准确地确定. 因此, 纠正性维修成本只能是粗略的. 纠正性维修成本要在实际的运营中加以确认.28预防性维修成本(PM Cost) 的 计算相对来说, 预防性维修成本的计算要简单一些. 它是基于时间间隔或行程间隔而安排的维修活动. 如:-周维修-季度维修-年度维修-每 5 年
20、一次的大修-每 15 年一次的大修一般来说, 更长时间间隔的维修项目包括了小一些时间间隔的维修项目.平衡性维修 Balanced maintenance: 指的是某个维修活动被分为几个小的部分, 每个部分在车辆不太繁忙时被实施.状态维修 Condition-based maintenance(CBM): 指的是维修活动根据磨损的准则来实施. 以此维修策略制订出的预防性维修将更为经济.以可靠性为中心的维修 Reliability-centred maintenance(RCM): 它是一种通过成本/性能的比较分析为基础的优化的成本有效性维修系统的技术. 譬如比较一个维修活动的成本和无此维修时导致
21、的故障的成本, 从而决定维修的策略.RCM 包括了功能分解, FMECA(Failure Mode Critical Effect Analysis, 29故障模式关键影响分析)和决定树, 考虑了不同被选因素的相对重要性, 如安全, 故障类别, 有效性, 与 CM 相比较的 PM 的成本和 CBM的有效性.30例题车辆转向架的季度维修项目如下: (每 30 Tkm)代码 任务名称 每项任务所需时间(h)每个转向架所含元件的数目消耗的材料名称每项任务消耗的材料金额(元)目视检查 地刷 0.25, 1 人 2 - -润滑 轮轴承 0.15, 1 人 4 润滑油 2目视检查 刹车块 0.1, 1 人 4 - -单位时间人工成本: 50 元/h.计算: 一个转向架每年的预防性维修成本(PM Cost).
