基于RCMA逻辑框架的自动抓取机构驱动装置维修分析

刘志芳

摘  要：本文对自动抓取机构驱动装置的保障性分析方法进行了系统介绍;使用以可靠性为中心的维修分析方法（RCMA）对自动抓取机构驱动装置进行分析：通过故障模式影响及危害性分析（FMECA）确定出自动抓取机构驱动装置的重要故障模式从而得出维修项目;确定维修分析逻辑和维修级别;计算了预防性维修保障活动的频度;最终输出维修分析决断表，提出了自动抓取机构驱动装置预防性维修的项目、维修周期。为设备运行过程中的维护保养提供了依据。

关键词：保障性  预防性维修  RCMA  FMECA

中图分类号：TM623.7                         文献标识码：A                   文章編号：1674-098X（2020）10（a）-0031-03

Abstract： This paper introduces a method of support analysis for the transmission mechanism of automatic grasping device; the reliability centered maintenance analysis method （RCMA） is used to analyze the transmission mechanism of the automatic grasping device. Through Failure Mode Effects and Criticality Analysis， the important failure mode of the transmission mechanism of the automatic grasping device is determined and the maintenance level is deter mined; the frequency of preventive maintenance support activities is calculated. The final output of the maintenance analysis and decision table puts forward the items and maintenance cycle of the preventive maintenance of the transmission mechanism of the automatic grasping device. It provides the basis for the maintenance of equipment in the process of operation.

Key Words： Indemnificatory; Preventive maintenance; RCMA; FMECA

保障性分析是设备五性分析的重要环节，贯穿于设计阶段的始终。对于自动抓取机构驱动装置而言，一旦发生故障，影响整个工艺系统的安全性和经济性。因此，对自动抓取机构驱动装置进行保障性分析，重点关注的是设备的预防性维修，该工作的目的在于使设备在寿期内始能够得到充分地维护保养，从而始终工作在良好的运行状态[1]。预防性维修是通过对自动抓取机构驱动装置的系统性检查、检测和定期维修以防止故障发生，使设备在良好工作状态下运行。

1  功能与结构介绍

自动抓取机构驱动装置的作用是驱动抓取机构的上升和下降、控制抓取机构的打开和锁闭，并且实时监测抓取机构所受到的拉力和压力，过载时切断电机提供过载保护。

自动抓取机构驱动装置由伺服电机、磁性联轴器、蜗轮蜗杆机构、牙嵌式安全离合器、滚珠丝杠机构、传感器组和手动机构组成。电机经过以上传动链最终驱动滚珠丝杠转动，使得丝杠螺母轴向移动，最终实现抓取机构的上升及下降。传感器组用于抓取机构的位置显示，并且参与闭环控制。在电机不能工作时将由手动机构来执行抓取机构的上升或下降，同时通过微动开关控制电机的通断。

2  分析方法

以可靠性为中心的维修分析，简称RCMA，是保障性分析工作开展的重要方法。而开展RCMA的基础是故障影响及危害性分析（FMECA）。FMECA在保障性工作中的作用为以下3点[2]：

（1）确定重要设备预防性维修的项目与要求;

（2）确定修复性维修的项目与要求;

（3）提供故障模式和相关信息。

保障性分析流程如图1所示。

2.1 确定维修项目

通过对自动抓取机构驱动装置进行故障模式影响及危害性分析（FMECA）可以得出自动抓取机构驱动装置的重要故障模式为：电机故障、手驱动机构故障、磁性联轴器密封失效、手驱动机构密封失效、抓取机构部件断裂、传感器组无法检测抓手部件位置或检测位置错误。

2.2 以可靠性为中心的维修分析（RCMA）方法

RCMA的本质是维持设备可靠性和安全性，并且消耗最少的维修资源，用逻辑决断的方法确定装备预防性维修要求的过程。设备预防性维修的内容，包括为进行预防性维修的设备、工作类型和间隔期，并且给出维修级别的建议[3]。

2.2.1 维修分析逻辑决断

设备故障的后果可以分为三类，安全性影响、任务性影响及经济性影响，它们又都分为两种，即明显的和隐蔽的，针对上述故障后果，预防性维修工作应该遵循以下几项原则[4]：

（1）对于有可能产生安全性或者任务性后果的故障，必须制定强有力的预防性维修措施。

（2）对于有可能产生经济性后果的故障，需对预防性维修进行经济性评估，只有当能产生更好的经济性时才做预防性维修。

（3）需按照设备的故障原因和各种预防性维修的适用性与有效性原则，来确定是否有适用且有效的预防性维修可做。如果没有有效的预防性维修可做，对于有安全性故障后果的设备来讲，则必须更改设计;对于有任务性故障后果的设备，通常也需要更改设计。

预防性维修工作类型是在发现或排查某个隐蔽或者潜在的故障时，为了防止潜在性故障发展成为功能性故障所进行的一种或者一系列维修工作。机械设备领域采用的预防性维修工作类型有：保养（A）、操作人员監控或使用检查（B）、功能检测（C）、定时拆修（D）、定时报废（E）和综合工作（F）。预防性维修工作类型的顺序确定：按照资源消耗、操作难度与费用、工作量以及所需技术难度来水平排列的。在保证自动抓取机构驱动装置可靠性以及安全性的原则下，同时考虑尽可能节约经费，预防性维修工作的类型应照按顺序选择[5-6]。

2.2.2 自动抓取机构驱动装置维修级别决断

通过对自动抓取机构驱动装置各个重要故障模式进行修理级别分析，将维修工作确定出合理的修理级别（基层级，中继级，基地级分别以O，I，D表示）或报废（以X表示）。

2.2.3 预防性维修保障工作频度计算

确定频度的目的是为决定相关保障资源的数量需求提供分析输入信息，计算出自动抓取机构驱动装置预防性维修的间隔时间和确定后勤资源的数量需求[7-8]。

预防性维修保障活动的频度与自动抓取机构驱动装置的使用要求、误拆率、模式频数比、故障率等因素有关，可用下式来近似计算，即：

2.2.4 输出RCMA逻辑决断表

根据RCMA逻辑决断原理，确定出自动抓取机构驱动装置故障模式的影响、周期、维修工作类型、预防性维修等，同时决定维修级别，填写RCMA 逻辑决断表。用A、B、C、D、E、F 分别来表示6个影响分支的逻辑决断的适用性和有效性[9]。

根据RCMA逻辑决断表的输出结果，可以得出预防性维修分析结果（见表1）。

3  结语

本文对自动抓取机构驱动装置的保障性分析方法进行了综合性介绍;使用了以可靠性为中心的维修分析方法（RCMA）对自动抓取机构驱动装置进行分析：通过故障模式影响及危害性分析（FMECA）确定出自动抓取机构驱动装置的重要故障模式从而得出维修项目;确定维修分析逻辑和维修级别;计算了预防性维修保障活动的频度;最终输出维修分析决断表，提出了自动抓取机构驱动装置预防性维修的项目、维修周期。为设备运行过程中的维护保养提供了依据。

参考文献

[1] 齐艳华.以可靠性为中心的维修分析方法研究[J].航空标准化与质量，2016（1）：47-52.

[2] 周斌，赵星贺，封会娟，等.军用车辆装备维修任务分配表制订方法[J].军事交通学院学报，2019，21（5）：31-36.

[3] 王悦，刘志伟.某型箭空导弹武控系统的RCMA分析方法[J].舰船电子工程，2015（4）：128-131.

[4] 肖红升，贺德强，杨严杰，等.基于可靠度的列车多部件预防性机会维修策略研究[J].铁道科学与工程学报，2019，16（4）：1033-1040.

[5] 冉悄然，王强，王双川.考虑预防性维修策略的维修工时需求预测模型[J].计算机应用，2019，39（S1）：155-158.

[6] 能源科学和技术综合专题组. 2020年中国能源科学和技术发展研究[C]. 中国土木工程学会.2020年中国科学和技术发展研究（上）.中国土木工程学会：中国土木工程学会，2004：254-328.

[7] 王谦，程中华，白永生，等.不完全预防性维修条件下保修决策模型研究[J].兵器装备工程学报，2019，40（10）：166-169.

[8] 高天宇. 基于复杂性的人机协作装配任务分配问题研究[D].长春：吉林大学，2020.

[9] 王欣.核电厂预防性维修管理[J].设备管理与维修，2018（22）：71-73.