1.3.2　定时维修策略

定时维修策略是一种以时间为基础的预防性维修策略，它是一种为降低设备故障率或防止设备的功能退化，按照事先规定的维修时间间隔或累计工作时间、日历时间、里程或次数等进行的预防性维修策略，所以定时维修（periodic maintenance，PM）策略又称为周期性维修策略。传统的预防性维修策略也主要是指定时维修策略。定时维修策略是建立在使用寿命可靠性（age reliability）基础上的。定时维修理论认为：每个部件的可靠性与使用时间有直接的关系，随着使用时间的增加，部件的可靠性会逐渐下降，当可靠性下降到一定水平后，设备使用的安全性和经济性将会受到大的影响。所以每一个部件都有一个可以找到的并且在使用中不能超越的维修时限，达到这个维修时限必须对部件进行维修或更换。人们可以依靠合理设定维修时限来预防故障的发生，使设备可靠性维持在一个较高的水平上。对于复杂设备而言，由于工况的多变性和随机性，设备的可靠性与维修时限的关联关系非常复杂，准确建立它们之间的关联模型非常困难，按照一个固定的维修时间间隔进行维修往往会出现“维修不足”或“维修过度”。仅仅通过缩短维修时限或扩大维修范围及增加维修深度也难以完全避免某些部件的故障或损耗。此外，频繁的定时维修本身不但会造成维修费用的急剧增加，同时还会降低设备的完好性并影响到设备的可靠性。所以，与事后维修策略相比，定时维修策略虽然可以减少“维修不足”的发生并节省一定的维修费用，但它也不是一种完美无瑕的维修策略，也就是说，定时维修策略也有其适用场合。

维修时间间隔的确定是定时维修策略实施的关键。维修时间间隔过短会造成设备的“维修过度”，而维修时间间隔过长则会造成设备的“维修不足”，因此应该根据设备性能的实际衰退情况合理确定维修时机。根据设备的失效规律，可以将设备的使用生命周期分为如下三个阶段：第一个阶段是早期失效期（infant mortality）；第二个阶段是偶然失效期（random failure），又称随机失效期；第三个阶段是耗损失效期（wearout failure）。在设备刚投入使用时，由于未经过充分的磨合，设备处于早期失效期，这个时期设备故障率往往会很高。随着设备使用时间的增加，故障率会逐渐地趋于平稳，即设备进入偶然失效期或随机失效期。在临近使用寿命期结束时，设备的故障率又会逐渐升高，即设备进入耗损失效期。设备使用生命周期的故障率随时间变化的关系为如图1-4的“浴盆曲线”所示。“浴盆曲线”揭示了设备在全使用寿命期内故障率的变化规律。分析不同阶段设备失效的内在规律和本质区别，建立相应的数学模型，可以为设备维修时间间隔的确定提供理论依据和分析手段。

图1-4　设备失效率与时间的关系曲线

下面根据图1-4所示的设备失效率与时间的关系曲线，进一步归纳出设备在全使用寿命期内3个阶段的故障率特点。

在早期失效期，设备失效大多是由产品设计、原材料和制造工艺的缺陷造成的，设备失效发生时间往往很难预测。为了缩短这一阶段的时间，设备应在投入正式运行使用前进行试运转，也就是进行一段时间的设备运行磨合，以便及早发现、修正和排除早期故障。还可以通过试验进行筛选，剔除不合格的产品。

在偶然失效期，设备经过一段时间的运行磨合后，其故障率会趋于平稳并处于一个较低的水平，此时一般可以将其近似看作一个常数，设备可靠性指标所描述的就是这个时期。这一时期是设备使用的平稳阶段并表现出良好的性能，偶然失效是设计制造的质量问题、材料自身缺陷、环境条件和使用不当等因素造成的。偶然失效期设备的性能衰退规律是可以预测的，所以定时维修策略的维修时间间隔通常是针对这个阶段而言的。由于设备处于一个平稳状态，按照某一固定的维修间隔进行维修有其合理性。

在耗损失效期，由于磨损、疲劳、老化和耗损等原因，产品或零部件逐步达到设计寿命，此时故障率会随使用时间的延长而迅速升高。一般地，为了确保设备的安全运行，在耗损失效期到来之前要对设备进行拆检，更换磨损的零部件，这样能够有效防止其功能故障的出现，从而有效延长设备的使用寿命。

定时维修策略必须根据设备的结构特点、失效规律和使用要求，预先确定设备的维修类别、维修时间间隔以及维修工作量。同时，与事后维修策略相比，定时维修在一定程度上提前了维修时机，有利于减少“维修不足”现象的发生，并有利于减少事后维修由故障发生造成的损失和使用风险。然而，由于没有考虑设备的实际运行状态，当维修间隔确定不合理时，按照一个固定的维修时间间隔进行维修的定时维修策略还是容易造成设备的“维修不足”或“维修过度”，特别是当设备工况复杂多变时，这一问题尤为突出。