【ISO/TS22163:2017軌道交通】RAMS可靠性、可用性、可維修性和安全性管理理解實施--【智天下管理顧問】

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來自專欄 ISO/TS22163國際鐵路管理體系

一、RAMS概述

RAMS是可靠性（Reliability）、可用性（Availability）、可維修性（Maintainability）和安全性（Safety）這四個英文字母的首字母的縮寫。

RAMS是貫穿產品整個生命周期，從對產品的可行性分析研究到產品報廢的整個生命周期過程中，需要建立可靠性、可用性、可維修性和安全性的RAMS論證過程，通過RAMS論證建立RAMS要求，並將RAMS參數綜合到要求形成過程中。

1、可靠性：產品在規定條件下，在規定時間區間內，完成規定的功能的能力。

2、可用性：在要求的外部資源得到保證的前提條件下，產品在規定條件下和規定時刻或時間區間內，處於可執行規定功能狀態的能力。

3、可維護性：在規定的條件下，使用規定的程序和資源進行維護時，對於給定使用條件下的產品，在規定的時間區間內，能完成指定的實際維護工作的能力。

4、安全性：免除不可接受的風險影響的特性。

二、RAMS要求的識別

1. 在與顧客達成供貨協議之前，應儘可能全面識別產品的RAMS要求。

2. 如果是顧客設計的產品，則由市場部經理與顧客聯繫，獲取產品圖紙和產品規格等信息，以供評審。

3. 如果是由本公司負責設計的產品，則由項目工程師與顧客聯繫，獲取產品有關的要求（如產品技術協議文本，採購技術協議，技術參數及要求等），以識別RAMS所需的有關信息。這些信息包括但不限於：

– 產品功能、性能要求、與其它產品的相互關係和介面

– 有關法律法規和行業要求，如產品標準、行業安全政策等

– 產品運行的環境條件（如高溫、高腐蝕、水下）、地理條件（如風沙、地震、多雨雪、寒冷等）、以及產品的運行策略（如每天運行小時數、每年運行天數）

– 產品維護條件、後勤保障條件、維護策略（如維護周期等）

– RAMS要求，包括：

1) 定量要求（如採用的RAMS目標指標、計算方法）

2) 定性要求（RAMS管理要求、模塊化設計、冗餘設計、數據收集、材料選擇等）

3) RAMS要求的驗證方法和接受準則、安全論證等要求

三、 RAMS要求的評審和確定

1. 在識別RAMS要求後，項目工程師應依照新產品設計和開發要求流程組織對RAMS要求進行評審：

– 充分利用以前類似或相關產品的RAMS信息（如RAMS要求和實際RAMS方面的績效）來評審

– 進行RAMS的初始分析（如特殊應用條件等各種最不利情況對RAMS的影響分析、RAMS風險分析）

– RAMS要求的可行性分析

– 對有關要求（如協議、合同、產品規格、產品遵照標準及技術參數等）逐條進行評價，並與顧客進行溝通和協商，澄清合同或者協議中的每一項要求

2. 評審後，應將確定的RAMS要求納入產品規格中。如果是顧客負責設計，則應要求顧客提供產品規格。如由本公司負責設計，則項目工程師應建立產品規格。本公司建立的產品規格應盡量得到顧客書面批准。

四、RAMS計劃和管理

1. 在著手開始產品開發之前，如在產品的策劃論證階段（本公司設計開發時）或者在產品要求的評審階段（顧客負責設計時），由項目工程師組織建立產品項目小組，至少包括來自於質量、技術、採購、生產等部門的成員。

2. 項目小組應建立產品的RAMS工作計劃，對產品在設計開發直到通過驗收這一過程中的RAMS工作（如RAMS測試、數據收集、評審、分析和論證、改進等）時間和具體相關責任人等做出安排。

3. RAMS工作計劃也可以包括在產品設計開發的時間表中，而且隨著工作的進一步開展，可能需要進行調整和更新。

五、RAMS要求的實現

1. RAMS設計原則

當由本公司負責產品設計時，在設計過程中，項目工程師應充分利用RAMS有關的設計準則，如模塊化、通用性、互換性、冗餘設計等，並綜合考慮與新技術、新工藝、測試及試驗設備以及生命周期成本LCC管理要求之間的平衡。

2. RAM模型

根據RAMS要求，建立相應的可靠性、可維護性、可用性數學模型（可靠性模型還要求建立可靠性框圖），以便進行RAM性能預計和分析。

可維護性模型還應考慮所確定的產品維護策略。

3. RAM分配

根據RAM模型，進行RAM分配。RAM分配情況可能會在RAM性能的預計或分析過程中進行調整。

可維護性分配還應考慮所確定的產品維護策略。

4. FMECA

應依照FMEA及FMECA相關要求進行FMECA，以儘可能全面識別潛在的RAMS方面的故障，並制定改進計劃。FMECA結果應提交設計評審。

5. FTA

對於FMECA的風險等級為R1和R2的故障，或顧客指定分析的故障，必須依照IEC 61025進行FTA。FTA結果應提交設計評審。

6. 在產品設計過程中還應產生以下資料並提交設計評審：

– RAMS關鍵件清單（包括關鍵件名稱或描述、料號、供應商、型號、RAMS影響分類、單元產品使用數量等），源來自於FMECA

– R1和R2風險的單點故障清單，直接來自於FMECA

– 隱患清單（列入影響安全性的故障），直接來自於FMECA

– 關鍵件安全性符合表（產品被顧客確定為安全關鍵零部件時）

– 產品備品備件清單、維護工具設備清單、維護人員資格要求、產品維護和使用作業指導書等

– 子系統、零部件和材料的RAMS規格和要求

7. 採購部應組織項目小組確定對供應商的RAMS控制要求，並將確定的RAMS要求傳達到供應商，並依照供應商開發管理要求進行持續監控。

8. 質量部應組織項目小組對影響RAMS的產品特性和過程參數擬定監控措施，並列入控制計劃以在製造過程中對RAMS進行持續監控。

六、RAMS性能的預計

1. 在對產品進行設計驗證時，項目工程師應依照所建立的RAM模型，對RAM性能進行預計，以估計RAM性能能否滿足要求。

2. RAM性能預計應盡量使用相同或類似設備的故障記錄及實際運營期間所得的故障數據，或者使用標準手冊中的數據，並記錄數據來源。

3. RAM性能預計結果結果錄入《RAM性能預計表》。

4. 安全性預計：FMECA中應預估擬定措施完成之後的殘餘風險。

5. 如預計結果表明RAMS要求得到了滿足，才允許進行RAMS性能測試和驗證。

6. 如預計結果表明RAMS要求未得到滿足，則應採取改善措施，如修改RAM模型、調整RAM性能分配、修改RAMS設計等，以確保RAMS性能預計結果能滿足RAMS要求。

7. 該預計結果可能需要對已經確定的產品維護策略進行調整，對產品維護策略的調整需要得到顧客的書面批准或郵件認可。

8. RAMS性能的預計結果及改善措施的執行結果等應提交設計評審。

七、 RAMS性能的測試和驗證

1. 設計定型前，項目工程師應依照產品例行試驗要求組織進行產品例行測試，如外形安裝尺寸、外觀、銘牌及標識牌、介面尺寸、絕緣、耐壓、阻值、電感、塵密、浸水等測試。顧客也可能要求進行可維護性試驗。

2. 測試的樣品，必須是其他項目檢驗合格的樣品，或者雖然不合格，但不至於影響RAMS性能測試和驗證的結果。當提交的樣品是這樣的不合格品時，必須在測試報告中加以說明。

3. 不具備型式試驗測試條件時，應委託有相應測試資質的外部實驗室（該試驗室須得到客戶認可）進行測試。當由測試實驗室進行測試時，本公司須提供《型式試驗大綱》，以規定測試遵照標準、測試目的、要求、測試方法和測試條件或環境、測試步驟、數據收集和結果記錄等。

4. 測試和驗證過程發現的所有問題，均需在測試報告中說明，測試報告應給到質量部門，由質量工程師依照本文6.9中的要求對問題進行跟蹤處理和記錄。

八、RAMS性能的分析報告

1. 進行RAMS性能的測試和驗證後，項目工程師應組織項目小組結合RAMS性能的預計結果，形成RAMS分析報告。

2. RAMS性能分析須使用相同或類似設備的故障記錄及實際運營期間所得的故障數據，並記錄數據來源。

3. RAMS分析報告應包含擬定的改善措施，包括產品設計、工序設計、供應商等方面的改進。

4. RAMS分析報告應在RAMS正式驗收前獲得顧客批准，並在RAMS驗收通過後，進行進一步地完善。只有當顧客批准了RAMS分析報告之後，才能進行產品設計定型。

九、RAMS的驗收

1. 本公司產品隨著顧客樣車整車進行運營考核和驗收，但一般不超過本廠承諾的品質擔保期，除非與顧客有特別約定。

2. 由顧客向本公司提供產品的RAMS運行考核評估結果，以及故障情況報告。

3. 收到顧客報告的故障時，由品質管理部門依照本文6.9進行處理。

4. 一般情況下，外來因素引起之事故，例如：外來長時間超負載，短路或員工錯誤等，則不列為故障。以下非責任故障不影響產品的RAMS運行考核結果∶

– 超過壽命期的損耗件

– 連帶故障（由前級故障導致的故障）

– 修復前相同故障的重複出現

– 碰撞、事故、故意破壞

– 操作或維修人員的疏忽或不遵守操作規程

– 不按本公司提供的操作和維護作業指導書要求操作和維護

– 由於預防性維護工作失誤導致的故障（如忘記加油、整定錯誤等）

– 由於公眾（包括乘客）行為或疏漏導致的故障

5. 在對RAMS進行驗收後，應根據實際獲得的驗收數據完善RAMS分析報告。

十、RAMS數據收集、持續改善和管理

1. 在產品測試（包括型式試驗）、試生產、批量生產、安裝、顧客樣車調試、正式運營、維護、停用和處置等階段發生的所有RAMS故障信息，包括供應商發生的故障的信息，都是RAMS持續改善的基礎，必須加以收集。

2. 各相關人員應將將所有RAMS有關的故障通知質量部，由質量工程師依照品質預警和客戶抱怨處理要求中所規定的8D方法組織小組進行故障分析和處理。

3. 除此之外，質量工程師還應建立《故障匯總清單》，以匯總故障情況、故障分類、故障影響、故障分析、糾正行動及完成情況等，並作為在整個生命周期中對RAMS進行持續管理基礎的產品故障資料庫。

4. 對於新發現的故障，相關部門（如技術部和質量部）應及時更新有關文件，如《RAMS關鍵件清單》、《R1和R2風險的單點故障清單》、《隱患清單》、《關鍵件安全性符合表》、《產品備品備件清單》、《維護工具設備清單》、維護人員資格要求、產品維護和使用作業指導書等，並進一步更新和完善RAMS分析報告。同時質量部應及時更新產品的控制計劃。

5. 為確保產品能持續滿足RAMS要求，質量工程師應依照《質量控制計劃》的規定進行監控和例行試驗。

6. 如果產品設計進行了重大變更，必須依照工程變更ECR/ECN要求執行工程變更管理，並應進行重新相應的RAMS測試。

7. 產品生命周期結束時，項目工程師應組織項目小組根據所獲得的產品在整個生命周期中的實際數據，完善RAMS分析報告以及LCC分析報告，以便為以後的產品提供實際數據支持。