轨道交通RAMS工程基础:使用维修任务分析

1.使用与维修工作分析（O&MTA）方法的一般程序

使用与维修工作分析（operation and maintenance task analysis，O&MTA）是保障性分析的重要工作项目，其目的是对所形成的保障方案的每一项使用与维修保障工作进行详细的分析，得出该使用与维修工作的工时及其他属性，并将其分解为各个子工作，确定出每个子工作所需要的保障资源的功能需求，作为确定保障资源的重要输入信息。因此，使用与维修工作分析是将保障方案转化为保障资源的关键性中间环节。

使用与维修工作分析包括4个基本要素：输入信息、分析工作内容、分析工作流程及保障资源需求确定工作的数据接口。

2.分析工作的内容

使用与维修工作分析的工作内容包括三个方面：

1）确定使用与维修工作的属性包括维修时间与工时、维修级别以及是否是危险维修工作、是否有特殊工作环境要求、是否需要专用保障设备、是否有使用与维修保障时间约束等。

2）使用与维修工作的分解，即将每一项使用与维修工作分解为子工作，并确定各子工作的顺序关系。

3）确定使用与维修工作对保障资源的需求，这包括每一子工作是否需要备品备件和所需备品备件的数量；是否需要保障设备，如需要，对保障设备的功能有哪些要求和所需的数量，若是测试设备，测试单元的参数有哪些要求等；是否需要技术资料，如需要，对技术资料的内容要求是什么；还有对人员专业、技术等级与数量的需求等。

3.分析工作流程

使用与维修工作分析的工作流程如图3-46所示，首先应从保障方案中检索出需要进行分析的一项使用与维修工作，标识出维修工作的属性，测量或预计出维修工作的时间；然后将该项使用与维修工作按工作顺序分解为各个子工作，并标明各个子工作的顺序要求；最后对每一个子工作进行备品备件需求、技术资料需求、人员数量、专业及技术等级需求和保障设备需求的分析。上述工作完成后，再进入另一项使用与维修工作的分析，直至结束。

图3-46 使用与维修工作分析工作流程

4.示例表格说明

O&MTA表格一般包括时线分析表、资源需求分析表和汇总分析表。

（1）时线分析表 时线分析表中记录了各保障工作项目的时线分析明细及人力的使用情况，见表3-63。

说明如下：

①组件项目名称/件号——保障对象的名称；

②维修工作编号——给每个保障工作分配一个数据编号。如可连续编上从01到99的号码，这里的每个维修工作可对应于保障对象的约定层次。如有FMEA，RCMA中维修工作编号此处要保持一致。

表3-63 时线分析表

③维修工作名称——维修要求术语必须在这列中填入。通常维修要求术语包括：调节/校正、校准、功能测试、检查、大修、拆除、原件更换、备件更换、修理、维护、故障诊断。

维修工作名称通常与后面第⑦列的维修工作说明对应，是维修工作说明的简要描述。

④工作频数——填入维修工作在单位时间内的发生的次数，单位时间可以是日历时间的周、月、年。

⑤维修级别——将完成的维修工作的维修级别信息。这可以是基层级，中继级，基地级或承制厂。

⑥分析控制号——控制号序列是用数据表示的硬件系统的物理分解结构层次数，并且可对最高层重要维修项目至最低层可维修单元进行追踪。分析控制号分配的示例见表3-64。

表3-64 分析控制号示例表

对每一个维修重要工作项目赋予一个分析控制号。维修工作项目和保障资源需求与分析控制号相对应，并且容易生成从较低层次工作项目到较高层次工作项目的信息表格。

⑦保障工作要求说明——必须包含表格第③列中确定的维修工作名称术语，并围绕该关键词进行展开，增加技术性的描述和说明。进行维修的要求必须明确定义。如在FMEA、RCMA中有关于维修工作要求说明信息，这里可继承填写。

⑧作业序号——每一个保障作业分配一个四位数的阿拉伯数字号。在分析时如可唯一确定此保障作业序列，则第一位数为“0”。如不唯一确定此保障作业序列，第一位可用X表示。第三位表示任务完成序列（例如，0010，0020，0030）。如果有子任务，可通过第四位确定子任务（如，0021，0022）。

⑨作业名称——保障作业名称应用简明的技术术语来表示，其细化的粒度应该以能够建立一个全面的保障资源清单为准。在一个维修作业中应能明确涉及使用一个备件、一个保障设备或一些相关后勤保障资源。

⑩作业经历时间（分钟）——对每个保障作业经历时间线必须进行分析。如果一个保障作业由两个或更多人员来完成，每个人员应建立一个时间线（例如，人员1，人员2）。如果任务范围超过表格中规定的时间周期长度，时间线可转至下一行零点处继续开始，表示一个新的循环。有些情况下，时间范围较大（可用小时作单位），时线分析的优点就是可以清晰的表示大量并行作业之间的时间关系。通过时线分析可以进一步确定人力需求。并可在时线分析的基础上进行优化安排。目的是使作业经历时间和维修工时达到最小，并且尽可能地使用技术等级低的人员。

⑪经历时间——输入保障作业的经历时间（即在第⑩列中用时线所表述的时间长度）的数字值。这个数值是任务开始到任务完成的时间。并不是表示不同任务段的所有时间总和。(www.xing528.com)

⑫工作频次——根据每个装备实际运行情况分析每个作业的频率。通过某个维修活动的频数可为计算备件/不可修件、保障设备以及其他类型的保障资源提供原始输入数据。

⑬维修工时——输入每个保障作业的三级技术水平的维修时间要求值。这三级技术水平定义如下：

a.初级技术水平。一个初级技术水平是假定某工作人员具有下列特点：年龄——18到21岁，经验——在训练之前没有正规的工作经验，教育水平——高中毕业。在一定量的专业训练之后，这些人员可以执行例行检查，完成功能检测任务，使用简单的手工工具，能够读懂明确的提示，无需做出解释和决策。这一类的工作人员经常要协助更高级技术人员，其工作需要在监督下进行。

b.中级技术水平。这类人员受过更多的专业教育，有大约两年大学教育经历或在技术机构从事过两年某专业科目的工作。另外，他们经过一些特殊训练，并且有2到5年的相关型号故障处理方面的经验。这一层次的人员可以执行比较复杂的任务，能够使用多种测试设备，能够做一些与维修有关的决策和部署。

c.管理或高级技术水平。这些人员受过2到4年的正规高等教育或者在技术机构从事2到4年某专业科目的工作，或者拥有10年以上相关工作经验。他们被分配进行管理和训练中级和初级技术水平人员，能够讲解维修程序，完成复杂任务，能够做出影响维修策略的重要决策。在操作和应用复杂精密的设备上，具有丰富经验。

在分析每个保障作业时，要对保障作业的复杂性有充分的估计，在充分理解保障工作要求的前提下，考虑人的感官和直觉能力，运动技能，灵活协调性，人的体型和肌肉力量等因素。同时要注意除考虑上述人体因素的前提下还要对执行保障作业时需要的技能水平做出充分估计，为每个保障作业分配一个适当的技能水平，同时填入每个技术等级的维修工时信息。

在填写人员技术水平时，要充分考虑现有装备维修人员的技能水平。这对确定训练要求十分有益。同时也有助于在实际使用维护装备时考虑对现有人员的培训和训练，有助于有针对性的制定训练要求和训练计划。

（2）资源需求分析表 资源需求分析表中记录了各保障工作项目中对于资源需求的说明，见表3-65。

表3-65 资源需求分析表

说明如下：

①～⑧，同于表3-63中相同名列。

⑨～⑪这些列中填入保障作业中需更换的零件信息或消耗品信息，这些更换作业既可以是所有预防性维修保障作业也可以是修复性维修保障作业。更换的零件即可以是可修件，也可以是消耗件。列⑩通过一定的命名规则来定义备件的名称及编号，命名规则应在产品的设计规范中定义。⑨列给出完成任务所用到的备件/消耗品的数量。列⑬11基于故障率，可达性，耐久性即预防性维修频率，综合给出预计的更换率，组件的更换率说明了各个组件的需求率，它是决定平均维修间隔时间（MTBR）的基础数据源，也是确定备件需求量的基础。

⑫～⑭测试和保障设备信息。输入所有完成第⑧列填入的保障作业所需的工具，测试和保障设备。列⑬31通过一定的命名规则来定义设备或工具的名称及编号。列⑬12记录了某个保障作业所需的设备或工具数量，列⑬14用于填入重要设备及工具的使用时间信息。

⑮设施需求信息。

⑯特殊的技术数据说明。包括新的人员专业提示，安全和警告事项以及其他要告知维修人员的信息。

（3）汇总分析表 汇总分析表中记录了各保障工作项目总的完成时间、工时信息以及对于资源种类的标识信息，见表3-66。

保障工作分析汇总表总结概括了对于每个重要保障工作项目的维修需求，包括项目名称的定义、项目的简要描述、预测到的定量时间信息、保障资源需求信息。总结是对前述时线分析表和资源需求分析表的概括。说明如下：

①～⑦同于表3-63中相同名列。

表3-66 汇总分析表

⑧保障工作时间；表3-63中工作项目的执行时间汇总记录，通过时线分析得到。

⑨和⑩人员技能等级和维修工时，这些信息来自于表3-63。人员工时信息来自于表3-63中工作项目的工时汇总记录。

⑪～⑬同于表3-65同名列。

⑭备注信息，填入前面各列没有涉及对维修工作项目及资源需求情况的补充说明信息。

保障对象O&MTA的要点可以概括如下：

1）注意区分O&MTA在不同设计阶段执行的特点。O&MTA数据格式并不是一成不变的，可以依据不同的型号或不同功能的保障对象而不同，需要时根据装备寿命周期阶段的设计数据进行裁减。在装备研制阶段的初期，系统的设计更多地关注于保障对象和保障系统的功能层次组成。在装备研制阶段的中后期，随着系统层次的不断细化，分析过程中产生了大量的详细设计信息，这时通常采用表格的形式来记录分析信息。但同时要注意随着设计的细化，为更好地辅助设计人员在较短的时间内做出大量的决策，需及时有效地迭代执行O&MTA，更新相关信息。为后续供应和获取运营时所配置的保障资源以及相关的保障工作项目的执行提供基本信息。

2）OTA与MTA要放在不同的设计部门来执行。OTA的分析对象与MTA的分析对象在保障对象的层次上存在差异，OTA更多的是针对系统级的保障对象，而MTA随着设计的细化会具体针对LRU或更低层次的保障对象，故OTA分析工作在执行的过程中应放在装备的总体设计部门来执行，MTA的分析工作放在与各功能系统对应的专业的设计部门来执行。同时应注意做好O&MTA的计划工作。

3）重视新的或关键的保障资源需求。进行使用与维修工作任务分析要注意确定出新的或关键的保障资源需求以及与这些资源有关的危险物资、有害废料及对环境影响的要求。新的保障资源是指需要专门为新研产品开发研制的资源。关键保障资源并非新研资源，是由于进度要求、费用限制或物资短缺的故障缘故而需要专门管理资源，例如与其他装备共用的设施和贵重保障设备等。在满足装备任务需求的前提下，尽可能地减少新的或关键的保障资源要求。另一方面，新的或关键保障资源需要专门投资或专门协调管理，都需要花费人力物力和时间，并且要做好它们与设计方案和保障方案的权衡。当首次确定一种新的或关键的资源要求时，必须进行验证。通过验证，决定要么修改设计或取消这个要求；要么预先规划，从一开始就设法满足这种需求。

4）在O&MTA基础上进一步具体化得出人员和训练要求。通过使用与维修工作任务分析，可以得出保障新装备的总的人员要求（人员数量、技术专业及技术等级）和人员的训练要求。利用上述分析的结论制定人员能力表，该表列出使用和维修新装备或进行每项使用与维修工作所需人员数量与技术等级的最低要求，包括需要掌握的技能和熟练程度、需操作和维修的测试仪器和保障设备、甚至组织某项维修工作的能力等。以此为依据确定出培训要求，包括训练课程、训练教材、训练器材、最佳的培训方式（正规学历学习、在职学习或两者结合）及训练进度计划。

5）注意优化保障资源要求。通过使用与维修工作任务分析，应确定出新研产品保障性可以得到优化的领域，或为了满足最低保障性指标而必须更改设计的范围。其目的是影响设计而达到最佳的保障性，这也是保障性分析工作的主要目标之一。通常考虑两个方面的问题：一是通过使用与维修工作任务分析结果，确定出规划的使用与维修工作在时间、资源和对安全与环境的危害方面不能满足保障性要求。从而可以得出哪些工作可以简化或需要优化，以减少使用与保障费用；优化保障资源，以减少使用危险物资、产生有害废料、排放污染物对环境的影响。同时也可以将分析工作集中于能改进设计或改进保障性的使用与维修工作上去。二是分析每一种保障资源的类型，确定是否有重复的保障资源要求。例如能用一种测试设备完成全部所需的测试功能，就不能有两种不同的测试设备；新装备中用了多种不同尺寸的紧固件，则需要一系列拆卸工具，而如果所有紧固件标准化，则仅用少量的工具就可拆卸，因此也就优化和简化了保障资源要求。

6）在O&MTA基础上做好装备的初始供应。初始供应是为了保障装备在早期部署期间（时间由合同确定，通常为1～2年）所需的备件、消耗品、工具与保障设备等供应品的初始储备过程。通过使用与维修工作任务分析，可以确定初始供应项目，形成初始供应清单，提供保障新装备初期使用与维修的物资与设备。特别应该指出，不进行这项分析工作，初始备件供应存在很大的无序性和盲目性，将会造成停机待件或形成浪费。