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RossKennedy
TPM中心(澳大利亚)主任
1RCM
1.1RCM背景
在二十世纪50s年代可靠性研究的主流方向是复杂装备，其结果直接导致了RCM理论的产生。尤
其是到了1960年，为了解决维修费用增长过快、设备可用度差以及对基于时间的预防性维修有效性等
问题，联邦航空管理局航空工业可靠性大纲研究会（FAA/AIRPS）开始从事这方面的研究工作。这同
其它几个刚开始研究的项目一样是围绕着如何改进传统的维修大纲拟定方法。传统的方法是基于复杂装
备上的每个部件都有一个明显的工作寿命，并且经过彻底的检修能够保证系统运作的安全和可靠。在使
用传统的可靠性大纲时，人们发现许多模式的失效并不能根据所谓“准确工作寿命”确定的彻底检修进
行修复，而且无论其力度有多大、作业有多完善都无法来预防或有效的减少这些失效的发生。
1950S：发现传统的维修方法，不能满足战后所谓“现代”飞机的需求
1960S：FAA航空工业可靠性大纲出台
FAAMSG（制造业维修指导小组）成立
1970S：MSG1应用于波音747
MSG2应用于DC10、L1011
1980S：美国联合航空公司首先提出RCM（原始决断图出版）
MSG--3开发并应用于波音757、767
（RCM1：修正后的决断图）
1990S：RCM应用于核工业；
RCM开始应用于各行各业；
（RCM：在决断图中增加了环境因素）
图1RCM发展历程
第一代模型第二代模型第三代模型
二战前二战后经过30年研究
复杂机械装备早期失效，如变速箱、
传动设备等。
有明显工龄的机械设备失效模式，
如：泵，管道（煤气）等
结构疲劳失效
复杂的电机设备
（没有主失效模式，或设备过载）
电子元件，如：计算机、PCI等。
耗损型曲线经典的浴盆曲线航空工业研究曲线
图2航空工业装备失效分析
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1960年，FAA航空工业可靠性大纲的出台引出了2项令人吃惊的发现：
对于复杂系统，除非其部件只有一个关键的失效模式，否则预防性维修对系统可靠性影响甚微；
在复杂系统中，存在大量的单元，找不到适合它们的、有效的预防维修方式。
1.2新的失效观念
随着对不同类型飞机的可靠性研究，由第一代（二战前）和第二代（二战后）故障曲线来描述设备
失效模式的传统观点，受到了挑战。在对飞机上不同类型的设备失效规律进行研究的过程中，发展出了
一系列新的第三代故障曲线，见图2。
由第三代失效模型可见，随着装备失效观念的改变，同样预防失效的观念也应改变。硬性的工龄限
制和基于时间的维修计划常常在提高复杂装备可靠性上效果不大或者根本没有效果。图3表明，采用传
统的维修可能会在仍然可靠的系统中引入早期失效，反而在事实上提高了系统的失效率。
传统的基于时间管理的失效模式
失
时间
效
概基于状态管理的失效模式
率
时间
图3失效模式
为了解决此类问题，维修面临着以下四项挑战：
1）采用适当的维修策略有效的解决各种类型的失效过程；
2）通过采取更加主动和经过规划的方法提高维修效果；
3）增加预定的停机维修时间间隔；
4）确保从事使用、维修、物资供应和技术功能等方面工作的人员之间的主动保障与合作。
为解决这些问题，RCM提供了一种调整维修策略的技术。因此它也可以被定义为：一种用于开发或
优化维修对物质资源需求，以实现装备固有可靠性为目的的逻辑决策过程。其中固有可靠性是指通过有
效的维修大纲能够达到的最高可靠性水平，它是装备的一种设计属性，除非重新设计否则无法提高。
RCM作为一种基本方法论，在权衡满足固有可靠性要求所需的资源时，应基于下列原则：
1）失效仅是一种不满意状态，维修是为了防止该状态的发生；
2）失效的后果决定维修作业的优先顺序；
3）装备不存在冗余；
4）基于状态维修或预计维修策略优于传统的基于工龄的方法；
5）即将失效时应能发出警告。
1.3实施RCM的七个步骤
RCM有7个逻辑检查步骤，如图4所示。这些步骤构成了一个反复迭代的过程，这种过程是基于风
险分析和有明显职责对象和需求的形成的。
RCM过程中有两个关键工具：一是逻辑决断图，它在航空工业中被称为MSG3（维修指导小组
模型3）；另一个是FMECA（故障模式、影响和危害度分析）。
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服务对象
和需求
第七步第一步
优化策略选择重要的
和大纲工作领域
第六步第二步
制定计划和实确定关键功能
施选定的策略和性能指标
第五步第四步第三步
选择可行的和有确定最可信的确定所有合理
效的维修策略失效模式及后果的功能失效
图逻辑决断的步作业
47
逻辑决断图通常用于选择那些技术可行且经济合理的维修策略。图5是RCM决断图的一个简单示例，
然而，实际上完成一个较为综合的逻辑分析需要采用更为复杂的决断图。
事故的发生是事故是否会伤否事故是否会减否
是否明显及人员和环境缓或停止生产
否是是
防止事故能否防止事故能否
采取预防措施预防是否比修
降低复合失效降低它对环境
是否更经济
的概率和人的伤害复更经济
是否是否是否是否
采取措施检查事故是采取措施采取措施不采取预采取预防
重新设计无须预防
防止事故否发生防止事故防止事故防措施措施
所有措施应是技术可行且经济合理
图5RCM逻辑决断图示例
随着RCM技术的不断改进，它曾先后有过一系例不同的名称简写：RAM，RMA，R&M，MTA，MSG3，
RCM，RCM。然而，尽管RCM的名称有不同的变化，其基本原理并没有变。如今RCM已经发展成为一
种具有战略性质的决策方法，可用于开发经济、有效的维修方案。这种方案有助于明确：1）你需要设
备做什么？2）你的设备能做什么？3）什么情况下设备会失效？4）如何才能使你的设备安全、经济的
运作。
当然，这需要一种先进的逻辑方法来实现这些目标。首先，它要求明确所有可维修的重要项目的功
能、功能故障模式、故障影响和故障原因；其次，要求对每一个可维修项目运用逻辑决断模型来确定维
修任务和维修检测间隔。需要注意的是如果不能预先确定基本的设备运行状态、正常运转标准和加速耗
损问题，就不能很好的采用该方法。
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2TPM
2.1TPM的背景
与RCM不同，TPM是在1970S初期的日本汽车工业中出现的。它是由日本德桑(NipponDenso)公司
（日本东芝汽车公司的一个主要供应商）在为东芝公司开发一种新型汽车生产线时提出的，最初的目的
仅是为了将整体质量控制（TQC），准时作出（JIT）和全员调动（TEI）三项技术进行有机的结合。直到
1988年，SeiichiNakajima关于TPM的两部权威性著作中第一部的英文版出版后，西方开始认识到TPM
的重要性并予以认可。
不久，人们就意识到TPM不仅是成功获得世界级装备性能以实现TQC（减少其可变性）和JIT（减
少引导时间）的的关键环节，也是提高公司整体性能的强有力工具。然而直到1990S早期，TPM才开始
迅速被西方世界广泛采用，显著提高了其制造业、加工业和采矿业公司的业绩。尤其是采用它能够有助
于通过更新和提高质量管理方法，在显著减少维修费用乃至整体使用费用的同时，稳步提高设备作业能
力。此外，TPM的成功采用还可以使车间产生更安全和更绿色。
2.2TPM的发展历程
传统的高缓冲库存允许在车间设备的主要工序之间加工，以确保一旦车间设备的一道工序出了
问题能使它不影响车间的余下部分作业。然而维修所扮演的角色是以合理的费用确保车间和设备的主要
工序在规定的时间段上保持一定的可用度，比例90。经实践检验，通过保留高缓冲库存，设备上大部
分项目可以认为是相互独立的。如果设备在作业中通过维护可获得90的可用度，那么这一过程总的可
用度也是90，见图6。一旦装备开始出现质量问题，可以在后面质量检测中发现，在预警工序收到失
效跟踪装置反馈的信息后通过维修予以纠正。
原材料设备备料设备备料设备备料设备输出
#1#2#3#4
90%90%90%90%
设备可用度为：90%则进程可用度为90%
图在高缓冲备料的条件下设备相互独立
6
1970年,日本德桑公司在提出新的东芝生产系统时，为了提高系统质量和缩短从订货到交货时间间
隔，要求逐渐减少缓冲库存。为确保首批产品质量，引进了统计进程控制技术，该技术是基于“质量在
于原料”的理论建立起来的。这样可以通过提供拥有耗费最低、反应快速的超级用户服务，为用户带来
最大的价值利益。然而这要求减少缓冲库存的供贷时间和驱动消耗，从而会导致一旦个别设备出现问题，
就会影响整个生产进程。显然整个过程中各设备之间相互不独立。在这种条件下，整个过程的可用度就
是各个单项设备工序可用度的乘积。因此，一个包括四个可用度为90的设备维护工序的过程，其可用
度不是90而是9090909066，见图7。
设备
原材料设备设备设备输出
2#2#3#4#
90%90%90%90%
设备可用度为：90%则进程可用度为66%
图7在无缓冲备料的条件下设备不相互独立
进一步来说，当提高质量方法变为通过控制加工过程来实现，在原料阶段就开始预防，则设备性能
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问题可以很早就被发现，而适用性和可靠性就变得更加重要。当缓冲库存减少后，提高加工过程性能的
压力就落在维修部门身上。这样一来，就会在生产和维修部门之间产生矛盾，因为有些维修观点认为提
高设备可用性所有部门都有责任，而维修部门本身的业绩并没有下降。但是生产部门则认为按照传统的
组织结构，其自身不能完成全部要求，而维修是作为一个独立的功能部门可以实现前一种过程可用性水
平和较快的反应时间。正是由于这种矛盾的不断发生，而产生了借助工程方法来解决这一问题的要求。
工程人员很快就通过将进程中的单项可用度从90提高到97.5，从而从数学上实现了整个进程可用
度达到90的早期目标。这显然是不可取的。
传统的维修观点认为维修是一个高耗费的工作，可以很容易的从整体上节省费用，尤其是短期项目，
因此可以利用缓冲库存来延缓单个设备对整个过程的影响，这样通过调整缓冲库存的水平就可以获得一
个可接受的可用度和可靠度水平，以平衡维修费用。与此相反，维修管理人员通常认为要增加设备的可
用度水平，就应增加维修预算。由于车间采取新的运转方式导致了原料可用度问题，公司高级管理层很
快意识到单纯的为维修部门增加资源不可能实现出现经济有效的目的。维修费用和可用度之间的矛盾与
TQC（总体质量控制）出现前的旧式质量观念中存在的矛盾相似：越要求通过最后的检测提高质量就需
要越多的资源和越高的费用。TQC强调在原料阶段就采取预防措施，而不是通过过程结尾处的检验来发
现问题。或不是增大检测部门，而是对原有员工进行培训并辅以激励机制，鼓励他们在生产过程的尽可
能早的发现问题，从而降低纠正问题的费用。这并不意味着要取消质量控制部门，而是让它专门负责指
定的质量作业，如通过完善过程降低产品质量的可变化程度。这种方法表明在第一时间发现问题并不省
钱但能从整体上节省企业的劳务费用。
这种在“资源上预防问题”的新型质量观念通过TPM可以改善维护环境，它既可以提高装备的可用
度、可靠性和维修性，又可以显著提高设备性能，同时可以稳定的降低维修费用和整体劳务费用。TPM
是基于从原料上进行预防的思想，着眼于限定并减少装备退化的根源，而不是象传统方法一样要么任凭
设备故障，要么在设备确实出现退化并将导致费用昂贵的修复时，再采取预防预计策略来确定和修复
设备。
TPM自1970年提出以来已经历了多年的发展。最初的TPM只有5种作业，现在称之为TPM一代（全
员生产维修），它仅着眼于提高设备性能或有效性。到80年代后期发现既便是整个车间都采取TPM，车
间的“六大损失”仍然时有发生，而其根源在于落后的生产安排导致了生产线上的不平衡或生产安排出
现了问题。因此开发了TPM二代即整体过程管理(TotalProcessManagement)，它着眼于整个生产过程。
近年来又发现如果要充分发挥公司的潜力减少生产耗费，就应对整个公司全盘考虑。这就出现TPM
三代即全体生产性制造探矿(TotalProductiveManufacturing/Mining)，它强调的是解决4M（人员、机
器、方法、原料）相结合出现的16种主要损耗的8种TPM技术作业。CPTM在最近的2年半的实践中，
发现将8种支柱性作业扩展成10种更适合于澳大利亚和新西兰的公司，这种技术称为CTPM。
这10种支柱作业为：安全性与环境管理；着眼于设备和过程改进；工作区域管理；操作
人员对设备管理；适于TPM的精确维修；教育与训练；人力资源管理；经营与保障系统改进；
新装备管理；过程质量管理。
这种新的设备管理方法的一个重要成果在于高级管理人员已经认识到TPM有战略上的重要性，而且
TPM不能单纯的由维修部门来完成。TPM是一个提高全公司范围内所有员工积极性的方法。虽然，每个
企业采用TPM的方式不同，多数的应用发现：在刺激持续提高质量同时减少企业的维修和运作耗费作业，
全部设备效能的测量和提高是非常重要的。
2.3全员设备效能的重要性
许多公司认识到设备和过程性能对最终输出的重要性，从而开始转向研究测量OEE（全员设备效能）。
它不仅包含可用性问题而且还反映了设备的性能等级和质量等级，换句话说，OEE反映了由设备引起的
所有损失，包括：由于停机，组装和调试等失误造成的不可用（完备性差）；由于速度降低或空转
和短暂停转导致的设备不能按最优的方式运作；由于缺陷和翻工或起动失误导致的不能获得首批通过
的AI级产品。TPM的一个关键目标就是通过减少或缩小整体损失最大化OEE。图8是OEE的一个简单模
型。许多公司在第一次检测其全员设备效能时，通常会发现单批生产时其OEE仅为4060；连续生
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产时OEE也只能达到5075，而国际上最好企业的OEE在单批生产时可达85强，在连续生产时
则高达95。显然，与此相比大多数公司都有25100的OEE增长潜力。
六大损失目标
停机无
可用性
组装与调整最小化
速度下降无
全员设备效能性能等级空转与
无
短暂停转
缺陷与返工无
质量等级
启动最小化
图8全员设备效能模型
2.4了解失效对费用的影响
TPM通过进行故障的底层原因分析，可以显著降低设备的运转和维修费用；通过建立车间和设备操
作人员、维修人员和保障人员的集体主人翁意识，鼓励他们“从原料上预防”，从而可以实现故障的底
层原因分析。
当前很多人都了解“失效的底层原因分析”技术，这一工具通过追问“5个为什么”有助于发现失
效的底层原因。“5个为什么”是一种简单的分析技术，它通过问5次为什么可以使得直达导致失效的底
层原因。而在工作场合，人们很少能直接发现问题的底层原因，这是由于他们忙于如何处理出现的问题，
而不是查找问题的来由。然而，除非我们能够找到并消除导致问题的底层原因，否则这些问题迟早还会
再次出现。什么是失效的底层原因？通常在设备失效前，性能都会下降，而性能下降的先兆通常是设备
会发生吱吱嘎嘎等噪音，而在吱嘎作响之前则设备加速恶化（见图9）。这就是说由于它的材质蜕化导致
它的，即材质蜕化就是设备寿命下降的底层原因。
缺乏细心的和
正确的操作
失效
加速变质
性能下降
吱吱
萧萧
吱——
咯吱
图9失效的底层原因和主人翁意识的影响
通过观察构成厂房和设备的部件的失效机理，我们可以人为的将这些部件大致分成3类，见表1。
由表可见，3类部件各有不同的失效机理。
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值得注意的是，TPM是如何提高OEE达50甚至更多，但同时由于增加了产量而造成了耐磨件工
作寿命的下降。
表13类部件各自不同的失效机理
结构部件磨损部件工作部件
传输件、气动/水利件
部件框架、厂房、包装品垫片、泵上叶片、桌轮
电子元件
取决于产量
失效机理锈蚀、磨损、疲劳、损伤由物理规律决定
（OEE越高，寿命越短）
由于工作部件是主要的维修耗费部件，需要重点关注，因此我们以此为例。首先需要了解物理规律
对这些工作部件的影响。假若我们将两只手搓上一整天，到了晚上手就会掉几层皮而且疼痛难忍。如果
在一开始就在两只手上涂上润滑液，就不会有这样的后果。显然在摩擦面之间涂上适当的润滑液进行润
滑，就可以有效的保护零部件，润滑剂变成了磨损消耗品。它会随着磨擦运动的进行慢慢的耗损完。这
就是为什么车辆每行驶10000km就需要更换润滑油，并不是说油脏了而是说油要用光了。因此出现以下
情况时就会发生加速退化：没有润滑剂；采用了不适当的润滑剂；由于过载，润滑剂失效；润
滑剂用光了；润滑剂污染了。此外，操作人员也不能用吹风机和自来水来清理机器，它只会造成润滑
剂受污染，而这正是造成部件加速退化的根源。
许多研究都探讨了如何确定加速退化的影响问题。对某工作部件来说，如果它有30年的工作寿命，
而且通常在工作12个月左右就会出现故障，你能否给出一个确切的维修日期？如果要制定一个预防性
维修计划，应该采取何种策略呢？在大多数的研究中，认为这是一个正态分布，失效点会落在以12个
月为中心，前后不超过6个月的区域上。显然，如果我们在部件工作满12月后进行更换修理，那么就
会有较多的故障出现，如果我们每6个月修理1次，故障率会明显下降，但会显著增加维修费用。如何
进行选择呢？TPM是一个有力的工具，它的展开应基于以下各点：了解造成故障不确定性的原因；
消除或降低故障的不确定性；寻找提高途径的第一项任务是确定导致变化的原因。日本设备维修协会、
DaPont和田纳西州东人化学公司等企业进行的研究提出了3种主要的物理状态，可以解决80的变化
问题。它们是：松动；污染；润滑。
解除这3个方面的问题即通常所说的建立设备运行基本环境。它一旦建立起来后，设备维修点的正
态分布曲线就会变得集中，水平压缩达80左右，趋于准确，这样就可以显著提高部件寿命。SuZnki
在他的书中指出了TPM在加工工业中的重要性：他们‘在设备运行基本环境建立之前实施一项周期性
预防性维修系统，常常会在下一次维护作业之前就发生失效。因为如果设备是脏的，螺母和螺杆就会松
动或丢失，润滑装置也不能正常运转’。要想防止出现这种状况就要求维修间隔很短，从而使整个预防
性维修大纲丧失作用点。直接进行预计维修，也是很危险的。许多公司购买诊断仪器和软件来监控状态，
却忽略了基本的维修作业。然而在没有确定的加速恶化和运转正常的条件下，不可能预计出最优的维护
措施。
2.5多技能对基本的设备运转环境的影响。
尽管多技能通常可以成功的创造一个更加灵活的劳动团体，目前的实践经验表明，一旦员工从一台
设备换到另一台设备上时，或从一个工作区换到另一个工作区时，他们通常会放松自己，不能主动去检
测未被确定的设备基本问题或缺陷，从而导致后来的失效，见图10。操作人员时常表示由于得知自己很
快需要换岗位或设备，就会缺乏对当前设备的关注。
建立基于区域团队的方法是一种通过提高基本技能和高级技能使车间具有灵活性和主人翁意识的
有效途径。正确地建立基于工作区域团队可以建立一种工作环境，在这种环境下员工会将自己的利益与
工作挂钩，通过努力维护设备运行基本环境，一方面学习如何正确地操作设备，一方面学习如何更好的
维护自己的设备。
TPM的实践经验表明在失效和设备运行基本环境（即无松动，无污染和正确润滑）之间存在一定的
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联系。采用多技能的经验表明在确保设备运行基本环境时会使操作人员丧失主人翁意识和动机。如果没
有一个有效的基于区域的团队框架，团队中的成员会既重视采用经多技能结合形成的基本技能以确保团
队的灵活性，也重视提高其高级技能以便成为相应的专家，以操作和诊断在其开发设备中存在的任何缺
陷，这样，其操作和维修费用通常会很高。
粗心大意
缺陷
（导致故障的隐蔽性因素）失效
加速变质
性能下降
吱吱
萧萧
吱——
咯吱
图10主观意识和消除缺陷及其生成器的重要性
2.6设备缺陷导致失效的隐蔽因素
TPM的主要目标是消除或最小化而不仅仅是降低“6大损失”。为实现这一目标，TPM采取了一种连
续的、不断优化的过程，从而对我们目前的思维定式提出挑战。
设备的缺陷或不完善性通常是细微的和不总是明显的。而这些缺陷或不完善性进入到车间和设备中
的原因也不同，如：由于要求能够改变产量对车间和设备在最初设计时缺乏早期规划和改进；使用车间
或设备的方法及其作业的环境不够完善；使用的维修资源本身的缺陷及进行维修活动的方式以及车间或
设备任何失效后果的影响等。这些问题在传统上认为是正常的，常常难以进行识别和纠正。所以说设备
相关的缺陷是引起设备性能下降的主要原因。
TPM的实践表明，大多数可追溯的故障与设备缺陷之间存在者明确的联系。进行TPM作业的目的
是确定设备缺陷以便预测失效和早期蜕变何时发生。而关注设备缺陷在很大程度上依赖于将公司所有人
员纳入TPM。所有工作人员都应牢记自己的作业应尽可能避免出现失误，而不仅仅是为了走形式。实施
TPM的主要目的是能够鉴别、纠正设备缺陷并找到其根源以便在以后能避免它。
2.7由“操作人员设备管理”引导改变
操作人员设备管理是‘从原料上管理设备’，这样可以确保建立和维护“设备基本运行条件”，以便
可以成功实施由维修部门管理、规划好的预防维修和预计维修。最终使操作人员能通过“底层原因”方
法避免缺陷，为车间和设备的全额设备利用率负责。建立一个基于区域的团队环境并不简单，它可以通
过灵活运用基本技能和特定的专业技能来迅速提高工人的主人翁意识。改变需要时间。一个具有鲁棒性
过程的系统方法，可以随着企业组织文化的改变而修正。
尽管OEM的实施应根据设备形势和工作环境来具体确定，获得良好的设备性能、基于区域组织的
团队的最终目标是基于区域的团队对车间和设备的OEE负责。这并不表示应由操作人员来完成所有的
维护活动，但他们应了解何时需要进行单一的避免缺陷和维修服务工作，以及何时需要他们申请维修专
家解决已经准确界定的修复问题。
3RCM与TPM之间的关系
RCM最初是为航空业开发的，其前提条件是要求航空工业具备基本的设备运转条件（如无污染、
无松动和无润滑问题），而且操作人员（飞行员）的技能水平、养成和训练要求的标准要高。可是大多
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