故障樹分析法

1、故障樹分析法 (Fault Tr75ee Analysis 簡(jiǎn)稱 FTA)1引言 是系統(tǒng)可靠性研究中常用的一種重要方法.它是在弄清根本失效模式的根底上,通過建立故障樹的方法,找出故障原因,分析系統(tǒng)薄弱環(huán)節(jié),以改良 原有設(shè)備,指導(dǎo)運(yùn)行和維修,預(yù)防事故的產(chǎn)生.故障樹分析法是對(duì)復(fù)雜動(dòng)態(tài)系統(tǒng)失效形式進(jìn)行可靠性分析的有效工具.近年來,隨著計(jì)算機(jī)輔助故障樹 分析的出現(xiàn),故障樹分析法在航天、核能、電力、電子、化工等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用.2 故障樹分析法的原理簡(jiǎn)介 故障樹分析法是把所研究系統(tǒng)的最不希望發(fā)生的故障狀態(tài)作為故障分析的目標(biāo),然后找出直接導(dǎo)致這一故障發(fā)生的全部因素,再找出造成下一級(jí)事 件發(fā)生的全部直接

2、因素,直到那些故障機(jī)理的根本因素為止.通常把最不希望發(fā)生的事件稱為頂事件,不再深究的事件為根本領(lǐng)件,而介于頂事件 與根本領(lǐng)件之間的一切事件稱為中間事件, 用相應(yīng)的符號(hào)代表這些事件, 再用適當(dāng)?shù)倪壿嬮T把頂事件、 中間事件和根本領(lǐng)件聯(lián)結(jié)成樹形圖, 即得故障樹. 它表示了系統(tǒng)設(shè)備的特定事件(不希望發(fā)生事件 )與各子系統(tǒng)部件的故障事件之間的邏輯結(jié)構(gòu)關(guān)系.以故障樹為工具,分析系統(tǒng)發(fā)生故障的各種原因、途徑,提出有效預(yù)防舉措的系統(tǒng)可靠性研究方法即為故障樹分析法.3 水壓機(jī)系統(tǒng)故障樹的建立 水壓機(jī)系統(tǒng)是由泵站、高壓氣罐、水罐、上下壓管道、各種閥門、壓力表、缸以及電控裝置等多種部件組成的一個(gè)復(fù)雜的機(jī)、電、液一體

3、化系統(tǒng).目前國產(chǎn)水壓機(jī)多為 60 年代的產(chǎn)品,在經(jīng)過長期的服役后,已到故障多發(fā)期,在使用中常出現(xiàn)多種故障,例如：工作性能不穩(wěn)定、速度低、噪聲大、泄 漏大、頂出缸失靈、工作缸無力等,從而使生產(chǎn)中廢品率高、效率低,極大地影響了企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益.從故障發(fā)生的影響后果看,危害程度較大的是主 缸動(dòng)作無力事故,由于主缸是水壓機(jī)的主要執(zhí)行器,因而主缸無力往往是造成廢品率高的直接原因,因此應(yīng)該從這一直接原因入手對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析；另 外,主缸發(fā)生故障也常常是系統(tǒng)其他部件出現(xiàn)故障的反映,從這里開始分析可以查出其他部件可能出現(xiàn)的故障.因此,在進(jìn)行水壓機(jī)系統(tǒng)的故障樹分析 時(shí),應(yīng)選定主缸動(dòng)作無力為頂事件.通過對(duì)水壓機(jī)設(shè)備系

4、統(tǒng)的分析發(fā)現(xiàn),主缸動(dòng)作無力事故是由下面 3 個(gè)因素造成的,即：乳化液未進(jìn)入主缸、進(jìn)入主缸水壓缺乏、主缸泄漏嚴(yán)重.三 者之間由邏輯 “或 門聯(lián)結(jié),即只要其中的一件事故發(fā)生便可造成頂事件的發(fā)生；乳化液未進(jìn)入主缸那么由系統(tǒng)未供水、換向閥未換向這兩個(gè)事故造成.同 樣,這兩者之一就能使乳化液未進(jìn)入主缸事故發(fā)生；類似地,進(jìn)入主缸水壓缺乏是由換向閥未換向和換向閥系統(tǒng)故障兩個(gè)事件組成；由此進(jìn)行類似的分 析,可給出水壓機(jī)系統(tǒng)主缸動(dòng)作無力事故的故障樹如圖 1 所示.4 水壓機(jī)系統(tǒng)故障樹分析從圖 1 所示故障樹中可以看出,主缸動(dòng)作無力事故的發(fā)生有多方面的原因.(1) 設(shè)計(jì)方面的因素從圖 1所示的故障樹可以看出整個(gè)故

5、障樹中只有單一的邏輯“或門,它表示當(dāng)一個(gè)或多個(gè)輸入事件發(fā)生時(shí)輸出事件發(fā)生. 由此可知, 在輸入邏輯 “或門的幾個(gè)中間事件中,只要有一個(gè)事件發(fā)生就能導(dǎo)致其上一級(jí)失效事件的發(fā)生.因此,在圖 1列出的 42 個(gè)根本領(lǐng)件中,只要其中一個(gè)發(fā)生,那么 “主缸動(dòng) 作無力 事件就會(huì)發(fā)生.這樣,頂事件發(fā)生的概率就大大增加,從而系統(tǒng)的可靠度就大大降低.(2) 設(shè)備方面的因素水質(zhì)及元件質(zhì)量等原因造成液壓閥門的大量損壞.水質(zhì)差是造成液壓系統(tǒng)故障的最主要原因,占統(tǒng)計(jì)結(jié)果75%以上.常由于水質(zhì) pH 值不合要求、雜物含量高等造成密封失效、閥芯銹蝕和磨損等故障,從而導(dǎo)致閥不能按要求正常啟閉.另外,由于整個(gè)設(shè)備陳舊老化,致使

6、泵容積效率低,達(dá)不到水 壓機(jī)生產(chǎn)要求的供水水平,而主缸泄漏嚴(yán)重,使壓力達(dá)不到規(guī)定值.(3) 治理方面的因素 由于監(jiān)測(cè)、治理手段落后,泵站總體運(yùn)行的可控性和可顯示性差,故障難以預(yù)測(cè),因而事故隱患多,增大了主缸無力事故的可能性.此外,操作人 員技術(shù)素質(zhì)差,缺乏判斷、處理事故的水平,有的工人對(duì)設(shè)備了解十分有限,對(duì)事故的危害缺乏熟悉.最后,操作維護(hù)人員的責(zé)任心不強(qiáng),造成人為的 事故,也能成為頂事件發(fā)生的原因.圖 1 說明如下.1) 密封件破損嚴(yán)重 2) 柱塞與缸體配合間隙過大 3) 管線連接法蘭處有間隙 4) 截止閥 1 失效 5) 因操作失誤使閥未正常開啟 6) 泵進(jìn)水口密 封不良 7) 水箱液面過

7、低 8) 乳化液量缺乏 9) 調(diào)度方法缺乏 10) 技術(shù)素質(zhì)低 11) 工作不認(rèn)真 12) 監(jiān)控手段落后 13) 操作水平低 14) 工作 馬虎 15) 電機(jī)電器故障 16) 減速器故障 17) 泵曲軸故障 18) 柱塞密封壞 19) 泵裝配不良 20) 因操作失誤使閥未換向 21) 電磁鐵線圈燒壞 22) 電磁鐵推力缺乏或漏磁 23) 電磁鐵鐵芯卡死 24) 閥芯與閥體孔卡死 25) 因彈簧彎曲使滑閥卡死 26) 閥芯與閥體幾何精度差 27) 閥芯與閥 孔配合太緊 28) 閥芯外表有毛刺 29) 電磁閥中推桿過短 30) 因閥芯與閥體幾何精度差使閥芯不到位 31) 彈簧推力缺乏使閥芯達(dá)不到終

8、點(diǎn) 32) 因使用參數(shù)選擇不當(dāng)使實(shí)際通過流量大于額定流量 33) 管道太細(xì) 34) 溢流閥設(shè)定壓力過低 35) 主閥芯與閥蓋孔配合間隙過大 36) 主閥芯錐面與閥 座接觸不良或磨損嚴(yán)重 37) 調(diào)壓彈簧壓力級(jí)不對(duì)或斷裂 38) 錐閥與閥座接觸不良或磨損嚴(yán)重 39) 污物堵塞阻尼孔 40) 各主要部位的螺釘未定期 緊固 41) 各主要管接頭未定期緊固 42) 蓋子結(jié)合面密封件未定期更換2II1<>1&>圖1故障樹圖1-1115提升系統(tǒng)可靠性的舉措(1) 在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方面在靠近故障樹頂端的地方盡量用邏輯與門,與門表示僅當(dāng)輸入事件的每一個(gè)發(fā)生時(shí)輸出事故才發(fā)生,這樣輸入事件之間

9、就有了一種互相制約的關(guān)系,可降低對(duì)輸出事件的影響.特別是在靠近故障樹頂端的地方,這種作用將更加明顯.要到達(dá)這個(gè)目的就需要增加系統(tǒng)的備用裝置,以增加系統(tǒng)的可 靠性.(2) 在系統(tǒng)設(shè)備方面以乳化液為介質(zhì)的系統(tǒng)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求,因此應(yīng)首先更換系統(tǒng)介質(zhì),即變水壓機(jī)為油壓機(jī),這樣可解決以往因水酸堿性等問題對(duì)系統(tǒng)造成的影 響；其次應(yīng)對(duì)泵站、主缸進(jìn)行更新、改造,提升其效率；另外,采用先進(jìn)的邏輯錐閥與PC限制回路取代原有操作系統(tǒng),以滿足大流量要求和實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)壓力、壓邊力等壓力變化進(jìn)行自動(dòng)限制和監(jiān)測(cè).(3) 在人員治理方面增強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn),使工作人員具有較高的技術(shù)素質(zhì),增強(qiáng)故障判斷、分析和處理的水平以及應(yīng)用現(xiàn)代化

10、技術(shù)裝備的水平；增強(qiáng)生產(chǎn)平安教育,提升責(zé) 任心,使各生產(chǎn)崗位工作人員專心守職；制定并嚴(yán)格執(zhí)行操作維護(hù)及事故處理等規(guī)章制度,健全和完善質(zhì)量、平安保證體系.6結(jié)論故障樹分析法是一種邏輯性強(qiáng), 直觀形象的可靠性分析法. 本文應(yīng)用故障樹分析法對(duì)水壓機(jī)系統(tǒng)主缸動(dòng)作無力事故的原因分析及其相應(yīng)舉措的研究, 對(duì)水壓機(jī)的現(xiàn)代化技術(shù)改造實(shí)踐有著重要的指導(dǎo)意義.FTA事故樹在分析瓦斯爆炸事故中的應(yīng)用事故樹分析是美國貝爾 研究所的沃特森 20 世紀(jì) 60 年代提出和開展起來的一門技術(shù),主要用于分析事故的原因和評(píng)價(jià)事故風(fēng)險(xiǎn),我國在20 世紀(jì) 80年代初引入,至今應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣泛,并成為分析預(yù)測(cè)與預(yù)防事故的重要方法.瓦

11、斯災(zāi)害是煤礦五大自然災(zāi)害中最嚴(yán)重的災(zāi)害之一,而瓦斯爆炸在瓦 斯災(zāi)害中占很大比例,不僅造成大量人員傷亡,而且還會(huì)嚴(yán)重摧毀井巷設(shè)施,終斷生產(chǎn),有時(shí)還會(huì)引起煤塵爆炸、礦井火災(zāi)、井巷垮塌等二次災(zāi)害.據(jù)統(tǒng)計(jì),19901999年的10年間,我國煤礦共發(fā)生 3人以上的死亡事故 4002次,共死亡27459人,其中瓦斯事故 2767次,共死亡20625人,占3人以 上死亡事故總次數(shù)的 69.14,死亡人數(shù)的 75.01,給國家?guī)砹司薮蟮娜藛T傷亡和財(cái)產(chǎn)損失.在煤炭生產(chǎn)過程中,由于煤層地質(zhì)條件復(fù)雜,平安的制 約因素多,事故隱患也較多,導(dǎo)致瓦斯爆炸有許多因素,如治理因素,施工因素及技術(shù)因素等,這些因素不僅相互交叉

12、,而且往往只能作為定性描述, 不能方便地用于分析瓦斯爆炸的原因,這給具體的事故分析帶來了困難.事故樹分析目前已成為定性和定量預(yù)測(cè)與預(yù)防事故的主要方法.通過事故樹進(jìn) 行定性、定量的系統(tǒng)平安分析,就可使事故分析有條不紊地進(jìn)行,因而在復(fù)雜事故分析中概括出導(dǎo)致事故發(fā)生的根本領(lǐng)件,并找出平安評(píng)價(jià)的指標(biāo),提 出防范事故的舉措,以保證平安生產(chǎn)順利進(jìn)行. 事故樹編制過程是以頂上事件開始,逐級(jí)往下找出根本領(lǐng)件,每個(gè)下部事件是上部事件形成的原因,上 部事件是下部事件發(fā)生的結(jié)果,因此,正確編制事故數(shù)是進(jìn)行事故樹分析的根底.根據(jù)瓦斯爆炸理論,發(fā)生瓦斯爆炸必須具備3個(gè)根本條件：一是瓦斯積聚濃度一般>5 %16%,

13、二是氧氣的供應(yīng)氧含量 >12 %以上,三是引爆火源一般 >650 C750 C以上,三者必須同時(shí)存在缺一不可.其中供氧條件在通 常條件下是自然滿足的,因而在大多數(shù)條件下只要一定濃度的瓦斯及引爆火源的同時(shí)存在,瓦斯爆炸就必然發(fā)生.據(jù)國內(nèi)外礦井瓦斯爆炸事故統(tǒng)計(jì)資料 說明,礦井內(nèi)的任何地點(diǎn)都有發(fā)生瓦斯爆炸的可能性,但 >90%以上的瓦斯爆炸發(fā)生在采掘工作面,其中,煤巷掘進(jìn)工作面發(fā)生的瓦斯爆炸事故的總次 數(shù)要大于采煤工作面發(fā)生的瓦斯爆炸事故總次數(shù).Fault Tree Analysis簡(jiǎn)稱FTA又稱故障樹分析,是平安系統(tǒng)工程最重要的分析方法之一.事故樹是從結(jié)果到原因描繪事故發(fā)生的有向

14、邏輯樹,利用該圖,既可以找到引發(fā)事故的直接原因,又能揭示發(fā)生事故的潛在因素,從而為平安決策提供有效途徑. 定性分析是事故樹分析的核心內(nèi)容.其目的是分析某類事故的發(fā)生規(guī)律及特點(diǎn),找出限制該事故的可行方案,并從事故樹結(jié)構(gòu)上分析各根本原因事件的 重要程度,以便按輕重緩急分別采取對(duì)策.事故樹圖形似倒立著的樹,樹中的節(jié)點(diǎn)具有邏輯判別性質(zhì).樹的“根部頂點(diǎn)節(jié)點(diǎn)表示系統(tǒng)的某一個(gè)事故, 樹的“梢、底部節(jié)點(diǎn)表示事故發(fā)生的根本原因,樹的“樹叉中間節(jié)點(diǎn)表示由根本原因促成的事故結(jié)果,又是系統(tǒng)事故的中間原因.事故因果關(guān)系的不 同性質(zhì)用不同邏輯門表示.這樣畫成的一個(gè)“樹用來描述某種事故發(fā)生的因果關(guān)系,稱之為事故樹.事故樹的

15、最小割集分析.事故樹的定性分析最小割集 ,引起頂上事件發(fā)生的根本領(lǐng)件的集合叫割集,一個(gè)事故樹中割集一般不止一個(gè),在這些割集中,凡不包括其他割集的叫最小割集.它在事故樹分 析中占有重要地位,是頂上事件事故發(fā)生的本質(zhì)原因,也就是說表示頂上事件發(fā)生原因的集合,因而最小割集越多,系統(tǒng)的危險(xiǎn)性越大.其步驟是建立事故的布爾表達(dá)式,并劃為最簡(jiǎn)析標(biāo)準(zhǔn)式,求出割集集合.利用布爾代數(shù)求取事故樹的最小割集：在瓦斯爆炸事故樹中,任何一組最小割集的根本領(lǐng) 件同時(shí)發(fā)生,頂上事件就必然發(fā)生,說明頂上事件發(fā)生的途徑有徑集是系統(tǒng)可靠性工程的概念,又稱通集,即如果事故樹中某些根本領(lǐng)件不發(fā)生,那么頂上事件不發(fā)生,這些根本領(lǐng)件的集合

16、稱為徑集,最小徑集是頂上事件不發(fā)生所必須的最低限度的根本領(lǐng)件集合. 結(jié)束語：從掘進(jìn)工作面瓦斯爆炸事故樹分析來看,最小割集有 126 組,數(shù)量較多,說明礦井掘進(jìn)工作面瓦斯爆炸有126 種可能途徑,充分說明該事件的可能性與危險(xiǎn)性很大, 其中任一最小割集中的全部根本領(lǐng)件發(fā)生, 那么會(huì)引起掘進(jìn)工作面瓦斯爆炸. 由結(jié)構(gòu)重要度分析結(jié)果知, 根本領(lǐng)件結(jié)構(gòu)重要度最大, 其重要性在系統(tǒng)中占首位,所以,應(yīng)選擇限制瓦斯?jié)舛?消除瓦斯環(huán)境中的火源,作為預(yù)防瓦斯爆炸的主要舉措.采取阻止瓦斯爆炸的直接方法是“破 壞其中的某些根本領(lǐng)件,使其失去造成事故危險(xiǎn)的條件.煤礦采煤面瓦斯爆炸是一個(gè)危險(xiǎn)性較大的系統(tǒng),綜合其他分析可以得

17、到,為保證煤礦平安生 產(chǎn),除將瓦斯?jié)舛认拗圃谄浔ǚ秶鷥?nèi),杜絕一切火源是最重要的.利用事故樹分析法的邏輯關(guān)系,將各隱患因素有機(jī)結(jié)合在一起,找出系統(tǒng)全部可能 失效的關(guān)鍵環(huán)節(jié),有利于從靜態(tài)和動(dòng)態(tài)分析,預(yù)測(cè)問題,節(jié)約大量時(shí)間,人力,財(cái)力,從而更加有效制定平安舉措,保證平安生產(chǎn),預(yù)防災(zāi)害的發(fā)生, 給企業(yè)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益.通用的可靠性設(shè)計(jì)分析方法1. 識(shí)別任務(wù)剖面、壽命剖面和環(huán)境剖面 在明確產(chǎn)品的可靠性定性定量要求以前,首先要識(shí)別產(chǎn)品的任務(wù)剖面、壽命剖面和環(huán)境剖面. 1任務(wù)剖面“剖面一詞是英語 profile 的直譯,其含義是對(duì)所發(fā)生的事件、過程、狀態(tài)、功能及所處環(huán)境的描述.顯然,事件、狀態(tài)、功能及所

18、處環(huán)境都與時(shí)間有關(guān),因此,這種描述事實(shí)上是一種時(shí)序的描述.任務(wù)剖面的定義為：產(chǎn)品在完成規(guī)定任務(wù)這段時(shí)間內(nèi)所經(jīng)歷的事件和環(huán)境的時(shí)序描述.它包括任務(wù)成功或致命故障的判斷準(zhǔn)那么. 對(duì)于完成一種或多種任務(wù)的產(chǎn)品,均應(yīng)制定一種或多種任務(wù)剖面.任務(wù)剖面一般應(yīng)包括：1 產(chǎn)品的工作狀態(tài)；2 維修方案；3 產(chǎn)品工作的時(shí)間與程序；4 產(chǎn)品所處環(huán)境外加有誘發(fā)的時(shí)間與程序. 任務(wù)剖面在產(chǎn)品指標(biāo)論證時(shí)就應(yīng)提出,它是設(shè)計(jì)人員能設(shè)計(jì)出滿足使用要求的產(chǎn)品的最根本的信息.任務(wù)剖面必須建立在有效的數(shù)據(jù)的根底上. 圖 1 表示了一個(gè)典型的任務(wù)剖面. 2壽命剖面壽命剖面的定義為：產(chǎn)品從制造到壽命終結(jié)或退出使用這段時(shí)間內(nèi)所經(jīng)歷的全部事

19、件和環(huán)境的時(shí)序描述.壽命剖面包括任務(wù)剖面.壽命剖面說明產(chǎn)品在整個(gè)壽命期經(jīng)歷的事件,如：裝卸、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、檢修、維修、任務(wù)剖面等以及每個(gè)事件的持續(xù)時(shí)間、順序、環(huán)境和工作方式.壽命剖面同樣是建立產(chǎn)品技術(shù)要求不可缺少的信息. 圖2表示了壽命剖面所經(jīng)歷的事件.圖1 任務(wù)剖面例如圖2 壽命剖面所經(jīng)歷的事件3環(huán)境剖面環(huán)境剖面是任務(wù)剖面的一個(gè)組成局部.它是對(duì)產(chǎn)品的使用或生存有影響的環(huán)境特性,如溫度、濕度、壓力、鹽霧、輻射、砂塵以及振動(dòng)沖擊、噪聲、電磁干擾等及其強(qiáng)度的時(shí)序說明.產(chǎn)品的工作時(shí)間與程序所對(duì)應(yīng)的環(huán)境時(shí)間與程序不盡相同.環(huán)境剖面也是壽命剖面和任務(wù)剖面的一個(gè)組成局部.2. 明確可靠性定性定量要求明確產(chǎn)品

20、的可靠性要求是新產(chǎn)品開發(fā)過程中首先要做的一件事.產(chǎn)品的可靠性要求是進(jìn)行可靠性設(shè)計(jì)分析的最重要的依據(jù).可靠性要求可以分為兩大類：第一類是定性要求,即用一種非量化的形式來設(shè)計(jì)、分析以評(píng)估和保證產(chǎn)品的可靠性；第二類是定量要求,即規(guī)定 產(chǎn)品的可靠性指標(biāo)和相應(yīng)的驗(yàn)證方法.可靠性定性要求通常以要求開展的一系列定性設(shè)計(jì)分析工作工程表達(dá).常用的可靠性定性設(shè)計(jì)分析工程序號(hào)定性設(shè)計(jì)分析工程名稱目的1制定和貫徹可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么將冋類產(chǎn)品的成熟經(jīng)驗(yàn)和失敗教訓(xùn)以設(shè)計(jì)指令的形式要求設(shè)計(jì)人員貫徹落實(shí)2進(jìn)行故障模式影響危害度分析FME C A檢查系統(tǒng)可能發(fā)生的故障,確定設(shè)計(jì)方案的可行性,發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中潛在的問題,提出改 進(jìn)舉措3

21、故障樹分析FTA分析造成產(chǎn)品某種故障狀態(tài)的各種原因和條件,確定各種原因或其組合,發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)中 的薄弱環(huán)節(jié),提出改良舉措4確定關(guān)鍵件和重要件在FMEA分析的根底上,確定少數(shù)的關(guān)鍵件和重要件,提出更詳盡具體的質(zhì)量限制要 求,把有限的資源用于關(guān)鍵部位5|進(jìn)行設(shè)計(jì)評(píng)審|在產(chǎn)品研制的各個(gè)階段,對(duì)可靠性工作方案和實(shí)施情況進(jìn)行有效地監(jiān)督和限制可靠性定量要求是指：選擇和確定產(chǎn)品的故障定義和判據(jù)、可靠性指標(biāo)以及驗(yàn)證時(shí)機(jī)和驗(yàn)證方法,以便在研制過程中用量化的方法來評(píng)價(jià)和限制產(chǎn)品的 可靠性水平.確定可靠性指標(biāo)主要考慮以下因素：1國內(nèi)外同類產(chǎn)品的可靠性水平；2用戶的要求或合同的規(guī)定；3 本企業(yè)同類產(chǎn)品的可靠性水平；4 進(jìn)

22、度和經(jīng)費(fèi)的考慮與權(quán)衡.應(yīng)該指出,上述各項(xiàng)有關(guān)的根底數(shù)據(jù)并非很容易得到.它有一個(gè)逐步積累的過程.當(dāng)前,多數(shù)民用機(jī)械產(chǎn)品的用戶一般還不會(huì)在合同中提出明確的可靠 性定量要求.但潛在的要求是的確實(shí)確客觀存在的,制造方有責(zé)任進(jìn)行必要的市場(chǎng)調(diào)研,征求用戶的意見,使其所研制開發(fā)的產(chǎn)品在可靠性方面有競(jìng)爭(zhēng) 力.可靠性指標(biāo)不是越高越好,它要和技術(shù)可能性、研制開發(fā)周期、本錢效益等幾方面進(jìn)行綜合分析和權(quán)衡.一般情況下,有定量可靠性要求的新產(chǎn)品在研制過程中有一個(gè)可靠性增長的過程.此外,還需要考慮數(shù)字指標(biāo)的隨機(jī)性所帶來的置信水平問題.3. 制定和貫徹可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么 制定和貫徹可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么是一項(xiàng)重要的可靠性定性設(shè)計(jì)方

23、法,它可以在進(jìn)行產(chǎn)品設(shè)計(jì)的同時(shí)把可靠性設(shè)計(jì)到產(chǎn)品中去.這種方法的實(shí)用性強(qiáng), 效費(fèi)比高,應(yīng)予優(yōu)先采用.可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么一般都是針對(duì)某個(gè)型號(hào)或產(chǎn)品的, 但也可以把各個(gè)型號(hào)或產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么的共性內(nèi)容, 綜合成某類產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么, 例如：柴油機(jī)設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么、載貨汽車設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么、拖拉機(jī)設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么等.當(dāng)然,這些共性的可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么經(jīng)剪裁、補(bǔ)充后又可成為專用產(chǎn)品的可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn) 那么.產(chǎn)品主管設(shè)計(jì)師應(yīng)組織有關(guān)專家編制可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么. 該準(zhǔn)那么將同類產(chǎn)品的成熟經(jīng)驗(yàn)和失敗教訓(xùn)以設(shè)計(jì)指令的形式要求設(shè)計(jì)人員貫徹落實(shí), 使每 條設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么均有相應(yīng)的設(shè)計(jì)保證舉措.設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么一般在方案設(shè)計(jì)開始前制定,經(jīng)反

24、復(fù)征求意見,完善、修改后再正式頒發(fā).在施工設(shè)計(jì)階段結(jié)束時(shí),應(yīng) 提出設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么貫徹實(shí)施報(bào)告.和可靠性設(shè)計(jì)準(zhǔn)那么相似的一種可靠性設(shè)計(jì)文件是“可靠性設(shè)計(jì)檢查表. 它用向設(shè)計(jì)人員提問題的方式促使設(shè)計(jì)人員考慮產(chǎn)品可靠性要求和消除 可能存在的設(shè)計(jì)隱患.4. 系統(tǒng)可靠性模型的建立和可靠性分配 1系統(tǒng)可靠性模型的建立建立可靠性模型是為了定量分配、估算和評(píng)估產(chǎn)品的可靠性.為了建模, 要在產(chǎn)品工作原理圖的根底上畫出產(chǎn)品的可靠性框圖. 產(chǎn)品的工作原理圖是表示產(chǎn)品各單元之間的功能聯(lián)系, 而可靠性框圖那么是以各 種串 -并- 旁聯(lián)的方框組合表示系統(tǒng)各組成單元之間的完成規(guī)定功能中的關(guān)系.這兩者是不能混淆的.表 2 是最常

25、見的可靠性框圖模型及其數(shù)學(xué)表達(dá)式. 其中串聯(lián)模型是指組成產(chǎn)品的所有單元中的任一單元發(fā)生故障都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)產(chǎn)品故障. 并聯(lián)模 型亦稱作工作儲(chǔ)藏模型. r/n 模型是指組成產(chǎn)品的所有單元都工作,但至少 r 個(gè)正常,產(chǎn)品才能正常工作. r/n 模型亦稱表決模型.在建立產(chǎn)品的可靠性框圖模型時(shí),應(yīng)從系統(tǒng)級(jí)向分系統(tǒng)、設(shè)備、部件極細(xì)化,但不一定細(xì)化到零部件,這要視具體情況而定. 常見的可靠性框圖及其數(shù)學(xué)表達(dá)式可靠性框圖 數(shù)學(xué)表達(dá)式 串聯(lián)模型 假設(shè)各單元失效間隔時(shí)間服從指數(shù)分布RJt)=入=MTBFS匸&("t = 1l=i=L /入ii尺i£= 1 假設(shè)各單元相同匸(I R&quo

26、t;)16凡(八=遠(yuǎn)x Q1 尺了*=0注：Rs系統(tǒng)可靠度；Ri 單元可靠度；入s系統(tǒng)失效率；入i 單元失效率；MTBF系統(tǒng)平均失效平均間隔時(shí)間.(2)可靠性分配工程中常用的可靠性分配方法有比例分配法和加權(quán)分配法.1 )比例分配法.如系統(tǒng)各單元的相對(duì)失效率比ki,那么可按下式進(jìn)行可靠性分配：入i =入ski 式中入i第i個(gè)單元的失效率；入s系統(tǒng)的失效率.此方法以相似產(chǎn)品的失效率統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)為根底.2 )加權(quán)分配法.此方法是對(duì)各子系統(tǒng)與完成規(guī)定任務(wù)的有關(guān)因素進(jìn)行評(píng)分,得出各子系統(tǒng)的加權(quán)系數(shù),據(jù)此進(jìn)行可靠性分配. 評(píng)分時(shí)考慮的因素：復(fù)雜程度；技術(shù)水平和成熟程度；工作時(shí)間；重要程度.5. 故障模式、影響

27、(危害度)分析( Failt Modes , Effects (and Criticality ) AnalysisFME( C) A)FME(C) A分析是另一個(gè)重要的可靠性定性設(shè)計(jì)分析方法.此方法研究產(chǎn)品的每個(gè)組成局部可能存在的故障模式,并確定各個(gè)故障模式對(duì)產(chǎn)品其 他組成局部和產(chǎn)品要求功能的影響.它亦能同時(shí)考慮故障發(fā)生的概率和危害度的等級(jí).系統(tǒng)的可靠性指標(biāo)是多個(gè)故障模式綜合影響的結(jié)果,而要提升系統(tǒng)的可靠性就必須具體分析各組成單元的故障模式對(duì)系統(tǒng)的影響和危害程度.FME ( C) A分析可用于設(shè)計(jì)的各個(gè)階段,即方案設(shè)計(jì)、技術(shù)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì),亦可用于工藝設(shè)計(jì)和工藝裝備設(shè)計(jì).FME ( C) A

28、分析所用的表格見表 3.此表可隨設(shè)計(jì)階段、產(chǎn)品對(duì)象、分析要求的不同而作必要的調(diào)整,分析者可酌情適當(dāng)增減欄目.嚴(yán)酷度的等 級(jí)舉例見表4.表3 FME ( C) A表序 號(hào)設(shè)備識(shí)別 代號(hào)故障故障故障影響嚴(yán)酷度等級(jí)故障檢測(cè)故障發(fā)生危害度數(shù)值建議改良 舉措名稱功能模式原因局部影響最終影響方法概率負(fù)責(zé)部門1234567891011121314填 寫 說 明圖號(hào)或 分析識(shí)別 號(hào)分析的 零部件或 子系統(tǒng)名 稱分析對(duì)象功能故障表現(xiàn)形式設(shè)想的 故障原因?qū)ψ陨砗蜕弦患?jí)的影響對(duì)系統(tǒng)的影 響見表4檢測(cè)方 法或按方 法難度分 極按統(tǒng)計(jì) 數(shù)據(jù)分：很 低、低、中 等、高四類 或更多類參考文獻(xiàn)5提出的 改良、補(bǔ)償 舉措負(fù)責(zé)改

29、良部門子系統(tǒng)名稱分析人負(fù)責(zé)人完成日期No. 只做FMEA分析時(shí)不作11、12兩項(xiàng). 各欄填表說明詳見參考文獻(xiàn)4、5.表4嚴(yán)酷度的等級(jí)舉例嚴(yán)酷度等級(jí)危 害程度IV可能成為主要系統(tǒng)喪失功能,從而導(dǎo)致系統(tǒng)或其環(huán)境的重大損壞的潛在原因或造成人身傷亡潛在 原因的任何事件出可能成為主要系統(tǒng)喪失功能,從而導(dǎo)致該系統(tǒng)或其環(huán)境的重大損失的潛在原因,而又幾乎不危及人身平安的任何事件n造成系統(tǒng)功能、性能退化而對(duì)系統(tǒng)或人員的生命或肢體沒有可感覺的損傷的任何事件I可能成為系統(tǒng)功能、性能退化的原因而對(duì)系統(tǒng)或其環(huán)境幾乎無損壞、對(duì)人身平安無損害的任何事件FME C A分析一定要由有經(jīng)驗(yàn)的設(shè)計(jì)人員去做,否那么會(huì)流于形式.企業(yè)的可靠性工程師可給予指導(dǎo)和幫助.FME C A分析的效果表達(dá)在：對(duì)影響產(chǎn)品可靠性的設(shè)計(jì)、工藝等因素有所改良；否那么就是無效的分析.6. 故障樹分析 Fault Tree Analysis FTAFTA 分析是以故障樹的形式進(jìn)行分析的方法. 它用于確定哪些組成局部的故障模式或外界事件或它們的組合可能導(dǎo)致產(chǎn)品的一種已給定的故障模 式.它以系統(tǒng)的故障為頂事件,自上而下地逐層查找故障原因,直至找出全部直接原因根本領(lǐng)件,即硬件和軟件故障、人為過失和環(huán)境因素等,并 根據(jù)它們之間的邏輯關(guān)系