第三章系統(tǒng)安全分析-可靠性分析、PHA、FMEAppt課件

1、第四節(jié)系統(tǒng)可靠性分析朱傳杰：anq021126國(guó)礦業(yè)大學(xué)平安工程學(xué)院.一、根本概念1.可靠性、可靠度：R(t)可靠性是指系統(tǒng)、設(shè)備或元件等在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)和規(guī)定的條件下，完成其特定功能的才干；可靠度是指系統(tǒng)、設(shè)備或元件等在預(yù)期的運(yùn)用周期規(guī)定的時(shí)間內(nèi)和規(guī)定的條件下，完成其特定功能的概率；2.維修度：M()是指系統(tǒng)發(fā)生缺點(diǎn)后在維修允許時(shí)間內(nèi)完成維修的概率23. 有效度: A(t,) 是指對(duì)于可修復(fù)系統(tǒng)在規(guī)定的運(yùn)用條件和時(shí)間內(nèi)可以堅(jiān)持正常運(yùn)用形狀的概率。提高可靠度的途徑：提高系統(tǒng)的可靠度；提高系統(tǒng)的維修度一、根本概念3二、可靠度、維修度、有效度的常用度量目的1.平均無缺點(diǎn)時(shí)間

2、MTTF是指系統(tǒng)由開場(chǎng)任務(wù)到發(fā)生缺點(diǎn)前延續(xù)正常任務(wù)的平均時(shí)間度量不可修復(fù)系統(tǒng)的可靠度；2.平均缺點(diǎn)間隔時(shí)間MTBF是指可修復(fù)系統(tǒng)發(fā)生了缺點(diǎn)后經(jīng)修繕后仍能正常任務(wù)，其在兩次相鄰缺點(diǎn)間的平均任務(wù)時(shí)間；3.平均缺點(diǎn)修復(fù)時(shí)間MTTR是指可修復(fù)系統(tǒng)出現(xiàn)缺點(diǎn)到恢復(fù)正常任務(wù)平均所需的時(shí)間。4t1t2t3t4tn二、可靠度、維修度、有效度的常用度量目的取平均值,平均缺點(diǎn)間隔時(shí)間12345取平均值,平均缺點(diǎn)修復(fù)時(shí)間5三、可靠度函數(shù)與缺點(diǎn)率在一定的運(yùn)用條件下，可靠度是時(shí)間的函數(shù)；設(shè)可靠度為R(t)，不可靠度為F(t)，那么：R(t)+F(t)=1缺點(diǎn)概率密度函數(shù)：f(t)=dF(t)/dt缺點(diǎn)率6元件壽命周期的缺

3、點(diǎn)率，與該元件所處的壽命階段親密相關(guān)。該曲線闡明：在元件或系統(tǒng)的壽命周期初期，因系統(tǒng)需磨合，因此缺點(diǎn)率較高；而中期階段那么缺點(diǎn)率較為穩(wěn)定。壽命周期的后期，那么因系統(tǒng)部分元件的磨損使缺點(diǎn)率也明顯提高；早期失效期隨機(jī)失效期損耗失效期調(diào)整期退役期三、可靠度函數(shù)與缺點(diǎn)率浴盆曲線初期缺點(diǎn)隨機(jī)缺點(diǎn)磨損缺點(diǎn)7四、系統(tǒng)可靠度計(jì)算 1. 串聯(lián)絡(luò)統(tǒng)是指系統(tǒng)中任何一個(gè)子系統(tǒng)發(fā)生缺點(diǎn)，都會(huì)導(dǎo)致整個(gè)系統(tǒng)發(fā)生缺點(diǎn)的系統(tǒng)。系統(tǒng)的可靠度一方面取決于各子系統(tǒng)本身的可靠度，同時(shí)還取決于各子系統(tǒng)間的作用關(guān)系。提高串聯(lián)絡(luò)統(tǒng)可靠度的途徑 1提高各子系統(tǒng)的可靠度； 2減少串聯(lián)級(jí)數(shù)； 3縮短義務(wù)時(shí)間。82. 并聯(lián)絡(luò)統(tǒng)為了提高系統(tǒng)的可靠性，

4、通常需求使系統(tǒng)的部分子系統(tǒng)乃至全部子系統(tǒng)有一定數(shù)量貯備，利用貯備提高系統(tǒng)可靠性最常用的方法就是采用并聯(lián)構(gòu)造的系統(tǒng)。1)熱貯備系統(tǒng)冗余系統(tǒng)是指貯備的單元也參與任務(wù)，即參與任務(wù)的數(shù)量大于實(shí)踐所必需的數(shù)量，這種系統(tǒng)又稱冗余系統(tǒng)四、系統(tǒng)可靠度計(jì)算910冗余技術(shù)普通是采用降額等其他方法不能稱心地處理系統(tǒng)平安問題，或當(dāng)改良產(chǎn)品所需的費(fèi)用比采用冗余單元更多時(shí)采用的方法。采用冗余設(shè)計(jì)是以添加費(fèi)用為代價(jià)來提高系統(tǒng)的平安性和可靠性的。四、系統(tǒng)可靠度計(jì)算10設(shè)系統(tǒng)各個(gè)單元的可靠性是相互獨(dú)立的，各單元的不可靠度分別為F1、F2、F3、Fn，根據(jù)概率乘法定理可得系統(tǒng)(1) 不可靠度: 123nBA(2) 系統(tǒng)可靠度：熱

5、貯備系統(tǒng)四、系統(tǒng)可靠度計(jì)算112冷貯備系統(tǒng)是指貯備的單元不參與任務(wù)，并且假定在貯備中不會(huì)出現(xiàn)失效，貯備時(shí)間的長(zhǎng)短不影響以后運(yùn)用的壽命。123N+1BA四、系統(tǒng)可靠度計(jì)算1213 假設(shè)一切部件的缺點(diǎn)率均相等且為 ,那么系統(tǒng)的可靠度為: 系統(tǒng)的平均壽命:冷貯藏系統(tǒng)的平均壽命是各單元平均壽命的總和四、系統(tǒng)可靠度計(jì)算133.復(fù)雜系統(tǒng)有一汽車的制動(dòng)系統(tǒng)可靠性聯(lián)接關(guān)系如圖；組成系統(tǒng)各單元的可靠度分別為R(A1)=0.995；R(A2)=0.975；R(A3)=0.972；R(B1)=0.990；R(B2)=0.980；R(C1)=R(C2)=R(D1)=R(D2)=0.980；求系統(tǒng)的可靠度。D2C2D1

6、C1A1B1A3A2B2A:液壓系統(tǒng)D:液壓系統(tǒng)C:液壓系統(tǒng)B:手閘系統(tǒng)手控桿機(jī)械聯(lián)動(dòng)安裝腳踏安裝主控缸液壓管路左前輪左后輪右前輪右后輪汽車制動(dòng)系統(tǒng)可靠性結(jié)合框圖四、系統(tǒng)可靠度計(jì)算14五、人的任務(wù)可靠度預(yù)測(cè) 10090807060504030201960101965197019751980198519901995事故中人因的主要緣由的情況分布圖10090807060504030201960101965197019751980198519901995人因的主要緣由(%)1516五、人的任務(wù)可靠度預(yù)測(cè)1.人在任務(wù)中的過失很多，歸納起來不外乎以下五類：未履行職能；錯(cuò)誤地履行職能；執(zhí)行未賦予的分外職能

7、；按錯(cuò)誤程序執(zhí)行職能；執(zhí)行職能時(shí)間不對(duì)。162.人的過失概率人的任務(wù)可靠度與人的任務(wù)過失概率是互逆的，所以人的任務(wù)可靠度可用人的任務(wù)過失概率來計(jì)算：五、人的任務(wù)可靠度預(yù)測(cè)e 實(shí)踐發(fā)生的過失數(shù)E 能夠發(fā)生的過失數(shù)1718五、人的任務(wù)可靠度預(yù)測(cè)e、E獲得途徑：搜集緊急形狀時(shí)的全部運(yùn)轉(zhuǎn)記錄；搜集全部正常業(yè)務(wù)、保養(yǎng)、校正、定期檢驗(yàn)、啟動(dòng)停頓時(shí)人的過失記錄,引起過失的詳細(xì)條件；搜集模擬的正常業(yè)務(wù)、非正常業(yè)務(wù)方面的人的過失的潛在來源；專家的閱歷判別。18193.計(jì)算人的任務(wù)可靠度的過失概率法概率樹圖程序：明確系統(tǒng)缺點(diǎn)的斷定規(guī)范；進(jìn)展作業(yè)分析，評(píng)價(jià)根本動(dòng)作間的相互關(guān)系；估計(jì)人的過失概率；求系統(tǒng)缺點(diǎn)率，評(píng)價(jià)人

8、的過失對(duì)系統(tǒng)缺點(diǎn)的影響；反復(fù)以上步驟改良人機(jī)系統(tǒng)的特征值，直到到達(dá)可允許的范圍。五、人的任務(wù)可靠度預(yù)測(cè)1920AaB/Ab/AB/ab/aSFFF人的可靠性分析事件樹HRA-ETSSFF20第五節(jié)、預(yù)先危險(xiǎn)性分析PHA預(yù)先危險(xiǎn)性分析是指在一個(gè)系統(tǒng)或子系統(tǒng)包括設(shè)計(jì)、施工、消費(fèi)運(yùn)轉(zhuǎn)活動(dòng)之前，對(duì)系統(tǒng)存在的危險(xiǎn)類別、出現(xiàn)條件及能夠呵斥的結(jié)果，進(jìn)展宏觀概略分析的一種方法。預(yù)先危險(xiǎn)性分析的重點(diǎn)應(yīng)放在系統(tǒng)的主要危險(xiǎn)源上，并提出控制這些危險(xiǎn)源的措施。預(yù)先危險(xiǎn)性分析的結(jié)果，可作為對(duì)新系統(tǒng)綜合評(píng)價(jià)的根據(jù)，還可作為系統(tǒng)平安要求、操作規(guī)程和設(shè)計(jì)闡明書的主要內(nèi)容，同時(shí)預(yù)先危險(xiǎn)性分析為以后要進(jìn)展的其他危險(xiǎn)分析打下根底。2

9、11. 預(yù)先危險(xiǎn)性分析的內(nèi)容1識(shí)別危險(xiǎn)的設(shè)備、零部件，并分析其發(fā)生的能夠性條件；2分析系統(tǒng)中各子系統(tǒng)、各元件的交接面及其相互關(guān)系與影響；3分析原資料、產(chǎn)品、特別是有害物質(zhì)的性能及貯運(yùn)；4分析工藝過程及其工藝參數(shù)或形狀參數(shù)；5人、機(jī)關(guān)系操作、維修等；6環(huán)境條件；7用于保證平安的設(shè)備、防護(hù)安裝等。第五節(jié)、預(yù)先危險(xiǎn)性分析PHA222. 預(yù)先危險(xiǎn)性分析的步驟1調(diào)查、了解和搜集過去的閱歷和同類消費(fèi)中發(fā)生的事故情況。2確定危險(xiǎn)源，并分類制成表格。危險(xiǎn)源確實(shí)定可經(jīng)過閱歷判別、技術(shù)判別或平安檢查表等方法進(jìn)展。3識(shí)別危險(xiǎn)轉(zhuǎn)化技術(shù)條件。研討危險(xiǎn)要素轉(zhuǎn)化為事故形狀的觸發(fā)條件。4進(jìn)展危險(xiǎn)分級(jí)。目的是確定危險(xiǎn)程度，提出

10、應(yīng)重點(diǎn)控制的危險(xiǎn)源。5制定危險(xiǎn)預(yù)防措施。第五節(jié)、預(yù)先危險(xiǎn)性分析PHA23預(yù)先危險(xiǎn)分析程序熟習(xí)系統(tǒng)調(diào)查搜集資料系統(tǒng)功能分解分析辨識(shí)危險(xiǎn)源確定危險(xiǎn)等級(jí)制定措施措施落施分析觸發(fā)事件第五節(jié)、預(yù)先危險(xiǎn)性分析PHA24危險(xiǎn)等級(jí)參考等級(jí)等級(jí)說明1安全的不會(huì)造成人員傷亡或系統(tǒng)破壞。2臨界的處于事故的邊緣狀態(tài)，暫時(shí)還不至于造成人員傷亡、系統(tǒng)破壞或降低系統(tǒng)性能，但應(yīng)予以排除或采取控制措施。3危險(xiǎn)的會(huì)造成人員傷亡或系統(tǒng)破壞，要立即采取防范對(duì)策措施。4災(zāi)難性的造成人員重大傷亡及系統(tǒng)嚴(yán)重破壞的災(zāi)難性事故，必須予以果斷排除并進(jìn)行重點(diǎn)防范。第五節(jié)、預(yù)先危險(xiǎn)性分析PHA253. 危險(xiǎn)性控制危險(xiǎn)性識(shí)別和等級(jí)劃分后，就可采取相應(yīng)

11、的預(yù)防措施，防止它開展成為事故。采取預(yù)防措施的原那么：先采取直接措施，即從危險(xiǎn)源原因著手。其次是間接措施，如隔離、個(gè)人防護(hù)等。事故一旦發(fā)生，應(yīng)馬上采取措施，抑制事態(tài)開展，減輕危害的嚴(yán)重性。防止人的失誤。第五節(jié)、預(yù)先危險(xiǎn)性分析PHA264.危險(xiǎn)性預(yù)先分析的特點(diǎn)：1分析任務(wù)在活動(dòng)之前，防止由于思索不周呵斥的損失。2對(duì)系統(tǒng)開發(fā)、初步設(shè)計(jì)、制造、安裝、檢修等做的分析步驟，可以提供本卷須知及指點(diǎn)方針。3分析結(jié)果可為制定規(guī)范、規(guī)范和技術(shù)文獻(xiàn)提供必要的資料。4根據(jù)分析結(jié)果可以編制平安檢查表以保證明施平安、并可作為平安教育的資料。第五節(jié)、預(yù)先危險(xiǎn)性分析PHA27第六節(jié)缺點(diǎn)類型影響分析FMEAFMEA重要的系統(tǒng)

12、平安分析方法。是經(jīng)過識(shí)別產(chǎn)品、設(shè)備或消費(fèi)過程中潛在的缺點(diǎn)方式，分析缺點(diǎn)方式對(duì)系統(tǒng)的影響，并將缺點(diǎn)方式按其影響的嚴(yán)重程度進(jìn)展分級(jí)。根本思緒是采取系統(tǒng)分割的概念，根據(jù)實(shí)踐需求、分析的程度，首先把系統(tǒng)分割成子系統(tǒng)或進(jìn)一步分割成元件。然后逐個(gè)分析元件能夠的缺點(diǎn)和缺點(diǎn)呈現(xiàn)的形狀即缺點(diǎn)類型，進(jìn)一步分析缺點(diǎn)類型對(duì)子系統(tǒng)的影響，最后采取措施處理。28一、根本原理與FMEA有關(guān)的根本概念缺點(diǎn)：元件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)在規(guī)定期限內(nèi)和運(yùn)轉(zhuǎn)條件下未按設(shè)計(jì)要求完成規(guī)定的功能或功能下降。缺點(diǎn)類型：是缺點(diǎn)的表現(xiàn)形狀，表述為缺點(diǎn)出現(xiàn)的方式或?qū)Σ僮鞯挠绊?。缺點(diǎn)緣由：導(dǎo)致系統(tǒng)、產(chǎn)品缺點(diǎn)的緣由既有內(nèi)在要素也有外在要素；缺點(diǎn)嚴(yán)重度：思索缺

13、點(diǎn)所能導(dǎo)致的最嚴(yán)重的潛在后果，并以損傷程度、財(cái)富損失或系統(tǒng)永久破壞加以度量。嚴(yán)重度分級(jí)：按缺點(diǎn)能夠?qū)е碌淖顕?yán)重的潛在后果，分為四級(jí)。是衡量對(duì)系統(tǒng)義務(wù)、人員平安呵斥影響的尺度。29一、根本原理嚴(yán)重度等級(jí)影響程度可能造成的危害或損失致命性的可能造成死亡或系統(tǒng)損失嚴(yán)重的可能造成嚴(yán)重傷害、嚴(yán)重職業(yè)病或主要系統(tǒng)損壞臨界的可能造成輕傷、職業(yè)病或次要系統(tǒng)損壞可忽略的不會(huì)造成傷害和職業(yè)病，系統(tǒng)也不會(huì)受損FMEA嚴(yán)重度分級(jí)表30一、根本原理系統(tǒng)或元件發(fā)生缺點(diǎn)的機(jī)理非常復(fù)雜，缺點(diǎn)類型是由不同缺點(diǎn)機(jī)理顯現(xiàn)出來的各種缺點(diǎn)景象的表現(xiàn)方式。一個(gè)系統(tǒng)或一個(gè)元件往往有多種缺點(diǎn)類型。對(duì)產(chǎn)品、設(shè)備、元件的缺點(diǎn)類型、產(chǎn)生緣由及其影

14、響及時(shí)了解和掌握，才干正確地采取相應(yīng)措施。掌握產(chǎn)品、設(shè)備、元件的缺點(diǎn)類型需求積累大量的實(shí)踐任務(wù)閱歷，特別是經(jīng)過FMEA來積累閱歷。31二、缺點(diǎn)類型影響分析程序1. 掌握和了解對(duì)象系統(tǒng)：分析之前必需掌握被分析對(duì)象的有關(guān)資料，以確定分析的詳細(xì)程度，確定對(duì)象系統(tǒng)的邊境條件；了解作為分析對(duì)象的系統(tǒng)、安裝或設(shè)備；確定分析系統(tǒng)的物理邊境；確定系統(tǒng)分析的邊境；搜集元素的最新資料。2. 對(duì)系統(tǒng)元素的缺點(diǎn)類型進(jìn)展分析找出一切的缺點(diǎn)類型，盡能夠找出每種缺點(diǎn)類型的一切緣由，然后確定系統(tǒng)元素的缺點(diǎn)類型。32假設(shè)分析對(duì)象是已有元素，那么可以根據(jù)以往運(yùn)轉(zhuǎn)閱歷或?qū)嶒?yàn)情況確定元素的缺點(diǎn)類型；假設(shè)分析對(duì)象是設(shè)計(jì)中的新元素，那么

15、可以參考其它類似元素的缺點(diǎn)類型，或者對(duì)元素進(jìn)展可靠性分析來確定元素的缺點(diǎn)類型。一個(gè)元素至少有4種能夠的缺點(diǎn)類型不測(cè)運(yùn)轉(zhuǎn)；運(yùn)轉(zhuǎn)不準(zhǔn)時(shí)；停頓不及時(shí)；運(yùn)轉(zhuǎn)期間缺點(diǎn)。根據(jù)缺點(diǎn)緣由分析，最后確定元素的缺點(diǎn)類型。33元素功能、喪失功能元素缺點(diǎn)類型把元素按組成分解外部緣由內(nèi)部緣由各部分缺點(diǎn)類型元素的一部分確定元素缺點(diǎn)類型程序框圖343. 缺點(diǎn)類型的影響缺點(diǎn)類型的影響分析是指在系統(tǒng)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的形狀下，詳細(xì)地分析一個(gè)元素各種缺點(diǎn)類型對(duì)系統(tǒng)的影響。分析缺點(diǎn)類型的影響，經(jīng)過研討系統(tǒng)主要的參數(shù)及其變化、缺點(diǎn)后果的物理模型或閱歷來確定缺點(diǎn)類型對(duì)系統(tǒng)功能的影響。3536缺點(diǎn)類型的影響可以從下面3種情況來分析：1)元件缺點(diǎn)類

16、型對(duì)相鄰元素的影響。該元素能夠是其他元素缺點(diǎn)的緣由； 2)元素缺點(diǎn)類型對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的影響。該元素能夠是導(dǎo)致或事故的緣由； 3)元素缺點(diǎn)類型對(duì)子系統(tǒng)及周圍環(huán)境的影響。4. 列出缺點(diǎn)類型影響分析表根據(jù)缺點(diǎn)類型和影響分析表，系統(tǒng)、全面和有序地進(jìn)展分析。36三、運(yùn)用實(shí)例：?jiǎn)卧收项愋凸收显蚬收嫌绊懓粹o接點(diǎn)不閉合機(jī)械故障操作人員未按按鈕繼電器接點(diǎn)不閉合，電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，系統(tǒng)功能喪失接點(diǎn)不斷開機(jī)械故障操作人員未放按鈕電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間過長(zhǎng)，短路燒毀熔絲繼電器接點(diǎn)不閉合機(jī)械故障按鈕接點(diǎn)未閉合電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)，系統(tǒng)功能喪失接點(diǎn)不斷開機(jī)械故障；按鈕接點(diǎn)未斷開；繼電器接點(diǎn)粘連未修理電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間過長(zhǎng)，線圈短路，燒毀熔絲熔絲電動(dòng)機(jī)短路時(shí)不熔斷質(zhì)量問題熔絲過粗繼電器接點(diǎn)粘連；電機(jī)燒毀；火災(zāi)電動(dòng)機(jī)不轉(zhuǎn)質(zhì)量問題；按鈕卡??；繼電器接點(diǎn)不閉合系統(tǒng)功能喪失線圈短路質(zhì)量問題運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間過長(zhǎng)燒毀熔絲37四、FMEA分析方法的特點(diǎn)：1經(jīng)過緣由來分析系統(tǒng)的缺點(diǎn)結(jié)果，即用系統(tǒng)工程的方法，從元件的缺點(diǎn)開場(chǎng)，從下向上逐次分析其能夠的問題，預(yù)測(cè)整個(gè)系統(tǒng)的缺點(diǎn)，利用表格方式，找出不希望發(fā)生的初始緣由事件。2以功能為中心，以邏輯推理為重點(diǎn)，偏重于建立上級(jí)與下級(jí)的邏輯關(guān)系的分析方法。3該方法適用于產(chǎn)品設(shè)計(jì)