系統(tǒng)安全分析方法4故障類型影響分析法

系統(tǒng)安全分析方法4故障類型及影響分析

(FailureModesEffectsAnalysis)FMEA1四、故障類型及影響分析

(FailureModesEffectsAnalysis)---FMEA1、引言(1/2)：

故障類型和影響分析(FailureModesandEffectsAnalysis,簡稱FMEA)及故障類型、影響和危險度分析(FailureModesEffectsandCriticalityAnalysis,簡稱FMECA)都是重要的系統(tǒng)安全分析方法。

FMEA是定性分析,可對故障嚴(yán)重度進(jìn)行分級；FMECA可對故障所帶來的風(fēng)險做定量評價。

FMEA是通過識別產(chǎn)品、設(shè)備或生產(chǎn)過程中潛在的故障模式,分析故障模式對系統(tǒng)的影響,并將故障模式按其影響的嚴(yán)重程度進(jìn)行分級。其實施基本思路是采取系統(tǒng)分割的概念,根據(jù)實際需要、分析的水平,把系統(tǒng)分割成子系統(tǒng)或進(jìn)一步分割成元件。然后逐個分析元件可能發(fā)生的故障和故障呈現(xiàn)的狀態(tài)(即故障類型),進(jìn)一步分析故障類型對子系統(tǒng)以致整個系統(tǒng)產(chǎn)生的影響,最后采取措施解決。第一節(jié)系統(tǒng)安全分析方法四、故障類型影響分析2四、故障類型及影響分析

(FailureModesEffectsAnalysis)---FMEA1、引言(2/2)

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故障類型、影響和危險度分析(FailureModesEffectsandCriticalityAnalysis,簡稱FMECA)FMECA是在FMEA的基礎(chǔ)上,將識別出的故障模式按照其影響的嚴(yán)重程度和發(fā)生概率進(jìn)行綜合評價。顯然,FMECA具有完全意義上的風(fēng)險評價功能。在實踐過程中,由于應(yīng)用目的不同，F(xiàn)MEA法已發(fā)展出了多種方式：設(shè)計用FMEA(DesignFMEA)

過程FMEA(ProcessFMEA)

功能FMEA(FunctionFMEA)

系統(tǒng)FMEA(SystemFMEA)FNIEA法不僅僅是一種微觀分析法,它的分析對象可以小到一個單元或元件,也可以大到整個生產(chǎn)系統(tǒng)。雖然不同的FMEA法有不同的特點和適用性,但它們的基本思路是相通的。第一節(jié)系統(tǒng)安全分析方法四、故障類型影響分析32、故障類型及影響分析相關(guān)概念(1/2)(1)故障(Failure)

元件、子系統(tǒng)或系統(tǒng)在規(guī)定期限內(nèi)和運行條件下未按設(shè)計要求完成規(guī)定的功能或功能下降，稱為故障。(2)故障類型(FailureMode)

故障類型是故障的表現(xiàn)形態(tài)?？杀硎鰹楣收铣霈F(xiàn)的方式(如熔絲斷)或?qū)Σ僮鞯挠绊?如閥門不能開啟)。對于不同的產(chǎn)品，故障類型也會有所不同。例如，水泵、發(fā)電機(jī)等運轉(zhuǎn)部件的故障類型有:誤啟動、誤停機(jī)、啟動不及時、停機(jī)不及時、速度過快、反轉(zhuǎn)、異常的負(fù)荷振動、發(fā)熱、線圈漏電、運轉(zhuǎn)部分破損等;閥門等流量調(diào)節(jié)裝置的故障類型有:不能開啟、不能閉合、開關(guān)錯誤、泄漏、堵塞、破損等。(3)故障檢測機(jī)制(DetectionMechanism)

由操作人員在正常操作過程中或由維修人員在檢修活動中發(fā)現(xiàn)故障的方法或手段。(4)故障原因(FailureCause)

導(dǎo)致系統(tǒng)、產(chǎn)品故障的原因既有內(nèi)在因素(如系統(tǒng)、產(chǎn)品的硬件設(shè)計不合理或有潛在的缺陷;系統(tǒng)、產(chǎn)品中零部件有缺陷;制造質(zhì)量低、材質(zhì)選用有錯或不佳;運輸、保管、安裝不善等)，也有外在因素(包括環(huán)境條件和使用條件)。第一節(jié)系統(tǒng)安全分析方法四、故障類型影響分析42、故障類型及影響分析相關(guān)概念(2/2)(5)故障影響(FailureEffect)

某種故障類型對系統(tǒng)、子系統(tǒng)、單元的操作、功能或狀態(tài)所造成的影響。(6)故障嚴(yán)重度(Severity)

考慮故障所能導(dǎo)致的最嚴(yán)重的潛在后果，并以傷害程度、財產(chǎn)損失或系統(tǒng)永久破壞加以度量。(7)嚴(yán)重度分級(SeverityClassification)

按故障可能導(dǎo)致的最嚴(yán)重的潛在后果，可將故障嚴(yán)重度分成以下4級:

Ⅰ級:輕微的—不足以造成人身傷害、職業(yè)病、財產(chǎn)損失或系統(tǒng)破壞，但需要額外的維護(hù)或修理。

Ⅱ級:臨界的—可能造成輕傷、職業(yè)病、少量財產(chǎn)損失、輕度的系統(tǒng)破壞(造成生產(chǎn)延誤、系統(tǒng)可靠性或功能下降)。

Ⅲ級:嚴(yán)重的—可能導(dǎo)致重傷、嚴(yán)重職業(yè)病、重大財產(chǎn)損失、嚴(yán)重的系統(tǒng)破壞(造成長時間停產(chǎn)或生產(chǎn)損失的)。

Ⅳ級:致命的—可能導(dǎo)致死亡或系統(tǒng)損失。第一節(jié)系統(tǒng)安全分析方法四、故障類型影響分析53、故障類型及影響分析（FMEA）程序故障類型及影響分析的思路：從設(shè)計功能上，按照“系統(tǒng)-子系統(tǒng)-元件”順序分解研究故障模式，再按逆過程，即“元件-子系統(tǒng)－系統(tǒng)”順序研究故障的影響，選擇對策，改進(jìn)設(shè)計。因此，其分析步驟如圖2所示。四、故障類型影響分析圖2故障模式及影響分析程序框圖

63、故障類型及影響分析（FMEA）程序(1)熟悉系統(tǒng)：明確系統(tǒng)的情況和目的

在分析步驟中首先應(yīng)對系統(tǒng)的任務(wù)、功能、結(jié)構(gòu)和運行條件等諸方面有一個全面的了解。如系統(tǒng)由哪些子系統(tǒng)、組件和元件組成，它們各自的特性、功能，以及它們之間的聯(lián)接、輸手輸出的關(guān)系；系統(tǒng)運行方式和運行的額定參數(shù)、最低性能要求、操作和維修方式與步驟；系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的相互關(guān)系、人機(jī)關(guān)系以及其他環(huán)境條件的要求等。掌握這些情況，就應(yīng)了解系統(tǒng)的設(shè)計任務(wù)書、技術(shù)設(shè)計說明書、圖紙、使用說明書、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、事故情報等資料。四、故障類型影響分析73、故障類型及影響分析（FMEA）程序(2)確定分析的層次(1/2)

分析開始時就要根據(jù)系統(tǒng)的情況，決定分析到什么層次。這是一個重要的問題。圖3是分析層次與故障模式及影響分析的關(guān)系。

四、故障類型影響分析圖3分析的層次和故障摸式及影響分析83、故障類型及影響分析（FMEA）程序(2)確定分析的層次(1/2)

由圖3可見，不同的分析層次故障模式及影響分析應(yīng)有不同的格式，在各分析層次中，由于故障所在層次不同，故障模式對上一層影響和對下一層的故障原因追究深度也不相同。如果分析的層次太淺，就會漏掉重要的故障模式，得不到有用的資料；反之，若分析得過深，一切都分析到元件，則會造成結(jié)果繁雜，費時太多，同時對制定措施也帶來了困難。一般說來，對關(guān)鍵的子系統(tǒng)可以分析得深一些，次要的可以分析淺些，有的可以不分析。

四、故障類型影響分析93、故障類型及影響分析（FMEA）程序（3）繪制功能框圖和可靠性框圖

根據(jù)對系統(tǒng)的分解和分析畫出功能框圖?？煽啃钥驁D是從可靠性的角度建立的模型，它把實際系統(tǒng)的物理、空間要素與現(xiàn)象表示為功能與功能之間的聯(lián)系，尤其明確了它們之間的邏輯關(guān)系。圖4是高壓空氣壓縮機(jī)的可靠性框圖。

四、故障類型影響分析圖4高壓空氣壓縮機(jī)可靠性框圖103、故障類型及影響分析（FMEA）程序（4）建立故障模式清單、分析故障模式及影響(1/3)

這一步是實施故障模式及影響分析的核心，通過對可靠性框圖所列全部項目的輸出分析，根據(jù)理論知識、實踐經(jīng)驗和有關(guān)故障資料，判明系統(tǒng)中所有實際可能出現(xiàn)的故障模式（即導(dǎo)致規(guī)定輸出功能的異常和偏差）。選定、判明故障模式是一項技術(shù)性很強(qiáng)的工作，必須細(xì)致、準(zhǔn)確。下面介紹5W1H啟發(fā)性分析方法要領(lǐng)。

5W1H方法，就是指

Who（誰）,When（何時）、

Where（何處）,What（什么）、

Why（為什么）,How（怎樣、如何）的總稱，以提問方式來完成對故障事故的思考。四、故障類型影響分析113、故障類型及影響分析（FMEA）程序（4）建立故障模式清單、分析故障模式及影響(2/3)

①為什么（Why）：為什么要有這個元件？為什么這個元件會發(fā)生故障？為什么不加防護(hù)裝置？為什么不用機(jī)械代替人力？為什么不用特殊標(biāo)志？為什么輸出會出現(xiàn)偏差？

②什么（What）：功能是什么？工作條件是什么？與什么有關(guān)系？規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)是什么？在什么條件下發(fā)生故障？將會發(fā)生什么樣的故障？采用什么樣的檢查方法？制定什么樣的預(yù)防措施？

③誰（Who）：誰操作？故障一旦發(fā)生誰是受害者？誰是加害者?影響到哪些功能？誰來實施安全措施？

④何時（When）：何時發(fā)生故障？何時檢測安全裝置？何時完成預(yù)防措施計劃？⑤何地（Where）：在什么部位發(fā)生故障？防護(hù)裝置裝在什么地方最好？何處有同樣的裝置？監(jiān)測、報警裝置裝在什么地方最好了何地需要安全標(biāo)志？

⑥如何（How)：發(fā)生故障的后果如何？影響程度如何？如何避免故障發(fā)生？安全措施控制能力如何？如何改進(jìn)設(shè)計？四、故障類型影響分析123、故障類型及影響分析（FMEA）程序（4）建立故障模式清單、分析故障模式及影響(3/3)

在故障分析時，應(yīng)根據(jù)對象的不同采取不同的分析方法。但必須注意，切勿只見現(xiàn)象，不見真正的原因。要從全局出發(fā)，綜合各種信息采取失效物理的微觀分析，一般可按下面的程序進(jìn)行。

a.掌握全局性分析的綜合調(diào)查。如果陷入過于細(xì)微的故障現(xiàn)象之中，往往會把原因和結(jié)果搞錯，所以，首先要做全局性的調(diào)查。

b.從非破壞性的外部分析到解剖、破壞性的內(nèi)部分析。

c.建立故障原因的假設(shè)，并進(jìn)而求證。四、故障類型影響分析133、故障類型及影響分析（FMEA）程序（5）研究故障原因及事故檢測方法

設(shè)定故障發(fā)生后，說明故障所表現(xiàn)的異常狀態(tài)及如何檢側(cè)，例如通過聲音的變化，儀表指示量的變化進(jìn)行檢測。對保護(hù)裝置和警報裝置，要研究能被檢測出的程度如何并做出評價。（6）確定故障危險程度和發(fā)生概率分析

通過危險源辨識，故障類型及組成因素的分析，對系統(tǒng)中危險因素的基本情況有了初步了解，此時需要確定故障危險等級及其發(fā)生概率。故障危險程度等級見表4-7和表4-8。四、故障類型影響分析143、故障類型及影響分析（FMEA）程序（6）確定故障危險程度和發(fā)生概率分析四、故障類型影響分析15故障類型影響分析一般按表4-9進(jìn)行分析。P57

表中內(nèi)容一般應(yīng)按以下要求填寫：

1)系統(tǒng)：指所分析的對象、研究的問題等，例如，生產(chǎn)系統(tǒng)、設(shè)備、組織、工序等。

2)子系統(tǒng)或設(shè)備部件：指系統(tǒng)的組成部分。如：生產(chǎn)系統(tǒng)的組成部分、設(shè)備的組成部件等。

3)故障類型：即故障現(xiàn)象或事故的表現(xiàn)形式，如人的失誤、制動失靈等。

4)故障因素：指引起事故發(fā)生的主要原因或事故隱患。

5)故障影響：發(fā)生故障而引起的事故后果對本系統(tǒng)或外系統(tǒng)的影響。

6)過去事故：指以前故障引起的事故。即填寫死亡、重傷、輕傷人次和險肇事故（包括設(shè)備事故）次數(shù)。第一節(jié)系統(tǒng)安全分析方法四、故障類型影響分析4、FMEA的格式167)危險等級：根據(jù)故障類型及影響和過去事故次數(shù)按表4-7確定危險程度等級。

8)故障概率：按步驟FMEA的步驟4）進(jìn)行統(tǒng)計計算得出，或根據(jù)實際情況按表4-8取值。

9)檢測方法：即采用一般常規(guī)檢測方法或特殊檢測措施測定故障和危險因素。如噪聲的測定、空氣中粉塵濃度的測定等一般采用常規(guī)檢測方法，而行車吊具斷裂的測定往往采用如超聲波、射線、聲發(fā)射等專門的方法檢測。

10)預(yù)防措施：按以上分析結(jié)果，提出控制危險源的方法，以防止此類故障引起的事故。

11)備注：一般填寫以上各欄目不能填寫的事項。第一節(jié)系統(tǒng)安全分析方法四、故障類型影響分析4、FMEA的格式17

第一節(jié)系統(tǒng)安全分析方法四、故障類型影響分析5、FMEA舉例1：電動機(jī)運轉(zhuǎn)系統(tǒng)故障分析系統(tǒng)簡介：該系統(tǒng)是一種短時運行系統(tǒng)，操作人員按一下按鈕，繼電器吸合，電動機(jī)運轉(zhuǎn)；達(dá)到規(guī)定時間后，松開按鈕，繼電器分離，電動機(jī)停轉(zhuǎn)。

故障分析：電動機(jī)運行時間過長，可能引起電動機(jī)線圈過熱，造成短路。對系統(tǒng)中主要元件(按鈕、繼電器、熔絲、電動機(jī))進(jìn)行故障類型和影響分析，結(jié)果列于表