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故障类型及影响分析（FMEA）
2016年10月8日 深圳南山
故障类型及影响分析（Falure Mode & Effect Anlysis,FMEA）是一种广泛使用的非常重要的系统安全分析方法。我国国家军用标准中明确指出：FMEA是找出设计上潜在缺陷的手段，是设计审查中必须重视的资料之一。
1. 目的
故障类型及影响分析的目的是辨识设备或系统的故障及每种故障模式对系统或装置造成的影响。评价人员通常提出增加设备可靠性的建议，进而提出工艺安全对策。
2. 基本概念
故障：一般指元件、子系统或系统在规定的运行时间和条件内，达不到设计规定功能的情况。
故障类型：系统、子系统或元件的每一种故障的形式称为故障类型。例如，一个阀门故障可以有四种故障类型：内漏、外漏、打不开、关不严。表2-1列出了一般故障类型的分类，各种故障类型一般可按表中分类考虑。
表2-1 故障类型及原因
故障类型
运行过程中的故障
各类故障细分
故障原因
过早的启动
规定的时间内不能启动
构造方面的故障、物理性咬紧、振动、不能定位、不能打开、不能关闭
设计上的缺陷（由于设计上的技术先天不足，或者图样不完善等）
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规定的时间内不能停车
运行能力降级、超量或受阻
打开时故障、关闭时故障
内部泄漏、外部泄漏
高于允许偏差、低于允许偏差
反向动作、间歇动作、误动作、误指示
流向偏向一侧、传动不良、停不下来
不能启动、不能切换、过早启动、动作滞后
输入量过大、输入量过小、输出量过大、输出量过小
电路短路、电路开路
漏电、其他
制造上的缺陷（加工方法不当或者组装上的失误）
质量管理上缺陷（检查不够或失误以及管理不当）
使用上的缺陷（误操作或未按设计条件操作）
维修方面或检测程序不当
维修方面的缺陷（维修操作失误或检修程序不当）
故障等级：根据故障类型对系统或子系统影响的程度不同而划分的等级称为故障等级。
3. 故障类型分级方法
定性分级方法
通常，定性分级方法按故障类型对子系统或系统影响的严重程度分为四级（见表2-2）。划分故障等级的目的主要是划分轻重缓急，以采取相应的对策，提高系统安全性。
半定量故障等级划分方法
半定量的等级划分是依据损失的严重程度、故障的影响范围、故障发生的概率、防止故障的难易程度和工艺设计情况确定的。
在难以取得可靠性数据的情况下，可以采用评点法，此法简单，划分精确。它从几个方面来考虑故障对系统的影响程度，用一定点数表示影响程度的大小，通过计算，求出故障等级。
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表2-2 故障类型分级表
故障等级
影响程度
可能造成的危害或损坏
Ⅰ级
致命性
可能造成死亡或系统损坏
Ⅱ级
严重性
可能造成严重伤害、严重职业病或主要系统损坏
Ⅲ级
临界性
可造成轻伤、轻职业病或次要系统损坏
Ⅳ级
可忽略性
不会造成伤害和职业病，系统也不会损坏
评点数计算公式为：
Cs=
式中 Ci——因素系数，0＜Ci＜10；
Cs——总点数，0＜Cs＜10。
如何确定点数Ci呢？可采取专家座谈会法，即由3-5位有经验的专家座谈讨论，提出该给Ci什么数值，这种方法又称BS法（Brain Storming），意思是集中智慧。另一种方法是德菲尔法，就是函询调查法，即将提出的问题和必要的背景材料，用通信的方式向有经验的专家提出，然后把他们的答复意见进行综合，再反馈他们，如此反复多次，直到得到认为合适的意见为止。
另一种求点数的方法见表2-3，可根据评点数因素求出点数，相加后计算出总点数Cs。
表2-3 评点参考表
评点因素
内容
点数
故障影响大小F1
造成生命损失
造成相当素食
功能损失
对系统造成的影响F2
对系统造成二个以上的重大影响
对系统造成一个以上的重大影响
对系统无太大影响
故障发生的概率F3
易于发生
能够发生
1.
不太发生
防止故障的可能性F4
不能
能够防止
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易于防止
是否新设计的工艺F5
相当新的内容设计
类似的设计
同一设计
由以上两种方法求出的总点数，均可按表2-4评选故障等级。
表2-4 评点数与故障等级
故障等级
评点数Cs
内容
应采取的措施
Ⅰ级致命
7~10
完不成任务，人员伤亡
变更设计
Ⅱ级重大
4~7
大部分任务完成
重新讨论，也可变更设计