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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(FalureMode&EffectAnlysis,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。
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。
: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。
: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
故障原因
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)
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)
: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。
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。
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(BrainStorming),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
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
Ⅲ级轻微
2~4
一部分任务完不成
不必变更设计
Ⅳ级小
<2
无影响
无
故障的发生可能性和故障发生后引起的后果,综合考虑后会得到比较准确的衡量标准,这个标准被称为风险(也称危险度),它代表故障概率和严重度的综合评价。
。指故障类型对系统功能的影响程度,分为四个等级(见表2-5)。
表2-5严重度的等级与内容
严重度等级
内容
Ⅰ低的
(1)对系统任务无影响
(2)对子系统造成的影响可忽略不计
(3)通过调整,故障易于消除
Ⅱ主要的
(1)对系统的任务队友影响但可忽略
(2)导致子系统的功能下降
(3)出现故障,但能够立即修复
Ⅲ关键的
(1)系统的功能有所下降
(2)子系统的功能严重下降
(3)出现故障,不能立即通过检修予以修复
Ⅳ灾难性的
(1)系统的功能严重下降
(2)子系统的功能全部丧失
(3)出现的故障需经彻底修理才能消除
。指在一个特定时间内,故障类型所出现的次数。时间可规定为一定的期限,如一年、一个月等;或根据大修间隔期、完成一项任务的周期或其他被认为适当的期间来决定。
可以使用定性和定量方法确定单个故障类型的概率。具体分级如下:
1)故障率的定性方法分类
Ⅰ级:故障概率很低,元件操作期间出现的机会可以忽略。
Ⅱ级:故障概率低,元件操作期间不易出现。
Ⅲ级:故障概率中等,元件操作期间出现的机会为50%。
Ⅳ级:故障概率高,元件操作期间易于出现。
2)故障概率的定量方法分类
Ⅰ级:在元件工作期间,任何单个故障类型出现的概率,。
Ⅱ级:在元件工作期间,任何单个故障类型出现的概率,多于全部故障概率的