1、1系統安全分析方法系統安全分析方法4 4故障類型及影響分析故障類型及影響分析(Failure Modes Effects Analysis)(Failure Modes Effects Analysis)FMEAFMEA2四、故障類型及影響分析四、故障類型及影響分析(Failure Modes Effects Analysis)- FMEA(Failure Modes Effects Analysis)- FMEA1、引言(1/2)： 故障類型和影響分析(Failure Modes and Effects Analysis,簡稱FMEAFMEA)及故障類型、影響和危險度分析故障類型、影響和危險

2、度分析(Failure Modes Effects and Criticality Analysis,簡稱FMECAFMECA)都是重要的系統安全分析方法。 FMEA是定性分析,可對故障嚴重度進行分級；FMECA可對故障所帶來的風險做定量評價。 FMEA是通過識別產品、設備或生產過程中潛在的故障模式,分析故障模式對系統的影響,并將故障模式按其影響的嚴重程度進行分級。其實施基本思路是采取系統分割的概念,根據實際需要、分析的水平,把系統分割成子系統或進一步分割成元件。然后逐個分析元件可能發生的故障和故障呈現的狀態(即故障類型),進一步分析故障類型對子系統以致整個系統產生的影響,最后采取措施解決。第

3、一節第一節 系統安全分析方法系統安全分析方法四、故障類型影響分析四、故障類型影響分析3四、故障類型及影響分析(Failure Modes Effects Analysis)- FMEA1、引言(2/2) ： 故障類型、影響和危險度分析(Failure Modes Effects and Criticality Analysis,簡稱FMECA) FMECA是在FMEA的基礎上,將識別出的故障模式按照其影響的嚴重程度和發生概率進行綜合評價。顯然,FMECA具有完全意義上的風險評價功能。在實踐過程中,由于應用目的不同，FMEA法已發展出了多種方式： 設計用FMEA (Design FMEA) 過程

4、FMEA (Process FMEA) 功能FMEA (Function FMEA) 系統FMEA (System FMEA) 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系統。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。第一節第一節 系統安全分析方法系統安全分析方法四、故障類型影響分析四、故障類型影響分析42、故障類型及影響分析相關概念(1/2)(1)故障(Failure) 元件、子系統或系統在規定期限內和運行條件下未按設計要求完成規定的功能或功能下降，稱為故障。(2)故障類型(Failure Mode) 故障類型是故障的

5、表現形態。可表述為故障出現的方式(如熔絲斷)或對操作的影響(如閥門不能開啟)。對于不同的產品，故障類型也會有所不同。例如，水泵、發電機等運轉部件的故障類型有:誤啟動、誤停機、啟動不及時、停機不及時、速度過快、反轉、異常的負荷振動、發熱、線圈漏電、運轉部分破損等;閥門等流量調節裝置的故障類型有:不能開啟、不能閉合、開關錯誤、泄漏、堵塞、破損等。(3)故障檢測機制(Detection Mechanism) 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現故障的方法或手段。(4)故障原因(Failure Cause) 導致系統、產品故障的原因既有內在因素(如系統、產品的硬件設計不合理或有潛在的

6、缺陷;系統、產品中零部件有缺陷;制造質量低、材質選用有錯或不佳;運輸、保管、安裝不善等)，也有外在因素(包括環境條件和使用條件)。第一節第一節 系統安全分析方法系統安全分析方法四、故障類型影響分析四、故障類型影響分析52、故障類型及影響分析相關概念(2/2)(5)故障影響(Failure Effect) 某種故障類型對系統、子系統、單元的操作、功能或狀態所造成的影響。(6)故障嚴重度(Severity) 考慮故障所能導致的最嚴重的潛在后果，并以傷害程度、財產損失或系統永久破壞加以度量。(7)嚴重度分級(Severity Classification) 按故障可能導致的最嚴重的潛在后果，可將故障

7、嚴重度分成以下4級: 級:輕微的不足以造成人身傷害、職業病、財產損失或系統破壞，但需要額外的維護或修理。 級:臨界的可能造成輕傷、職業病、少量財產損失、輕度的系統破壞(造成生產延誤、系統可靠性或功能下降)。 級:嚴重的可能導致重傷、嚴重職業病、重大財產損失、嚴重的系統破壞(造成長時間停產或生產損失的)。 級:致命的可能導致死亡或系統損失。第一節第一節 系統安全分析方法系統安全分析方法四、故障類型影響分析四、故障類型影響分析63、故障類型及影響分析（FMEA）程序 故障類型及影響分析的思路：從設計功能上，按照“系統-子系統-元件”順序分解研究故障模式，再按逆過程，即“元件-子系統系統”順序研究故

8、障的影響，選擇對策，改進設計。因此，其分析步驟如圖2所示。四、故障類型影響分析四、故障類型影響分析圖圖2 2 故障模式及影響分析程序框圖故障模式及影響分析程序框圖 73、故障類型及影響分析（FMEA）程序(1)熟悉系統：明確系統的情況和目的 在分析步驟中首先應對系統的任務、功能、結構和運行條件等在分析步驟中首先應對系統的任務、功能、結構和運行條件等諸方面有一個全面的了解。諸方面有一個全面的了解。 如系統由哪些子系統、組件和元件組成，它們各自的特性、如系統由哪些子系統、組件和元件組成，它們各自的特性、功能，以及它們之間的聯接、輸手輸出的關系；功能，以及它們之間的聯接、輸手輸出的關系； 系統運行方

9、式和運行的額定參數、最低性能要求、操作和維系統運行方式和運行的額定參數、最低性能要求、操作和維修方式與步驟；修方式與步驟； 系統與其他系統的相互關系、人機關系以及其他環境條件的系統與其他系統的相互關系、人機關系以及其他環境條件的要求等。要求等。 掌握這些情況，就應了解系統的設計任務書、技術設計說明掌握這些情況，就應了解系統的設計任務書、技術設計說明書、圖紙、使用說明書、標準、規范、事故情報等資料。書、圖紙、使用說明書、標準、規范、事故情報等資料。四、故障類型影響分析四、故障類型影響分析83、故障類型及影響分析（FMEA）程序(2)(2)確定分析的層次確定分析的層次(1/2)(1/2) 分析開始

10、時就要根據系統的情況，分析開始時就要根據系統的情況，決定分析到什么層次決定分析到什么層次。這是。這是一個重要的問題。圖一個重要的問題。圖3 3是分析層次與故障模式及影響分析的關系。是分析層次與故障模式及影響分析的關系。 四、故障類型影響分析四、故障類型影響分析圖圖3 3分析的層次和故障摸式及影響分析分析的層次和故障摸式及影響分析 93、故障類型及影響分析（FMEA）程序(2)(2)確定分析的層次確定分析的層次(1/2)(1/2) 由圖由圖3 3可見，不同的分析層次故障模式及影響分析應有不同的格可見，不同的分析層次故障模式及影響分析應有不同的格式，在各分析層次中，由于故障所在層次不同，故障模式對

11、上一層式，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。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，則會造成結果的資料；反之，若分析得過深，一切都分析到元件，則會造成結果繁雜，費時太多，同時對制定措施也帶來了困難。繁雜，費時太多，同時對制定措施也帶來了困難。 一般說來，對關鍵的子系統可以分析得深一些，次要的可以分一般說來，對關鍵的子系統可以分析得深一些，次要的可以分析淺些，有的可以不分析。析淺

12、些，有的可以不分析。 四、故障類型影響分析四、故障類型影響分析103、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 根據對系統的分解和分析畫出功能框圖。可靠性框圖是從可靠性的角度建立根據對系統的分解和分析畫出功能框圖。可靠性框圖是從可靠性的角度建立的模型，它把實際系統的物理、空間要素與現象表示為功能與功能之間的聯系，的模型，它把實際系統的物理、空間要素與現象表示為功能與功能之間的聯系，尤其明確了它們之間的邏輯關系。圖尤其明確了它們之間的邏輯關系。圖4 4是高壓空氣壓縮機的可靠性框圖。是高壓空氣壓縮機的可靠性框圖。 四、故障類型影響分析四、故障類型影響分析圖圖4 4高壓空氣壓

13、縮機可靠性框圖高壓空氣壓縮機可靠性框圖 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(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，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，根據理論知識、實踐經驗和有關故障資料，判明系統中所有實際可能出現的故障模式（即導致根據理論知識、實踐經驗和有關故障資料，判明系統中所有實際可能出現的故障模式（即導致規定輸出功能的異常和偏差）。規定輸出功能的異常和偏差）。 選定、判明故障模式是一項技術性很強的工作，必須細致、準確。選定、判明故障模式是一項技術

14、性很強的工作，必須細致、準確。 下面介紹下面介紹5W1H5W1H啟發性分析方法要領。啟發性分析方法要領。 5W1H5W1H方法，就是指方法，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，的總稱， 以提問方式來完成對故障事故的思考。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(2/3) 為什么（Why）：為什么要有這個元件？為什么這個元件會發生故障？為什么不：為什么要有這個元件？為什么這個元件會發

15、生故障？為什么不加防護裝置？為什么不用機械代替人力？為什么不用特殊標志？為什么輸出會出現加防護裝置？為什么不用機械代替人力？為什么不用特殊標志？為什么輸出會出現偏差？偏差？ 什么（What）：功能是什么？工作條件是什么？與什么有關系？規范、標準是：功能是什么？工作條件是什么？與什么有關系？規范、標準是什么？在什么條件下發生故障？將會發生什么樣的故障？采用什么樣的檢查方法？什么？在什么條件下發生故障？將會發生什么樣的故障？采用什么樣的檢查方法？制定什么樣的預防措施？制定什么樣的預防措施？ 誰（Who）：誰操作？故障一旦發生誰是受害者？誰是加害者：誰操作？故障一旦發生誰是受害者？誰是加害者? ?影

16、響到哪些功能？影響到哪些功能？誰來實施安全措施？誰來實施安全措施？ 何時（When）：何時發生故障？何時檢測安全裝置？何時完成預防措施計劃？：何時發生故障？何時檢測安全裝置？何時完成預防措施計劃？ 何地（Where）：在什么部位發生故障？防護裝置裝在什么地方最好？何處有：在什么部位發生故障？防護裝置裝在什么地方最好？何處有同樣的裝置？監測、報警裝置裝在什么地方最好了何地需要安全標志？同樣的裝置？監測、報警裝置裝在什么地方最好了何地需要安全標志？ 如何（How)：發生故障的后果如何？影響程度如何？如何避免故障發生？安全：發生故障的后果如何？影響程度如何？如何避免故障發生？安全措施控制能力如何？如

17、何改進設計？措施控制能力如何？如何改進設計？四、故障類型影響分析四、故障類型影響分析133、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，應根據對象的不同采取不同的分析方法。但必在故障分析時，應根據對象的不同采取不同的分析方法。但必須注意，切勿只見現象，不見真正的原因。要從全局出發，綜合各須注意，切勿只見現象，不見真正的原因。要從全局出發，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行。種信息采取失效物理的微觀分析，一般可按下面的程序進行。 a. a. 掌握全局性分析的綜合調查。如果陷入過于細微的故障現掌握全局性分析的綜合調查

18、。如果陷入過于細微的故障現象之中，往往會把原因和結果搞錯，所以，首先要做全局性的調查。象之中，往往會把原因和結果搞錯，所以，首先要做全局性的調查。 b. b. 從非破壞性的外部分析到解剖、破壞性的內部分析。從非破壞性的外部分析到解剖、破壞性的內部分析。 c. c. 建立故障原因的假設，并進而求證。建立故障原因的假設，并進而求證。四、故障類型影響分析四、故障類型影響分析143、故障類型及影響分析（FMEA）程序（5 5）研究故障原因及事故檢測方法）研究故障原因及事故檢測方法 設定故障發生后，說明故障所表現的異常狀態及如何設定故障發生后，說明故障所表現的異常狀態及如何檢側，例如通過聲音的變化，儀表

19、指示量的變化進行檢測。檢側，例如通過聲音的變化，儀表指示量的變化進行檢測。對保護裝置和警報裝置，要研究能被檢測出的程度如何并對保護裝置和警報裝置，要研究能被檢測出的程度如何并做出評價。做出評價。（6 6）確定）確定故障危險程度和發生概率分析 通過危險源辨識，故障類型及組成因素的分析，對系通過危險源辨識，故障類型及組成因素的分析，對系統中危險因素的基本情況有了初步了解，此時需要確定故統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生概率。故障危險程度等級見表障危險等級及其發生概率。故障危險程度等級見表4-74-7和和表表4-84-8。四、故障類型影響分析四、故障類型影響分析15

20、3、故障類型及影響分析（FMEA）程序（6 6）確定）確定故障危險程度和發生概率分析四、故障類型影響分析四、故障類型影響分析16 故障類型影響分析一般按表4-9進行分析。P57 表中內容一般應按以下要求填寫：1) 系統：指所分析的對象、研究的問題等，例如，生產系統、設備、組織、工序等。2) 子系統或設備部件：指系統的組成部分。如：生產系統的組成部分、設備的組成部件等。3) 故障類型：即故障現象或事故的表現形式，如人的失誤、制動失靈等。4) 故障因素：指引起事故發生的主要原因或事故隱患。5) 故障影響：發生故障而引起的事故后果對本系統或外系統的影響。6) 過去事故：指以前故障引起的事故。即填寫死

21、亡、重傷、輕傷人次和險肇事故（包括設備事故）次數。第一節第一節 系統安全分析方法系統安全分析方法四、故障類型影響分析四、故障類型影響分析4 4、FMEAFMEA的格式的格式177) 危險等級：根據故障類型及影響和過去事故次數按表4-7確定危險程度等級。8) 故障概率：按步驟FMEA的步驟4）進行統計計算得出，或根據實際情況按表4-8取值。9) 檢測方法：即采用一般常規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、聲發射等專門的方法檢測。10) 預防措施：按以上分析結果，提出控制危險源的方法，以防止此