可靠性原理_第八章_系统可靠性安全性分析_孙有朝

1、第八章系统可靠性安全性分析系统可靠性安全性分析第八章第八章 系统可靠性安全性分析系统可靠性安全性分析故障模式、影响与危害性分析故障模式、影响与危害性分析(FMECA)故障树分析故障树分析(FTA)功能危险分析功能危险分析(FHA)共因故障分析共因故障分析(CCA-ZSA/PRA/CMA)第八章第八章 系统可靠性安全性分析系统可靠性安全性分析 一、概述一、概述一、概述一、概述二、二、FHAFHA的定义的定义二、二、FHAFHA的定义的定义二、二、FHAFHA的定义的定义 三、三、FHAFHA的目的的目的四、四、FHAFHA的分类及开展时机的分类及开展时机 四、四、FHAFHA的分类及开展时机的分

2、类及开展时机四、四、FHAFHA的分类及开展时机的分类及开展时机四、四、FHAFHA的分类及开展时机的分类及开展时机 四、四、FHAFHA的分类及开展时机的分类及开展时机五、五、FHAFHA的分析过程的分析过程 六、六、FHAFHA的优越性的优越性七、七、FHAFHA的基本方法的基本方法 七、七、FHAFHA的基本方法的基本方法七、七、FHAFHA的基本方法的基本方法八、八、FHAFHA的主要内容的主要内容八、八、FHAFHA的主要内容的主要内容 功能危险分析 分析人： 审阅人： 报 告 号：发布日期：校订日期：1 1功能功能2 2危险危险说明说明 3 3工作状态工作状态4 4危险对危险对其它

3、系其它系统的影统的影响响5 5危险对危险对飞机或飞机或人员的人员的影响影响6 6影响等级影响等级7 7分析方分析方法法8 8合格审定合格审定或验证方或验证方法（法（PFHAPFHA）；处置）；处置办法办法(FFHA)(FFHA) 表表 格格 说说 明明工作状态（第3栏）影响等级（第6栏）中航商用飞机有限公司RMS工程技术中心地面G1地面滑行G2飞机静止(系统工作)G3维修起飞T1起飞滑跑(抬前轮之前)T2起飞(抬前轮之后)T3中断飞行飞行中F1爬升F2收起落架F3放起落架F4巡航 F5下降F6进场F7复飞F8 200尺到着地F9其它（根据说明）着陆L1着落滑跑L2反推力刹车 灾难 性的 危害的

4、 较大的 较小的FHA工作的核心是填写分析表格。分析表格的内容和格式可以根据分析要求的不同而不同进行进行FHAFHA首先需要确定所分析层次产品的所有首先需要确定所分析层次产品的所有功能，建立功能清单功能，建立功能清单整机级的功能可根据飞机的设计、使用要求，整机级的功能可根据飞机的设计、使用要求，结合工程经验确定。低一级的功能可根据高一结合工程经验确定。低一级的功能可根据高一级相应的功能展开确定。在确定功能时应广泛级相应的功能展开确定。在确定功能时应广泛吸收相似机型的工程经验，并听取工程、适航、吸收相似机型的工程经验，并听取工程、适航、使用部门等各方专家的意见和建议使用部门等各方专家的意见和建议

5、不管是整机级还是系统级，功能既可能由硬件实现也可能由软件实现，进行FHA分析时，既要考虑硬件功能又要考虑软件功能功能通常包括内部功能和交互功能功能通常包括内部功能和交互功能(1) 所分析层次的内部功能（内部功能） l 整机级：飞机的主要功能和飞机内部系统间的交互功整机级：飞机的主要功能和飞机内部系统间的交互功能能 l l 系统级：所分析系统的功能和系统内部设备间的交互功系统级：所分析系统的功能和系统内部设备间的交互功能能 (2) 所分析层次的外部功能（交互功能） l 整机级：与其他飞机或地面系统的接口功能整机级：与其他飞机或地面系统的接口功能 l l 系统系统级：所分析系统为其他系统（包括其他

6、飞机系统或级：所分析系统为其他系统（包括其他飞机系统或地面系统）提供的功能或从其他系统获得的功能地面系统）提供的功能或从其他系统获得的功能 按照逐步展开的方式进行相应的功能分析，找出所有工作状态和模式下可能的所有功能或子功能 在进行功能定义时可参考相似机型的功能列表 只针对分析对象的功能展开分析工作，而不涉及完成功能的具体设备、系统或结构 进行功能定义时应有所属各专业的专家参与 顶层顶层功能功能展开的功能展开的功能1展开的功能展开的功能2编号编号对用电设备供电对关键设备供电向交流关键设备供电 向直流关键设备供电 对重要设备供电向交流重要设备供电 向直流重要设备供电 对一般设备供电向交流一般设备

7、供电 向直流一般设备供电 对地面服务设备供电向交流地面服务设备供电 向直流地面服务设备供电 识别并描述每个系统功能的故障状态识别并描述每个系统功能的故障状态功能故障在不同飞行阶段产生的影响不同时，要对不同飞行阶段的同一功能故障分别进行分析 功能故障识别时，常用的功能故障模式有：功能故障识别时，常用的功能故障模式有： 1） 失控(全部或部分) 2） 卡滞或游离 3） 不能工作、断续工作、部分工作或降低工作 4） 特性改变(载荷、速率、刚性、延迟、振荡等) 5） 意外工作或不受指令地工作 6） 有害的失效指示或警告 7） 没有失效指示或警告 8） 错误的数据输出 9） 不正确的数据显示 确定功能故

8、障状态还应考虑各种环境和紧急情况的影响，如天气、火山粉末以及水上迫降、发动机停车、通信中断、减压等。 即要分别考虑所研究对象的内部功能、交互功能以及环境和应急情况中的每一项，由此才能得到完善的功能故障状态清单。 因此还应建立环境和紧急情况清单。对于系统级的FHA，环境和紧急情况清单可源于整机级或上一层次的相应清单以及设计初始阶段的结构设计方案。必须确定各种功能故障状态或危险状态对飞机或人员(机组、乘客、维修人员等)的影响一般根据经验(工程经验和其他飞机的使用经验)，从功能上逻辑推断、分析确定。通常要有推断、分析过程。在评估故障影响时，必须考虑可能影响机组人员处置危险情况的因素，例如烟雾，通信的

9、中断，座舱增压的妨碍等 根据功能故障对所研究的系统、飞机整机及其人员等的影响程度大小来确定故障状态影响等级通常分为四类： 灾难性的灾难性的 危险的危险的 较大的较大的 较小的较小的失效情况妨碍继续安全飞行和着陆，造成多个人员死亡和(或)系统破坏发生概率要求低于10-9 失效情况导致安全裕度和性能大大降低飞行机组人员身体受伤或负担大大增大、使得他们不能准确地执行任务对乘客产生有害影响，可能发生某些人员严重的或许是致命的伤害发生概率要求在10-910-7失效情况导致安全裕度和性能显著降低失效情况导致安全裕度和性能显著降低由于工作载荷的增加或由于损害操作者效率情况的出现，由于工作载荷的增加或由于损害

10、操作者效率情况的出现，使操作者处理不利工作情况的能力有所下降使操作者处理不利工作情况的能力有所下降乘客感到不舒服，可能发生人员受伤的情况乘客感到不舒服，可能发生人员受伤的情况发生概率要求在发生概率要求在10-710-5失效情况对安全性没有显著影响，所要求的任何操作完全失效情况对安全性没有显著影响，所要求的任何操作完全在操作人员的能力之内在操作人员的能力之内如稍微降低飞机的安全裕度和性能，飞行机组的负担稍微如稍微降低飞机的安全裕度和性能，飞行机组的负担稍微增加、航线飞行计划改变或乘客感到有些不方便等增加、航线飞行计划改变或乘客感到有些不方便等发生概率在发生概率在1010-5-510-3-3 a)

11、 指示系统错误指示一般比指示系统故障或失效的影响更严重指示系统错误指示一般比指示系统故障或失效的影响更严重b) 应了解并明确飞机对驾驶员的操作与控制的要求，包括在各应了解并明确飞机对驾驶员的操作与控制的要求，包括在各飞行阶段对驾驶员的工作要求，以便分析故障状态对驾驶员飞行阶段对驾驶员的工作要求，以便分析故障状态对驾驶员操作的要求和影响操作的要求和影响c) 如果同一功能故障在不同阶段对飞机或人员产生的影响不同，如果同一功能故障在不同阶段对飞机或人员产生的影响不同，则在分析中要分别列出则在分析中要分别列出d) 驾驶员对故障情况的处理能力应以飞机对驾驶员的要求为基驾驶员对故障情况的处理能力应以飞机对

12、驾驶员的要求为基础，个别驾驶员对故障的处理能力不能作为确定影响等级的础，个别驾驶员对故障的处理能力不能作为确定影响等级的依据依据e) 要明确通告的故障和未通告故障的危害等级是否相同要明确通告的故障和未通告故障的危害等级是否相同初步设计初步危险性分析建立失效事件的临界状态较小的停止较大的FMEA危险的FMEAFTA灾难性的FMEAFTA其它其它停止 PFHA： 在上述分析的基础上，根据目前使用的先进技术，在上述分析的基础上，根据目前使用的先进技术，运用累积的经验，提出合格审定或验证方法以及运用累积的经验，提出合格审定或验证方法以及必要的必要的技术建议技术建议设计预防：设计预防：如更改设计、冗余设

13、计、强度计算、提供警告如更改设计、冗余设计、强度计算、提供警告或机械防错装置、提供驾驶员人工代用装置等或机械防错装置、提供驾驶员人工代用装置等 试验验证：试验验证：如飞行试验验证、台架试验验证等如飞行试验验证、台架试验验证等概率分析概率分析 FFHA 给出对所有灾难性的、危险的和较大的这三类等给出对所有灾难性的、危险的和较大的这三类等级危险的处置办法，以表明对于每种确定的危险级危险的处置办法，以表明对于每种确定的危险情况，该设计满足要求的概率等级。情况，该设计满足要求的概率等级。 九、九、FHAFHA报告报告 PFHA报告通常包括以下内容：报告通常包括以下内容：1）系统组成及其功能描述（包括必

14、要的系统方块图和功能）系统组成及其功能描述（包括必要的系统方块图和功能流向图）流向图）2） FHA输入功能清单输入功能清单3） 环境和紧急情况清单环境和紧急情况清单4）假设。列出所使用的所有假设，并说明它们的合理性）假设。列出所使用的所有假设，并说明它们的合理性5） FHA表格表格6）分析工作的简要总结，包括危险故障状态清单及其建议）分析工作的简要总结，包括危险故障状态清单及其建议措施等措施等九、九、FHAFHA报告报告FFHA报告通常包括以下内容：报告通常包括以下内容：1）系统组成及其功能描述（包括必要的系统方块图和功能流）系统组成及其功能描述（包括必要的系统方块图和功能流向图）向图）2）

15、FHA输入功能清单输入功能清单3） 环境和紧急情况清单环境和紧急情况清单4）数据。如果数据太多，不能包含在报告中，则应单独列出）数据。如果数据太多，不能包含在报告中，则应单独列出数据清单，并注明出处数据清单，并注明出处5）假设。列出所使用的所有假设，并说明它们的合理性）假设。列出所使用的所有假设，并说明它们的合理性6） FHA表格表格7）分析工作的简要总结，包括危险故障状态清单及其处置办）分析工作的简要总结，包括危险故障状态清单及其处置办法等法等十、某民航飞机整机十、某民航飞机整机PFHAPFHA 动力装置动力装置 指示功能指示功能 机舱环境控制机舱环境控制 位置航向控制位置航向控制 起落架系

16、统功能起落架系统功能 其他其他 十、某飞机整机十、某飞机整机PFHAPFHA动力装置：为飞机提供推力及反推力给飞机提供电源/液压源给飞机提供气源为飞机用气系统提供压缩空气十、某飞机整机十、某飞机整机PFHAPFHA指示功能：获取飞机姿态信息飞机航向显示获取垂直速度信息获取侧滑信息获取空速信息获取高度信息发出超速警告为驾驶员提供导航信息十、某飞机整机十、某飞机整机PFHAPFHA机舱环境控制 ：座舱压力控制通风空气调节为机上乘员提供必要的工作条件、舒适的生活环境和便捷的使用设备；为应急状态下撤离提供设备提供氧气照明功能十、某飞机整机十、某飞机整机PFHAPFHA位置航向控制：自动驾驶操纵和控制飞

17、机飞行姿态十、某飞机整机十、某飞机整机PFHAPFHA起落架系统功能：起落架收放功能飞机着陆及停放显示正确的起落架位置控制前轮转向通过刹车系统使飞机在地面减速机轮锁定保护和接地保护防滑保护为其它系统提供刹车状态信息停机刹车微动刹车自动刹车指示刹车温度十、某飞机整机十、某飞机整机PFHAPFHA其它： 通信供油提供液压动力防冰除雨探测功能灭火功能飞行管理失速保护功能十、某飞机整机十、某飞机整机PFHAPFHA1功能功能2危险说明危险说明3工 作 状 态工 作 状 态或 飞 行 阶或 飞 行 阶段段4危险对其他系统的影响危险对其他系统的影响5危险对飞机或人危险对飞机或人员的影响员的影响6影响影响等

18、级等级7分析分析方法方法8合格审定合格审定/验验证方法；证方法；9附注附注供电功能全机所有交流电源失效T1,T2,T3F1,F2,F3F4,F5,F6F7,F8,F9通信、导航系统、机上的电子设备和飞行操纵系统等可能无法正常工作所有交流用电设备失效，可能机毁人亡灾难性的FMEAFTA概率分析，冗余设计，试验验证 全机所有直流电源失电T1,T2,T3F1,F2,F3F4,F5,F6F7,F8,F9通信、导航系统、机上的电子设备和飞机操纵系统等可能无法正常工作不能保证对全机所有直流用电设备正常供电灾难性的FMEAFTA概率分析，冗余设计，试验验证 一个交流主电源通道失电（可起动APU）T1,T2,T3F1,F2,F3F4,F5,F6F7,F8,F9起动APU导致部分用电设备供电中断较小的 一个交流主电源通道失电（APU起动失败）T1,T2,T3F1,F2,F3F4,F5,F6F7,F8,F9无导致部分用电设备失电较大的FMEA冗余设计，试验验证 二个交流主电源通道同时失电T1,T2,T3F1,F2,F3F4