系统安全分析方法4故障类型影响分析法

系统安全分析方法4故障类型及影响分析

(FailureModesEffectsAnalysis)FMEA1四、故障类型及影响分析

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

故障类型和影响分析(FailureModesandEffectsAnalysis,简称FMEA)及故障类型、影响和危险度分析(FailureModesEffectsandCriticalityAnalysis,简称FMECA)都是重要的系统安全分析方法。

FMEA是定性分析,可对故障严重度进行分级；FMECA可对故障所带来的风险做定量评价。

FMEA是通过识别产品、设备或生产过程中潜在的故障模式,分析故障模式对系统的影响,并将故障模式按其影响的严重程度进行分级。其实施基本思路是采取系统分割的概念,根据实际需要、分析的水平,把系统分割成子系统或进一步分割成元件。然后逐个分析元件可能发生的故障和故障呈现的状态(即故障类型),进一步分析故障类型对子系统以致整个系统产生的影响,最后采取措施解决。第一节系统安全分析方法四、故障类型影响分析2四、故障类型及影响分析

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

：

故障类型、影响和危险度分析(FailureModesEffectsandCriticalityAnalysis,简称FMECA)FMECA是在FMEA的基础上,将识别出的故障模式按照其影响的严重程度和发生概率进行综合评价。显然,FMECA具有完全意义上的风险评价功能。在实践过程中,由于应用目的不同，FMEA法已发展出了多种方式：设计用FMEA(DesignFMEA)

过程FMEA(ProcessFMEA)

功能FMEA(FunctionFMEA)

系统FMEA(SystemFMEA)FNIEA法不仅仅是一种微观分析法,它的分析对象可以小到一个单元或元件,也可以大到整个生产系统。虽然不同的FMEA法有不同的特点和适用性,但它们的基本思路是相通的。第一节系统安全分析方法四、故障类型影响分析32、故障类型及影响分析相关概念(1/2)(1)故障(Failure)

元件、子系统或系统在规定期限内和运行条件下未按设计要求完成规定的功能或功能下降，称为故障。(2)故障类型(FailureMode)

故障类型是故障的表现形态。可表述为故障出现的方式(如熔丝断)或对操作的影响(如阀门不能开启)。对于不同的产品，故障类型也会有所不同。例如，水泵、发电机等运转部件的故障类型有:误启动、误停机、启动不及时、停机不及时、速度过快、反转、异常的负荷振动、发热、线圈漏电、运转部分破损等;阀门等流量调节装置的故障类型有:不能开启、不能闭合、开关错误、泄漏、堵塞、破损等。(3)故障检测机制(DetectionMechanism)

由操作人员在正常操作过程中或由维修人员在检修活动中发现故障的方法或手段。(4)故障原因(FailureCause)

导致系统、产品故障的原因既有内在因素(如系统、产品的硬件设计不合理或有潜在的缺陷;系统、产品中零部件有缺陷;制造质量低、材质选用有错或不佳;运输、保管、安装不善等)，也有外在因素(包括环境条件和使用条件)。第一节系统安全分析方法四、故障类型影响分析42、故障类型及影响分析相关概念(2/2)(5)故障影响(FailureEffect)

某种故障类型对系统、子系统、单元的操作、功能或状态所造成的影响。(6)故障严重度(Severity)

考虑故障所能导致的最严重的潜在后果，并以伤害程度、财产损失或系统永久破坏加以度量。(7)严重度分级(SeverityClassification)

按故障可能导致的最严重的潜在后果，可将故障严重度分成以下4级:

Ⅰ级:轻微的—不足以造成人身伤害、职业病、财产损失或系统破坏，但需要额外的维护或修理。

Ⅱ级:临界的—可能造成轻伤、职业病、少量财产损失、轻度的系统破坏(造成生产延误、系统可靠性或功能下降)。

Ⅲ级:严重的—可能导致重伤、严重职业病、重大财产损失、严重的系统破坏(造成长时间停产或生产损失的)。

Ⅳ级:致命的—可能导致死亡或系统损失。第一节系统安全分析方法四、故障类型影响分析53、故障类型及影响分析（FMEA）程序故障类型及影响分析的思路：从设计功能上，按照“系统-子系统-元件”顺序分解研究故障模式，再按逆过程，即“元件-子系统－系统”顺序研究故障的影响，选择对策，改进设计。因此，其分析步骤如图2所示。四、故障类型影响分析图2故障模式及影响分析程序框图

63、故障类型及影响分析（FMEA）程序(1)熟悉系统：明确系统的情况和目的

在分析步骤中首先应对系统的任务、功能、结构和运行条件等诸方面有一个全面的了解。如系统由哪些子系统、组件和元件组成，它们各自的特性、功能，以及它们之间的联接、输手输出的关系；系统运行方式和运行的额定参数、最低性能要求、操作和维修方式与步骤；系统与其他系统的相互关系、人机关系以及其他环境条件的要求等。掌握这些情况，就应了解系统的设计任务书、技术设计说明书、图纸、使用说明书、标准、规范、事故情报等资料。四、故障类型影响分析73、故障类型及影响分析（FMEA）程序(2)确定分析的层次(1/2)

分析开始时就要根据系统的情况，决定分析到什么层次。这是一个重要的问题。图3是分析层次与故障模式及影响分析的关系。

四、故障类型影响分析图3分析的层次和故障摸式及影响分析83、故障类型及影响分析（FMEA）程序(2)确定分析的层次(1/2)

由图3可见，不同的分析层次故障模式及影响分析应有不同的格式，在各分析层次中，由于故障所在层次不同，故障模式对上一层影响和对下一层的故障原因追究深度也不相同。如果分析的层次太浅，就会漏掉重要的故障模式，得不到有用的资料；反之，若分析得过深，一切都分析到元件，则会造成结果繁杂，费时太多，同时对制定措施也带来了困难。一般说来，对关键的子系统可以分析得深一些，次要的可以分析浅些，有的可以不分析。

四、故障类型影响分析93、故障类型及影响分析（FMEA）程序（3）绘制功能框图和可靠性框图

根据对系统的分解和分析画出功能框图。可靠性框图是从可靠性的角度建立的模型，它把实际系统的物理、空间要素与现象表示为功能与功能之间的联系，尤其明确了它们之间的逻辑关系。图4是高压空气压缩机的可靠性框图。

四、故障类型影响分析图4高压空气压缩机可靠性框图103、故障类型及影响分析（FMEA）程序（4）建立故障模式清单、分析故障模式及影响(1/3)

这一步是实施故障模式及影响分析的核心，通过对可靠性框图所列全部项目的输出分析，根据理论知识、实践经验和有关故障资料，判明系统中所有实际可能出现的故障模式（即导致规定输出功能的异常和偏差）。选定、判明故障模式是一项技术性很强的工作，必须细致、准确。下面介绍5W1H启发性分析方法要领。

5W1H方法，就是指

Who（谁）,When（何时）、

Where（何处）,What（什么）、

Why（为什么）,How（怎样、如何）的总称，以提问方式来完成对故障事故的思考。四、故障类型影响分析113、故障类型及影响分析（FMEA）程序（4）建立故障模式清单、分析故障模式及影响(2/3)

①为什么（Why）：为什么要有这个元件？为什么这个元件会发生故障？为什么不加防护装置？为什么不用机械代替人力？为什么不用特殊标志？为什么输出会出现偏差？

②什么（What）：功能是什么？工作条件是什么？与什么有关系？规范、标准是什么？在什么条件下发生故障？将会发生什么样的故障？采用什么样的检查方法？制定什么样的预防措施？

③谁（Who）：谁操作？故障一旦发生谁是受害者？谁是加害者?影响到哪些功能？谁来实施安全措施？

④何时（When）：何时发生故障？何时检测安全装置？何时完成预防措施计划？⑤何地（Where）：在什么部位发生故障？防护装置装在什么地方最好？何处有同样的装置？监测、报警装置装在什么地方最好了何地需要安全标志？

⑥如何（How)：发生故障的后果如何？影响程度如何？如何避免故障发生？安全措施控制能力如何？如何改进设计？四、故障类型影响分析123、故障类型及影响分析（FMEA）程序（4）建立故障模式清单、分析故障模式及影响(3/3)

在故障分析时，应根据对象的不同采取不同的分析方法。但必须注意，切勿只见现象，不见真正的原因。要从全局出发，综合各种信息采取失效物理的微观分析，一般可按下面的程序进行。

a.掌握全局性分析的综合调查。如果陷入过于细微的故障现象之中，往往会把原因和结果搞错，所以，首先要做全局性的调查。

b.从非破坏性的外部分析到解剖、破坏性的内部分析。

c.建立故障原因的假设，并进而求证。四、故障类型影响分析133、故障类型及影响分析（FMEA）程序（5）研究故障原因及事故检测方法

设定故障发生后，说明故障所表现的异常状态及如何检侧，例如通过声音的变化，仪表指示量的变化进行检测。对保护装置和警报装置，要研究能被检测出的程度如何并做出评价。（6）确定故障危险程度和发生概率分析

通过危险源辨识，故障类型及组成因素的分析，对系统中危险因素的基本情况有了初步了解，此时需要确定故障危险等级及其发生概率。故障危险程度等级见表4-7和表4-8。四、故障类型影响分析143、故障类型及影响分析（FMEA）程序（6）确定故障危险程度和发生概率分析四、故障类型影响分析15故障类型影响分析一般按表4-9进行分析。P57

表中内容一般应按以下要求填写：

1)系统：指所分析的对象、研究的问题等，例如，生产系统、设备、组织、工序等。

2)子系统或设备部件：指系统的组成部分。如：生产系统的组成部分、设备的组成部件等。

3)故障类型：即故障现象或事故的表现形式，如人的失误、制动失灵等。

4)故障因素：指引起事故发生的主要原因或事故隐患。

5)故障影响：发生故障而引起的事故后果对本系统或外系统的影响。

6)过去事故：指以前故障引起的事故。即填写死亡、重伤、轻伤人次和险肇事故（包括设备事故）次数。第一节系统安全分析方法四、故障类型影响分析4、FMEA的格式167)危险等级：根据故障类型及影响和过去事故次数按表4-7确定危险程度等级。

8)故障概率：按步骤FMEA的步骤4）进行统计计算得出，或根据实际情况按表4-8取值。

9)检测方法：即采用一般常规检测方法或特殊检测措施测定故障和危险因素。如噪声的测定、空气中粉尘浓度的测定等一般采用常规检测方法，而行车吊具断裂的测定往往采用如超声波、射线、声发射等专门的方法检测。

10)预防措施：按以上分析结果，提出控制危险源的方法，以防止此类故障引起的事故。

11)备注：一般填写以上各栏目不能填写的事项。第一节系统安全分析方法四、故障类型影响分析4、FMEA的格式17

第一节系统安全分析方法四、故障类型影响分析5、FMEA举例1：电动机运转系统故障分析系统简介：该系统是一种短时运行系统，操作人员按一下按钮，继电器吸合，电动机运转；达到规定时间后，松开按钮，继电器分离，电动机停转。

故障分析：电动机运行时间过长，可能引起电动机线圈过热，造成短路。对系统中主要元件(按钮、继电器、熔丝、电动机)进行故障类型和影响分析，结果列于表