故障类型影响和致命度分析

少了一个铁钉，丢了一只马掌；少了一只马掌，丢了一匹战马；少了一匹战马，败了一场战役；败了一场战役，失了一个国家。故障类型影响与危险度分析FailureModeEffectandCriticalityAnalysis第一节FMEA的含义及特点1.FMEA的含义(FailureModeandEffectsAnalysis)FMEA是安全系统工程中重要的分析方法，它采用系统分割的概念，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，按一定顺序进行系统分析和考察，查出系统中各子系统或元件可能发生的故障和故障所层现的状态（故障类型），进一步分析它们对系统或产品的功能造成的影响，提出可能采取的预防改进措施，以提高系统或产品的可靠性和安全性。2.FMEA分析方法的特点FMEA是通过原因来分析系统故障。即用系统工程方法，从元件的故障开始，由下向上逐次分析其可能发生的问题，预测整个系统的故障，利用表格形式，找出不希望的初始原因事件。系统发生故障可能丧失其功能，FMEA除考虑系统中组成部分上下级的层次概念，如物理，时间空间关系，还主要考虑功能关系。从可靠性的角度看，则侧重于建立上级和下级的逻辑关系，因此FMEA是以功能为中心，以逻辑推理为重点的分析方法。第一节FMEA的含义及特点第二节基本原理1.故障(Failure)指元件、子系统、系统在规定的运行时，不能达到设计规定的要求，因而不能完成规定的任务或完成任务不好。并不是所有的故障都能造成严重的后果，而是其中有些故障会影响系统不能完成任务或造成事故损失。故障与事故区别？？？从安全角度来说，事故、灾害是指“故障引起的人身伤亡和物质财产的损失”。也就是说，故障是事故、灾害的原因。一个系统或产品从正常发展成事故有一个过程：正常→异常→征兆状态→故障→事故。征兆状态是指，即使判断为异常，还未达到故障以至事故与灾害状态。2.故障类型(Failuremode)故障类型是故障出现的状态，也是故障的表现形式，由故障机理发生的结果—故障状态，相当医学上的疾病症状。可以从五个方面考虑运行过程中的故障过早的起动规定的时间内不能启动规定的时间内不能停车运动能力降低超量或受阻故障影响或称故障后果。是某种故障类型对系统、子系统、单元操作、功能或状态所造成的影响。故障检测机制：指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。故障原因：导致系统、产品产生故障的内部因素和外部因素的总和。故障原因内因——固有的可靠性方面系统、产品的硬件设计不合理或存在潜在的缺陷系统、产品中零、部件有缺陷制造质量低，材质选用有错运输、保管、安装不善外因——使用可靠性方面环境条件。使用条件故障机理指诱发零件、产品、系统发生故障的物理与化学过程、电学与机械过程，考虑某个故障是如何发生的，以及它发生的可能性有多大。故障严重度：故障所能导致的最严重的潜在后果，以伤害程度、财产损失或系统永久破坏加以度量。故障概率是指在一特定时间内，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应的期间来决定。故障等级是衡量故障对系统任务、人员和财物安全造成影响的尺度.5.故障类型、故障机理与故障原因的关系内部原因外部原因故障原因故障机理故障类型可动接触部位固定接触部位弹簧线圈壳体过载电流尘埃有毒气体温度湿度接触部位磨损驱动部位疲劳接触不稳定点火花、噪声、温度上升接触部位破坏驱动部位破坏接触功能失效接触点变形可接触片变形线圈过热、烧坏弹簧疲劳、折断故障模式、故障机理与故障原因的关系故障原因孕育着故障机理，而故障模式反映着故障机理的差别。但是，故障模式相同，其故障机理并不一定相同。例如机械零件变形这一故障模式，其机理可能有冲击、温度、破坏等多种。同一故障机理，也可能出现不同的故障模式。图1是交流接触器的故障过程，从图中可以清楚地看出故障模式、故障机理与故障原因之间的关系。第三节FMEA的分析步骤故障类型及影响分析的思路是，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。第三节FMEA的分析步骤明确系统的任务和组成确定分析程度和水平绘制系统图和可靠性框图建立故障模式清单分析故障模式和影响评定故障等级研究故障检测方法提出预防措施填写FMEA表AnalysisstepofFMEA第三节FMEA的分析步骤-说明1、明确系统任务和组成：了解系统设计任务书、技术设计说明书、图纸、使用说明书、标准、规范、事故情报2、确定分析程度和水平装置功能系统子系统部件分部件组成零件设备零件对装置的影响对系统的影响对子系统的影响对组成零件的影响系统功能级的FMEA部件级的FMEA组成零件级的FMEA设备部件级的FMEAFMEA工作程序分析层次的确定一般考虑两个因素，一是分析目地，二是系统的复杂程度。分析的层次太浅，就会漏掉重要的故障模式，得不到需要的信息；若分析得过深，一切都分析到元件，会造成结果繁琐，浪费大量人力和时间，对制订措施也带来困难。一般，对关键的子系统可以分析得深一些，次要分析得浅一些，有的可以不用分析。3、绘制系统图和可靠性框图绘制这两种图的目的，是要从系统功能和可靠性方面弄清系统的构成情况，并以此作为故障类型和影响分析的出发点。一个系统可以由若干个功能不同的子系统组成（如动力、传动、工作、控制等子系统），一个子系统又是由更小的子系统或元件组成的。为了便于分析，要绘制各子系统及其所包含功能件的功能以及相互关系的框图，即功能框图。第三节FMEA的分析步骤-说明一般情况下，只有构成一个系统的子系统都能正常运行，才能保证系统正常运行时，用串联形式把子系统连接起来，如下图所示。第三节FMEA的分析步骤-说明系统子系统a子系统b子系统c串联图如果构成系统的任何一个子系统正常就能保证系统正常，则用并联连接，如下图所示。系统子系统a子系统b子系统c并联系统第三节FMEA的分析步骤-说明根据这种原则，也存在串-并联连接形式，如下图所示。同理，也可以绘制子系统与构成子系统各部分的可靠性连接形式。系统子系统a1子系统b子系统a2串并联系统子系统c1子系统c2第三节FMEA的分析步骤-说明可靠性框图是研究如何保证系统正常运行的一种系统图，而不是按系统的结构顺序绘制的结构图第三节FMEA的分析步骤-说明第三节FMEA的分析步骤—说明4、建立故障模式清单、分析故障类型及影响这一步是实施FMEA的核心，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。分析过程的出发点，不是从故障已发生开始考虑，而是分析现有设计方案，会有那种故障发生，即对每一种输出功能的偏差，预计可能发生什么故障，对部件、子系统、系统有什么影响及其程度，列出认为可能发生的全部故障。选定、判定故障模式是一项技术性很强的工作。5W1H启发式分析方法：5W1H是Who、When、Where、What、Why、How的总称第三节FMEA的分析步骤—说明做什么Whattodoit?为什么做Whytodoit?何时做Whentodoit?何地做Wheretodoit?谁去做Whotodoit?怎么做Howtodoit?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。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？（5）研究故障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）确定故障等级由于各种故降模式所引起的子系统、系统事故有很大的差别，因而在处理措施上就要分清轻重缓急区别对待。故障等级是衡量对系统任务、人员安全造成影响的尺度。确定故障等级的方法有以下几种。故障等级划分1、简单划分法：将故障模式对子系统或系统影响的严重程度分四个等级故障等级影响程度可造成的危害或损失Ⅰ致命性的可能造成死亡或系统损失Ⅱ严重的可能造成严重伤害、严重职业病、主要系统损坏Ⅲ临界的可能造成轻伤、职业病或次要系统损坏Ⅳ可忽略的不会造成轻伤、职业病，系统不会损坏第二节基本原理2、评点法：在难于取得可靠性数据的情况下。评点因素系数故障影响因素大小对系统造成影响的范围故障发生的频率防止事故的难易程度是否新设计的工艺iisCCCC21iC51100iCi第二节基本原理3、查表法：评点因素内容点数故障影响大小造成生命损失造成相当损失功能损失5.03.01.0对系统造成的影响对系统造成二个以上重大损失对系统造成二个以上重大损失对系统无太大影响2.01.00.5发生频率易于发生能够发生不太发生1.51.00.7防止事故的可能性不能能够防止易于防止1.31.00.7是否新设计相当新的内容设计类似设计同一设计1.21.00.8第二节基本原理6.故障等级3、风险矩阵法—风险率：是故障概率和严重度综合评定的。严重度等级内容Ⅰ低的对系统任务无影响对子系统造成的影响可忽略通过调整故障易消除Ⅱ主要的对系统任务有影响但可忽略导致子系统功能下降出现的故障能够立即修复Ⅲ关键的系统功能有所下降子系统功能严重下降出现的故障不能立即修复Ⅳ灾难性的系统功能严重下降子系统功能全部丧失出现的故障需修理才消除第二节基本原理6.故障等级3、风险矩阵法—风险率：是故障概率和严重度综合评定的。故障率等级内容Ⅰ很低的故障模式发生的概率小于全部概率的0.01Ⅱ低的故障模式发生的概率小于全部概率的0.01～0.1Ⅲ中等的故障模式发生的概率小于全部概率的0.1～0.2Ⅳ高的故障模式发生的概率大于全部概率的0.2第二节基本原理3、风险矩阵法—风险率：是故障概率和严重度综合评定的。ⅠⅡⅢⅣⅣⅢⅡⅠ0沿矩阵原点到右上角画一对角线，并将所有故障类型按其严重度和发生概率填入矩阵图中，就可看出系统风险的密集情况。处于右上角方块中的故障类型风险率最高，依次左移逐渐降低。但值得提醒注意的是，有的故障类型虽然有高的发生概率，但造成危害的严重度甚低，因而风险率也低；另一种情况，即使危害的严重度很大，但发生概率很低，所以风险率也不会高。（7）故障类型及影响分析表格可以根据分析的目的、要求设立必要的栏目，简捷明了地显示全部分析内容。常用的分析表格见表7。表7故障类型的影响分析表格项目构成因素故障模式故障影响危险严重故障发生概率检查方法校正措施案例分析1.电机运行系统故障类型和影响分析第四节致命度分析致命度分析的原理致命度分析（CriticalityAnalysis缩写CA）是在FMEA的基础上扩展出来的。在系统进行初步分析（FMEA）之后，对其特别严重的故障模式单独在进行详细分析。致命度分析就是对系统中各个不同的严重故障模式计算临界值—致命度指数，即给出某故障模式产生致命度影响的概率，它是一种定量分析方法，与FMEA结合使用，叫做故障模式、影响及致命度分析（FMECA）第四节致命度分析致命度分析的目的1、尽量消除致命度高的故障模式