故障类型和影响分析

三、故障类型和影响分析

故障类型和影响分析（Failure Mode Effects Analysis，FMEA）是安全系统工程中重要的分析方法之一。它是由可靠性工程发展起来的，主要分析系统、产品的可靠性和安全性。它是采用系统分割的方法，根据需要将系统划分成子系统或元件，然后逐个分析各种潜在的故障类型、原因及对子系统乃至整个系统产生的影响，以便制定措施加以消除和控制。对可能造成人员伤亡或重大财产损失的故障类型进一步分析致命影响的概率和等级，称为致命度分析（Criticality Analysis，CA）。故障类型和影响分析是定性分析，而致命度分析则是定量分析，两者结合起来称为故障类型影响和致命度分析（FEMCA）。

故障不同于事故，它是指元件、子系统或系统在运行时达不到设计规定的要求，因而完不成规定的任务或完成得不好。故障不一定都能引起事故，故障类型是故障呈现的状态。

故障类型和影响分析是美国最早于1957年最早用于飞机发动机故障分析，因其容易掌握且实用性强，故得到迅速推广。目前在电子、机械、电气等领域广泛应用，国际电工委员会（IEC）已经颁布FMEA标准，我国有关部门亦在制定相应标准。

1．故障类型和故障等级

所谓故障，一般是指元件、子系统或系统在规定的条件下、在规定的运行时间内，达不到设计规定的功能，因而完不成规定的任务或完成得不好。

故障类型，包括元件、子系统或系统发生的每一种故障。例如，一个阀门发生故障，可能有四种故障类型：内漏、外漏、打不开、关不严等。

故障等级，是根据故障类型对于系统或系统影响程度的不同而划分的等级，划分故障等级主要是为了分别针对轻重缓急采取相应措施。

故障等级的划分方法有多种，大多根据故障类型的影响后果划分，表8-2所示为其中的一种分组方法，称为直接判断法，将故障等级划分为4个等级。

表8-2　故障危险程度等级

由于直接判断法只考虑了故障的严重程度，具有一定的片面性。为了更全面地确定故障的等级，可以采用风险率（或危险度）分级，即综合考虑故障发生的可能性及造成后果严重度两个方面的因素来确定故障等级。其方法是把故障概率和严重度都划分成几个等级，然后做出矩阵图。这里介绍的是把两者都划分为四个等级，划分原则见表8-3和表8-4。

表8-3　严重度分级

（续表8-3）

表8-4　故障概率等级的划分

2．故障类型和影响分析分析步骤

（1）熟悉系统。首先要收集与系统有关的各种资料，如设计说明书、设备图纸、工艺流程及各种规范、标准等，了解各部分的功能和相互关系。

（2）确定分析的深度。系统是由若干个子系统组成的，子系统又可逐层向下划分至元件。分析到哪一层应事先明确，一般根据分析目的而定。如用于设备的设计则应分析到元件为止，若用于安全管理，可分析到电子元器件模块等为止。

（3）绘制逻辑框图。根据系统、子系统、元件之间的逻辑关系绘制成逻辑框图。逻辑框图不同于流程图，除包括各子系统输入输出关系，还应标明各部分之间并联或串联关系。如几个元件共同完成一项功能时用串联表示，冗余回路则用并联表示。

（4）分析故障类型和影响。按照逻辑框图，以表格的方式详细查明子系统或元件可能出现的故障类型、产生的原因，并进一步分析对子系统、系统以及人员的影响，然后根据故障类型的影响程度划分等级，以便分轻重缓急采取安全措施。

（5）结果汇总。故障类型和影响分析完成以后，对系统影响大的故障要汇总列表，详细分析并制定安全措施加以控制。对危险性特别大的故障类型尽可能做致命度分析。

FMEA故障模型效果分析是根据结果找到故障原因，分析其影响效果的大小，发生频率的多少，从而寻找对策，减少故障的发生。下面就医疗供氧，接地部件做出FEMA分析，表8-5是FMEA分析表的实例。

表8-5　FEMA的分析表