故障类型和影响分析
故障类型和影响分析方法
的综合度量。
CA 分析方法
❖ 危害性分析有定性分析和定量分析两种方法。究竟 选择哪种方法，应根据具体情况决定。
❖ 在不能获得产品技术状态数据或故障率数据的情况 下，可选择定性的分析方法。若可以获得产品的这 些数据，则应以定量的方法计算并分析危害度。
1）定性分析法。 在得不到产品技术状态数据或故障率数据的情况下，可以按 故障模式发生的概率来评价FMEA 中确定的故障模式。此时， 将各故障模式的发生概率按一定的规定分成不同的等级。故 障模式的发生概率等级按如下规定：
❖ A 级(经常发生)——在产品工作期间内某一故障模式的发生 概率大于产品在该期间内总的故障概率的20%。
❖ ③故障影响(failure effect)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。
❖ ④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。
❖ ⑤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。 ❖ ⑥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
图4-3 危害性矩阵示例
③ 将产品或故障模式编码参照其严酷度类别及故障模式发生 概率或产品的危害度标在矩阵的相应位置，这样绘制的矩阵 图可以表明产品各故障模式危害性的分布情况。如图4-3所 示，所记录的故障模式分布点在对角线上的投影点距离原点 越远，其危害性越大，越需尽快采取改进措施。如图中故障 模式B 的投影距离OB′比故障模式A 的投影距离OA′长，所 以故障模式B 的危害性大。绘制好的危害性矩阵图应作为 FMECA 报告的一部分。
一、故障类型及影响分析(FMEA)
故障类型和影响分析
xx年xx月xx日
目录
• 引言 • 故障类型分析 • 影响分析 • 故障应对策略
01
引言
目的和背景
故障类型和影响分析的目的是识别、分析和评估系统或网络 中各种故障的类型和影响范围，以便采取适当的措施来预防 、检测和恢复故障，确保系统的可靠性和安全性。
随着信息技术的发展，各种系统和网络变得越来越复杂，故 障类型和影响分析也变得越来越重要。
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硬故障
硬故障是指设备或部件在运行过程中突然发生的故障，通常需要更换或修复 故障部件才能恢复设备的正常运行。
软故障
软故障是指设备或部件在运行过程中逐渐出现的故障，通常需要进行调整、 校正或更换故障部件才能恢复设备的正常运行。
按故障影响分
局部故障
局部故障是指设备或部件的某个部分发生故障，导致该部分的功能失效，但不会 影响其他部分的功能。
生污染。
02
生态破坏
故障可能导致对自然生态的破坏，如森林、水源地等重要生态资源的破来自。03对社会的影响
故障可能产生较大的社会影响，如交通中断、通信受阻等，影响社会
正常秩序。
04
故障应对策略
预防策略
预防策略是指通过预先采取措施来防止故障发生。这些措 施可能包括对设备进行定期维护和检查、对软件进行更新 和补丁、对人员进行培训和演练等。
全局故障
全局故障是指设备或部件的整个系统发生故障，导致整个系统的功能失效。
按故障发生阶段分
初期故障
初期故障通常是指设备或部件在刚刚投入使用的一段时间内发生的故障，这些故障通常是 由于设计、制造或安装过程中的缺陷或不足所导致的。
偶发故障
偶发故障通常是指设备或部件在正常运行过程中偶尔出现的故障，这些故障可能是由于操 作不当、维护不当或其他外部因素所导致的。
安全系统工程课件：故障类型及影响分析
对产品、设备、元件的故障类型、产生原因及其影响应及时了解 和掌握，才能正确地采取相应措施。若忽略了某些故障类型，这 些类型故障可能因为没有采取防止措施而发生事故。 例如，美国在研制 NASA 卫星系统时，仅考虑了旋转天线汇流环 开路故障而忽略了短路故障，结果由于天线汇流环短路故障使发 射失败，造成1亿多美元的损失。
这种分析方法首先找出系统中各子系统及元件可能发生的故障及其类型，查明 各种类型拱障对邻近子系统或元件的影响以及最终对系统的影响，以及提出消 除或控制这些影响的措施。故障类型和影响分析是一种系统安全分析归纳方法。
二、故障类型和影响分析
故障和故障类型
故障 故障类型 故障等级
二、故障类型和影响分析
故障 故障类型 故障等级
对系统元素的故障类型进行分析
分析程序
故障类型的影响
Hale Waihona Puke 故障类型的影响是指系统正常运行的状态下，详细地分析一个元素各种故障类型对系统的影
响。确定元素故障类型的程序如图：
元素功能、丧失功能
把元素按组成分解
外部原因 内部原因
元素故障类型
各部分故障类型
元素的一部分
确定元素故障类型的程序
二、故障类型和影响分析
分析程序 故障类型的影响可以从下面三种情况来分析
元素故障类型对相邻元素的影响，该元素可能是其他元素故障 的原因。 元素故障类型对整个系统的影响，该元素可能是导致重大故障 或事故的原因。 元素故障类型对子系统及周围环境的影响。
分析程序 出故障类型和影响分析表
根据故障类型和影响分析表，系统地、全面和有序地进行分析， 最后将分析结果汇总于表中，可以一目了然地显示全部分析内容。 根据研究对象和分析的目的，故障类型和影响分析表可设置成多 种形式。
故障类型和影响分析
逻辑分析法：故障类型和影响分析1 目的FMEA的目的是辨识单一设备和系统的故障模式及每种故障模式对系统或装置造成的影响。
评价人员通常提出增加设备可靠性的建议，进而提出工艺安全对策。
2 故障和故障类型1)故障元件、子系统、系统在运行时，达不到设计规定的要求，不能完成任务的情况称为故障。
2)故障类型系统、子系统或元件发生的每一种故障的形式称为故障类型。
例如，—个阀门故障可以有4种故障类型：内漏、外漏、打不开、关不严。
3)故障等级根据故障类型对系统或子系统影响程度的不同而划分的等级称为故障等级。
3 资料文件的要求使用FMEA方法需要如下资料：①系统或装置的P&IDS。
②设备、配件一览表。
③设备功能和故障模式方面的知识。
④系统或装置功能及对设备故障处理方法知识。
FMEA方法可由单个分析人员完成，但需要其他人进行审查，以保证完整性。
对评价人员的要求随着评价的设备项目大小和尺度有所不同。
所有的FMEA评价人员都应对设备功能及故障模式熟悉，并了解这些故障模式如何影响系统或装置的其他部分。
4 故障分类故障类型及发生故障的原因见表1。
5 故障类型分级方法5．1 定性分级方法定性分级方法按故障类型对子系统或系统影响的严重程度分为4级(见表2)。
划分故障等级主要是为了分出轻重缓急以采取相应的对策，提高系统的安全性。
5．2 半定量故障等级划分法依据损失的严重程度、故障的影响范围、故障的发生频率、防止故障的难易程度和工艺设计等情况来确定半定量等级(见表3)。
1)评点法在难于取得可靠性数据的情况下，可以采用评点法，此法较简单，划分精确。
它从几个方面来考虑故障对系统的影响程度，用一定的点数表示程度的大小，通过计算，求出故障等级。
利用下式求评点数：式中 Cs——总点数，0<Cs<10。
Ci——因素系数，0<Ci<10。
评点因素和点数Ci见表4。
如何确定点数Ci呢?可由3～5位有经验的专家座谈、讨论，提出Ci的数值，这种方法又称BS法(Brain Storming)，意思是集中智慧。
故障类型及影响分析概述
故障类型及影响分析概述（1）故障。
故障一般是指元件、子系统、系统在规定的运行时间、条件内，达不到设计规定的功能。
系统或产品发生故障有多方面原因，以机电产品为例，从其制造、产出和发挥作用，一般都要经历规划、设计、选材、加工制造、装配、检验、包装、贮存、运输、安装、调试、使用、维修等多个环节，每一个环节都有可能出现缺陷、失误、偏差与损伤，这就有可能使产品存在隐患，即处于一种可能发生故障的状态，特别是在动态负载、高速、高温、高压、低温、摩擦和辐射等苛刻条件下使用，发生故障的可能性更大。
一般机电产品、设备常见故障类型见表1。
表1 一般机电产品、设备常见故障类型对产品、设备、元件的故障类型、产生原因及其影响应及时了解和掌握，才能正确地采取相应措施。
若忽略了某些故障类型，这些类型故障可能因为没有采取防止措施而发生事故。
例如，美国在研制NASA卫星系统时，仅考虑了旋转天线汇流环开路故障而忽略了短路故障，结果由于天线汇流环短路故障使发射失败，造成1亿多美元的损失。
掌握产品、设备、元件的故障类型需要积累大量的实际工作经验，特别是通过故障类型和影响分析来积累经验。
（2）故障的影响从安全角度来说，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。
通过观测、检测、监视这种征兆状态可收集到征兆信息，利用征兆信息，可以诊断、预测故障与事故。
讨论故障时不能离开功能、时间和条件三个因素。
①功能。
系统或产品发生故障，即丧失功能。
其原因就是下级发生故障或不正常（其症状或现象称为故障模式）。
上级和下级的层次概念，除考虑原对象的物理、空间关系外，应主要考虑功能联系及其重要性方面的问题。
故障模式若从可靠性定义来说，一般可从五个方面来考虑：运行过程中的故障：提前动作；在规定的时间不动作；在规定的时间不停止；运行能力降低、超量或受阻。
故障类型和影响分析
危险度分析的目的在于评价每种故障类型的 危险程度。通常,采用概率一严重度来评价 故障类型的危险度。概率是指故障类型发生 的概率,严重度是指故障后果的严重程度。 采用该方法进行危险度分析时,通常把概率 和严重度分别划分为若干等级 .例如,美国的 杜邦公司把概率划分为6 等级,危险程度划 分为3个等级(见表2-9中注)。
2)确定分析程度和水平
根据所了解的系统情况，一开始要决定分析到什么 水平，这是—个很重要的问题。如果分析程度太浅， 就会漏掉重要的故障类型，得不到有用的数据；如 果分析的程度过深，一切都分析到元件甚至零部件， 则会造成分析程序复杂，措施很难实施。通常，经 过对系统的初步，就会知道哪些子系统关键，哪些 子系统次要。对关键的子系统可以分析得深一些， 不重要的分析得浅一些，甚至可以不进行分析。 对一些功能像继电器、开关、阀门、贮罐、泵等， 都可当做元件对待，不必进一步分析
故障分类
故障类型分级方法
二.
影响分析
掌握和了解 对象系统
故障类型对 系统和元件 的影响
汇总结果和 提出改正措 施
对系统元件 的故障类型 和产生原因 进行分析
分析步骤
1) 明确系统本身的情况 分析时首先要熟悉有关资料，从设计说明书 等资料中了解系统的组成、任务等，查出系 统含有多少子系统，各子系统含有多少单元 或元件，了解它们之间如何接合，熟悉它们 之间的相互关系、相互干扰以及输入、输出 等情况。
当用危险度一个指标来评价时,可按下式计 算危险度: 式中 C ---系统的危险度;
n ---导致系统重大故障或事故的故障类型数目; λ---元素的基本故障率; t ---元素的运行时间; α---导致系统重大故障或事故的故障类型数目 占全部故障类型数目的比例; β---导致系统重大故障或事故的故障类型出现 时,系统发生重大故障或事故的概率, 其参考值见表 2-10; k1---实际运行状态的修正系数; k2---实际运行环境条件的修正系数。
第二章系统安全分析-故障类型和影响分析
2.4 故障类型和影响分析故障类型和影响分析FMEA( Failure Model and Effects Analysis )是对系统各组成部分、元件进行分析的重要方法。
系统的子系统或元件在运行过程中会发生故障，而且往往可能发生不同类型的故障。
例如，电气开关可能发生接触不良或接点粘连等类型故障。
不同类型的故障对系统的影响是不同的。
这种分析方法首先找出系统中各子系统及元件可能发生的故障及其类型，查明各种类型故障对邻近子系统或元件的影响以及最终对系统的影响，以及提出消除或控制这些影响的措施。
故障类型和影响分析是一种系统安全分析归纳方法。
早期的故障类型和影响分析只能做定性分析，后来在分析中包括了故障发生难易程度的评价或发生的概率。
从而把它与致命度分析( Critical Analysis ) 结合起来，构成故障类型和影响、危险度分析( FMEC)这样，若确定了每个元件的故障发生概率，就可以确定设备、系统或装置的故障发生概率，从而定量地描述故障的影响。
2.4.1 故障类型系统、子系统或元件在运行过程中，由于性能低劣，不能完成规定的功能时，则称为故障发生。
系统或元件发生故障的机理十分复杂，故障类型是由不同故障机理显现出来的各种故障现象的表现形式。
因此，一个系统或一个元件往往有多种故障类型。
表2-6 为一般机电产品、设备常见故障类型。
表2-6常见故障类型对产品、设备、元件的故障类型、产生原因及其影响应及时了解和掌握，才能正确地采取相应措施。
若忽略了某些故障类型，这些类型故障可能因为没有采取防止措施而发生事故。
例如，美国在研制NASA卫星系统时，仅考虑了旋转天线汇流环开路故障而忽略了短路故障，结果由于天线汇流环短路故障使发射失败，造成1亿多美元的损失。
掌握产品、设备、元件的故障类型需要积累大量的实际工作经验，特别是通过故障类型和影响分析来积累经验242分析程序故障类型和影响分析通常包括以下四方面:（1）掌握和了解对象系统；（2）对系统元件的故障类型和产生原因进行分析；（3）故障类型对系统和元件的影响；（4）汇总结果和提出改正措施。
故障类型和影响分析
故障类型和影响分析（FMEA）1、故障类型影响分析的特点及优缺点：1)能够明确地表示出局部的故障讲给系统整体的影响，确定对系统安全性给予致命影响的故障部位。
因此，对组成单元或子系统可靠性的要求更加明确，并且能够提出它们的重要度。
利用FMEA也很容易从逻辑上发现设计方面遗漏和疏忽的问题。
2)能用定性分析法来判断可靠性和安全性的大小或优劣，并能提出问题和评价其重要度。
3)FMEA法不仅用于产品设计、制造、可靠性设计等方面，而且还可以把设计和质量管理、可靠性管理等活动有机连接起来。
因此，对系统规定评价是非常有利的。
4)应用时，若把重要的故障类型忽略了，则所进行的分析，特别是所进行的预测将是徒劳无用的。
所以，对重要故障类型不能忽略。
5)为定量地进行系统安全性预测、评价和其他安全性研究提供一定的数据资料。
2、FMEA基本原理：1)故障类型：运行过程中的故障；过早地启动；规定的时间内不能启动；规定的时间内不能停车；运行能力降低、超量或受阻。
2)造成原件发生故障的原因：设计上的缺点；制造上的确定；质量管理方面的缺点；使用上的缺点；维修方面的缺点。
3)故障等级：A简单划分时利用下表故障类型分级表故障等级影响程度可能造成的危害或损坏Ⅰ级致命性可能造成死亡或系统损坏Ⅱ级严重性可能造成严重伤害、严重职业病或主要系统损坏Ⅲ级临界性可造成轻伤、轻职业病或次要系统损坏Ⅳ级可忽略性不会造成伤害和职业病，系统也不会损坏B评点法上述方法中的每一项有经验来判断，也可用下面的公式来算：评点参考表评点因素内容点数故障影响大小F1造成生命损失 5.0造成相当素食 3.0功能损失 1.0对系统造成的影响F2对系统造成二个以上的重大影响 2.0对系统造成一个以上的重大影响 1.0对系统无太大影响0.5故障发生的概率F3易于发生 1.5能够发生 1.不太发生0.7防止故障的可能性F4不能 1.3严重度的等级与内容I级：故障概率很低，元件操作期间出现机会可以忽略。
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故障类型和影响分析（FMEA）
1、故障类型影响分析的特点及优缺点：
1)能够明确地表示出局部的故障讲给系统整体的影响，确定对系统安全性给予致命影响的
故障部位。
因此，对组成单元或子系统可靠性的要求更加明确，并且能够提出它们的重要度。
利用FMEA也很容易从逻辑上发现设计方面遗漏和疏忽的问题。
2)能用定性分析法来判断可靠性和安全性的大小或优劣，并能提出问题和评价其重要度。
3)FMEA法不仅用于产品设计、制造、可靠性设计等方面，而且还可以把设计和质量管理、
可靠性管理等活动有机连接起来。
因此，对系统规定评价是非常有利的。
4)应用时，若把重要的故障类型忽略了，则所进行的分析，特别是所进行的预测将是徒劳
无用的。
所以，对重要故障类型不能忽略。
5)为定量地进行系统安全性预测、评价和其他安全性研究提供一定的数据资料。
2、FMEA基本原理：
1)故障类型：运行过程中的故障；过早地启动；规定的时间内不能启动；规定的时间内不
能停车；运行能力降低、超量或受阻。
2)造成原件发生故障的原因：设计上的缺点；制造上的确定；质量管理方面的缺点；使用
上的缺点；维修方面的缺点。
3)故障等级：
A简单划分时利用下表
故障类型分级表
S12i
上述方法中的每一项有经验来判断，也可用下面的公式来算：
C S=F1+F2+F3+F4+F5
评点参考表
C 风险矩阵法
严重度的等级与内容
用定性方法给故障概率分类的原则是：
I 级： 故障概率很低，元件操作期间出现机会可以忽略。
II 级： 故障概率低，元件操作期间不易出现。
III 级：
故障概率中等，元件操作期间出现机会可达到50%。
IV 级： 故障概率高，元件操作期间易出现。
用定量方法给故障概率分类的原则是：
I 级： 在元件工作期间，任何单个故障类型出现的概率少于全部故障概率的0.01。
II 级： 在元件工作期间，任何单个故障类型出现的概率多于全部故障概率的0.01，而少于
0.10。
III 级： 在元件工作期间，任何单个故障类型出现的概率多于全部故障概率的0.10，而少于
0.20。
IV 级： 在元件工作期间，任何单个故障类型出现的概率多于全部故障概率的0.20。
有了严重度和故障概率的数据之后，就可以用风险率矩阵评价法。
如下图：
风险矩阵图
4)可靠性框图，也叫做逻辑图，以下图举例说明：
（1）主系统分成三个子系统，即10,20,30，当然每一个子系统发生故障，都会对主系统产生影响。
（2）子系统10又包括组件11,12,13。
（3）组件11受元件01A的，01B，02，03，04，05与06的影响，它们在串联的情况下进行工作。
（4）元件01A，01B是冗余系统。
（5）元件02由两个零件a和b组成。
（6）从功能上看，元件03同时受到07和来自其他系统的影响。
（7）虚线所包含的零件04咋特定的情况下发生作用。
（8）正常运行时，元件07不工作。
（9）元件05和06是备件，在某些特定的情况下，06发生故障时，05起作用。
3、FMEA分析步骤及内容：
(1)熟悉系统。
(2)确定分析深度。
(3)绘制系统该功能框图或可靠性框图。
(4) 列出所有故障模式并分析其影响。
(5)分析构成故障模式的原因及其检测方法，并制成故障模式和影响分析表。
内容：
对象（设备、组件、零件等）；功能；故障模式；设想原因；故障影响；检测方法；补偿方法；危险度；备注。
4、故障类型影响分析的优缺点：
故障类型和影响分析是从系统的末一级向上一级分析，及从小的、局部的至整个系统进行分析，其优点是书写格式简单，可用较少的人力、且无需经过特别的训练就可以进行分析。
它的缺点是缺乏逻辑性，难以分析各个元素之间的影响，若两个以上元素同时发生故障，分析比较困难。
通常情况下，FMEA方法中的元素局限于“物”的因素，这就难以查处人的原
因。
对某一元素而言，也可以包括人的误操作。
5、以手电筒为例，说明FMEA的过程：（根据框图分析各部分的故障类型，进而进行FMEA）
手电筒FMEA一览表（部分）。