基于fmeca某型船舶報(bào)警系統(tǒng)故障研究

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1、基于FMECA某型船舶報(bào)警系統(tǒng)故障研究　　摘要：為了提高某型船舶報(bào)警系統(tǒng)的可靠性，首先對報(bào)警系統(tǒng)進(jìn)行了FMECA分析，明確了系統(tǒng)設(shè)計(jì)中存在的潛在隱患；然后通過可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)，暴露了系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的缺陷和薄弱部分?？煽啃詮?qiáng)化試驗(yàn)的結(jié)果和系統(tǒng)FMECA分析的結(jié)果相吻合，二者的結(jié)合為提高系統(tǒng)的可靠性提供了改進(jìn)方法和措施。關(guān)鍵詞：FMECA；可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)；故障分析；報(bào)警系統(tǒng)中圖分類號：TN710?34文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1004?373X（2013）17?0101?040引言隨著船舶自動化技術(shù)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，船舶

2、系統(tǒng)的自動化程度越來越高，設(shè)備的復(fù)雜度也越來越高。船舶上的自動報(bào)警系統(tǒng)是保證船員生命安全，船舶動力裝置安全、可靠運(yùn)行的重要組成部分。為保證其可靠運(yùn)行，故障分析是很必要和有效的環(huán)節(jié)。故障分析分為事前分析和事后分析。事前分析指在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)過程中的預(yù)測分析，如可靠度預(yù)計(jì)、故障模式影響及危害性分析（FailureModeEffectandCriticality8Analysis，F(xiàn)MECA）、故障樹分析（FTA）等。事后分析是指產(chǎn)品在使用過程中發(fā)生故障后，工程技術(shù)人員憑借自己的經(jīng)驗(yàn)和理論知識，并借助必要的檢測設(shè)備，完

3、成故障診斷，找出故障原因。由于設(shè)備復(fù)雜程度越來越高，事后分析很難適應(yīng)當(dāng)今設(shè)備的要求，迫切需要把事前分析引入到設(shè)備故障分析中[1]。故障模式影響及危害性分析（FailureModeEffectsandCriticalityAnalysis，F(xiàn)MECA）是分析系統(tǒng)中每一產(chǎn)品所有可能產(chǎn)生的故障模式及其對系統(tǒng)造成的所有可能影響，并按每一個故障模式的嚴(yán)重程度及其發(fā)生概率予以分類的一種歸納分析方法，是屬于單因素的分析方法[2]。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段進(jìn)行故障模式、影響及危害性分析（FMECA），是為了識別產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)和關(guān)

4、鍵因素，為評價和改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)以及實(shí)施控制提供有效的信息和依據(jù)。1概述本文對某型船舶報(bào)警系統(tǒng)的初步設(shè)計(jì)進(jìn)行了FMECA定性分析，明確了設(shè)計(jì)方案中重要組成單元在產(chǎn)品以后工作中存在的潛在隱患。并對產(chǎn)品進(jìn)行了可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)，暴露出了產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的薄弱環(huán)節(jié)和缺陷。這些都為改進(jìn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)提供了有效的信息。8FMECA的工作步驟是：首先是系統(tǒng)定義，確定系統(tǒng)中進(jìn)行FMECA的產(chǎn)品范圍，描述系統(tǒng)的功能任務(wù)及系統(tǒng)在完成各種功能任務(wù)時所處的環(huán)境條件，指定判斷系統(tǒng)及系統(tǒng)中的產(chǎn)品正常與故障的準(zhǔn)則、選擇FMECA方法等；其次是進(jìn)行FMEA工

5、作，包括故障模式分析，故障原因分析，故障影響分析，故障檢測方法分析，補(bǔ)償措施分析；再次是CA分析，按每一故障模式的嚴(yán)重程度及該故障模式發(fā)生的概率所產(chǎn)生的綜合影響對系統(tǒng)中的產(chǎn)品分類，以便全面評估系統(tǒng)中各種可能出現(xiàn)的產(chǎn)品故障的影響；最后編制FMECA報(bào)告，含系統(tǒng)的功能原理、系統(tǒng)定義、繪制系統(tǒng)功能和可靠性框圖、結(jié)論與建議和附件等[3]。2實(shí)例分析為了更好地說明FMECA的工作步驟以及對產(chǎn)品的重要作用，以下是某船舶報(bào)警系統(tǒng)在設(shè)計(jì)階段利用FMECA定性分析并明確設(shè)計(jì)方案中重要組成單元可能存在的潛在隱患的分析過程。2.1

6、功能描述在某型船舶報(bào)警系統(tǒng)包括聲光報(bào)警箱和延伸報(bào)警系統(tǒng)兩個模塊。當(dāng)有危險情況時，聲光報(bào)警箱通過聲音和各種光向船員發(fā)出示警信號；延伸報(bào)警系統(tǒng)是為了滿足用戶對警號響度和警號位置的特殊要求，將主機(jī)接警信號通過信號線、無線信號或者網(wǎng)絡(luò)方式送達(dá)需要的位置（如駕駛室、輪機(jī)長室、值班員住所、公共場所等），并發(fā)出報(bào)警信號。報(bào)警系統(tǒng)的功能原理圖如圖1所示，實(shí)物電路如圖2所示。2.2功能框圖8根據(jù)報(bào)警系統(tǒng)功能，可將其分成幾個獨(dú)立的功能單元，如圖3所示。2.3可靠性框圖實(shí)際使用中，報(bào)警系統(tǒng)完成相關(guān)功能，需要各組成部分均工作，各部分

7、之間為串聯(lián)關(guān)系。其任務(wù)可靠性框圖如圖4所示。2.4FMECA定性分析根據(jù)FMECA定性分析結(jié)果，將產(chǎn)品所有潛在的故障模式的嚴(yán)酷度和概率列出，見表1。并用危害性矩陣進(jìn)行直觀的表示，如圖5所示。從表1、圖5得知，該報(bào)警系統(tǒng)共31個故障模式，其中嚴(yán)酷度為Ⅰ類的有9個、Ⅱ類的有17個、Ⅲ類的有5個，但考慮故障模式發(fā)生概率的因素，危害性最大的是故障模式識別號為303（輸入信號不能與其他信號隔離）、302（信號輸入錯誤）、701（指示燈開路）和702（指示燈短路），將其定為關(guān)鍵的故障模式。在設(shè)計(jì)改進(jìn)時需重點(diǎn)注意。3可靠性

8、強(qiáng)化試驗(yàn)可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)（ReliabilityEnhancementTesting，RET）是對受試產(chǎn)品施加單一或綜合的環(huán)境應(yīng)力（應(yīng)力水平遠(yuǎn)超過正常使用環(huán)境），以快速激發(fā)產(chǎn)品潛在缺陷，通過故障原因、失效模式分析和改進(jìn)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提高產(chǎn)品可靠性[4]。8可靠性強(qiáng)化試驗(yàn)的目的是盡快激發(fā)現(xiàn)場可能存在的隱患和尋找極限應(yīng)力，健壯產(chǎn)品設(shè)計(jì)。它采取強(qiáng)化環(huán)境條件，激發(fā)效率高，能快速地激發(fā)出產(chǎn)品的潛在缺陷，消除隱患，加