故障分析與管理.doc

故障分析與管理 1. 目的 在故障發(fā)生前通過設(shè)備狀態(tài)的監(jiān)測與診斷，掌握設(shè)備有無劣化情況，以期發(fā)現(xiàn)故障的征兆和隱患，及時(shí)進(jìn)行預(yù)防維修，以控制故障的發(fā)生；在故障發(fā)生后，及時(shí)分析原因，研究對(duì)策，采取措施排除故障或改善設(shè)備，以防止故障的再發(fā)生。認(rèn)真掌握發(fā)生故障的原因，積累發(fā)故障和典型故障資料和數(shù)據(jù)開展故障分析，重視故障規(guī)律和故障機(jī)理的研究，加強(qiáng)日常維護(hù)、檢查和預(yù)修，可以有效避免突發(fā)性故障和控制漸發(fā)性故障 要做好設(shè)備故障管理，必須認(rèn)真掌握發(fā)生故障的原因，積累常發(fā)故障和典型故障資料和數(shù)據(jù)，開展故障分析，重視故障規(guī)律和故障機(jī)理的研究，加強(qiáng)日常維護(hù)、檢查和預(yù)修。這樣就可避免突發(fā)性故障和控制漸發(fā)性故障。 設(shè)備故障管理的程序如下。 做好宣傳教育工作，使操作工人和維修工人自覺地遵守有關(guān)操作、維護(hù)、檢查等規(guī)章制度，正確使用和精心維護(hù)設(shè)備，對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行認(rèn)真地記錄、統(tǒng)計(jì)、分析。 結(jié)合公司生產(chǎn)實(shí)際和設(shè)備狀況及特點(diǎn)，確定設(shè)備故障管理的重點(diǎn)。 采用監(jiān)測儀器和診斷技術(shù)對(duì)重點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行有計(jì)劃的監(jiān)測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障的征兆和劣化的信息。一般設(shè)備可通過人的感官及一般檢測工具進(jìn)行日常點(diǎn)檢、巡回檢查、定期檢查（包括精度檢查）、完好狀態(tài)檢查等，著重掌握容易引起故障的部位、機(jī)構(gòu)及零件的技術(shù)狀態(tài)和異常現(xiàn)象的信息。同時(shí)要建立檢查標(biāo)準(zhǔn)，確定設(shè)備正常、異常、故障的界限。 為了迅速查找故障的部位和原因，除了通過培訓(xùn)使維修、操作工人掌握一定的電氣、液壓技術(shù)知識(shí)外，還應(yīng)把設(shè)備常見的故障現(xiàn)象、分析步驟、排除方法匯編成故障查找邏輯程序圖表，以便在故障發(fā)生后能迅速找出故障部位與原因，及時(shí)進(jìn)行故障排除和修復(fù)。 完善故障記錄制度。故障記錄是實(shí)現(xiàn)故障管理的基礎(chǔ)資料，又是進(jìn)行故障分析、處理的原始依據(jù)。記錄必須完整正確。維修工人在現(xiàn)場檢查和故障修理后，應(yīng)認(rèn)真填寫“設(shè)備維修管理卡”并統(tǒng)一交到工程部做記錄。 通過對(duì)故障數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)、整理、分析，計(jì)算出各類設(shè)備的故障頻率、平均故障間隔期，分析單臺(tái)設(shè)備的故障動(dòng)態(tài)和重點(diǎn)故障原因，找出故障的發(fā)生規(guī)律，以便突出重點(diǎn)采取對(duì)策及安排預(yù)防修理或改善措施計(jì)劃，還可以作為修改定期檢查間隔期、檢查內(nèi)容和標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)。 針對(duì)故障原因、故障類型及設(shè)備特點(diǎn)的不同采取不同的對(duì)策。對(duì)新設(shè)置的設(shè)備應(yīng)加強(qiáng)使用初期管理，注意觀察、掌握設(shè)備的精度、性能與缺陷，做好原始記錄。在使用中加強(qiáng)日常維護(hù)、巡回檢查與定期檢查，及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常征兆，采取調(diào)整與排除措施。重點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行狀態(tài)監(jiān)測與診斷。建立靈活及具有較高技術(shù)水平的維修組織，采用分部修復(fù)、成組更換的快速修理技術(shù)與方法。及時(shí)供應(yīng)合格備件。利用生產(chǎn)間隙整修設(shè)備。對(duì)已掌握磨損規(guī)律的零部件采用改裝更換等措施。 做好控制故障的日常維修工作。通過日常巡回檢查和按計(jì)劃進(jìn)行的設(shè)備狀態(tài)檢查所取得的狀態(tài)信息和故障征兆，以及有關(guān)記錄、分析資料，由工程部針對(duì)各類型設(shè)備的特點(diǎn)和已發(fā)現(xiàn)的一般缺陷，及時(shí)安排日常維修，便于利用生產(chǎn)空隙時(shí)間，做到預(yù)防在前，以控制和減少故障發(fā)生。對(duì)某些故障征兆、隱患，日常維修無力承擔(dān)的，則反饋上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)做安排。 建立故障信息管理流程圖，如圖1-1所示。 故障分析與管理在故障管理工作中，不但要對(duì)每一項(xiàng)具體的設(shè)備故障進(jìn)行分析，查明發(fā)生的原因和機(jī)理，采取預(yù)防措施，防止故障重復(fù)出現(xiàn)。同時(shí)，還必須對(duì)本系統(tǒng)、企業(yè)全部設(shè)備的故障基本狀況、主要問題、發(fā)展趨勢(shì)等有全面的了解，找出管理中的薄弱環(huán)節(jié)，并從本企業(yè)設(shè)備著眼，采取針對(duì)性措施，預(yù)防或減少故障，改善技術(shù)狀態(tài)。因此，對(duì)故障的統(tǒng)計(jì)分析是故障管理中必不可少的內(nèi)容，是制定管理目標(biāo)的主要依據(jù)。 1.故障信息數(shù)據(jù)收集與統(tǒng)計(jì) (1)故障信息的主要內(nèi)容 故障對(duì)象的有關(guān)數(shù)據(jù)有系統(tǒng)、設(shè)備的種類、編號(hào)、生產(chǎn)廠家、使用經(jīng)歷等； 故障識(shí)別數(shù)據(jù)有故障類型、故障現(xiàn)場的形態(tài)表述、故障時(shí)間等； 故障鑒定數(shù)據(jù)有故障現(xiàn)象、故障原因、測試數(shù)據(jù)等； 有關(guān)故障設(shè)備的歷史資料。 (2)故障信息的來源 故障現(xiàn)場調(diào)查資料； 故障專題分析報(bào)告； 故障修理單； 設(shè)備使用情況報(bào)告（運(yùn)行日志）； 定期檢查記錄； 狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷記錄； 產(chǎn)品說明書，出廠檢驗(yàn)、試驗(yàn)數(shù)據(jù)； 設(shè)備安裝、調(diào)試記錄； 修理檢驗(yàn)記錄。 (3)收集故障數(shù)據(jù)資料的注意事項(xiàng) 按規(guī)定的程序和方法收集數(shù)據(jù)； 對(duì)故障要有具體的判斷標(biāo)準(zhǔn)； 各種時(shí)間要素的定義要準(zhǔn)確，計(jì)算各種有關(guān)費(fèi)用的方法和標(biāo)準(zhǔn)要統(tǒng)一； 數(shù)據(jù)必須準(zhǔn)確、真實(shí)、可靠、完整，要對(duì)記錄人員進(jìn)行教育、培訓(xùn)，健全責(zé)任制； 收集信息要及時(shí)。 (4)做好設(shè)備故障的原始記錄 跟班維修人員做好檢修記錄，要詳細(xì)記錄設(shè)備故障的全過程，如故障部位、停機(jī)時(shí)間、處理情況、產(chǎn)生的原因等，對(duì)一些不能立即處理的設(shè)備隱患也要詳細(xì)記載； 操作工人要做好設(shè)備點(diǎn)檢(日常的定期預(yù)防性檢查）記錄，每班按點(diǎn)檢要求對(duì)設(shè)備做逐點(diǎn)檢查、逐項(xiàng)記錄，對(duì)點(diǎn)檢中發(fā)現(xiàn)的設(shè)備隱患，除按規(guī)定要求進(jìn)行處理外，對(duì)隱患處理情況也要按要求認(rèn)真填寫，以上檢修記錄和點(diǎn)檢記錄定期匯集整理后，上交企業(yè)設(shè)備管理部門； 填好設(shè)備故障修理單，當(dāng)有關(guān)技術(shù)人員會(huì)同維修人員對(duì)設(shè)備故障進(jìn)行分析處理后，要把詳細(xì)情況填入故障修理單，故障修理單是故障管理中的主要信息源。 2.故障分析內(nèi)容 （l）故障原因分類 開展故障原因分析時(shí)，對(duì)故障原因種類的劃分應(yīng)有統(tǒng)一的原則。因此，首先應(yīng)將本企業(yè)的故障原因種類規(guī)范化，明確每種故障所包含的內(nèi)容。劃分故障原因種類時(shí)，要結(jié)合本企業(yè)擁有的設(shè)備種類和故障管理的實(shí)際需要。其準(zhǔn)則應(yīng)是根據(jù)劃分的故障原因種類，容易看出每種故障的主要原因或存在的問題。當(dāng)設(shè)備發(fā)生故障后進(jìn)行鑒定時(shí)，要按同一規(guī)定確定故障的原因（種類）。當(dāng)每種故障所包含的內(nèi)容已有明確規(guī)定時(shí)，便不難根據(jù)故障原因的統(tǒng)計(jì)資料發(fā)現(xiàn)本企業(yè)產(chǎn)生設(shè)備故障的主要原因或問題。表1-1為某廠故障原因的分類。 表1-1 故障原因分類 圖1-1是某制造車間一個(gè)季度的故障原因統(tǒng)計(jì)分析。通過對(duì)企業(yè)實(shí)際故障的統(tǒng)計(jì)分析，可以了解企業(yè)發(fā)生故障的主要原因和內(nèi)容，明確故障管理工作的重點(diǎn)。圖1-1 故障原因分析排列圖(2)典型故障分析 在原因分類分析時(shí)，由于各種原因造成的故障后果不同，所以，通過這種分析方法來改善管理與提高經(jīng)濟(jì)性的效果并不明顯。 典型故障分析則從故障造成的后果出發(fā)，抓住影響經(jīng)濟(jì)效果的主要因素進(jìn)行分析，并采取針對(duì)性的措施，有重點(diǎn)地改進(jìn)管理，以求取得較好的經(jīng)濟(jì)效果。這樣不斷循環(huán)，效果就更顯著。 影響經(jīng)濟(jì)性的三個(gè)主要因素是：故障頻率、故障停機(jī)時(shí)間和修理費(fèi)用。故障頻率是指某一系統(tǒng)或單臺(tái)設(shè)備在統(tǒng)計(jì)期內(nèi)（如一年）發(fā)生故障的次數(shù)；故障停機(jī)時(shí)間是指每次故障發(fā)生后系統(tǒng)或單機(jī)停止生產(chǎn)運(yùn)行的時(shí)間（如小時(shí)）。以上兩個(gè)因素都直接影響產(chǎn)品輸出，降低經(jīng)濟(jì)效益。修理費(fèi)用是指修復(fù)故障的直接費(fèi)用損失，包括工時(shí)費(fèi)和材料費(fèi)。 典型故障分析就是將一個(gè)時(shí)期內(nèi)（如一年）企業(yè)（或車間）所發(fā)生的故障情況，根據(jù)上述三個(gè)因素的記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行排列，提出三組最高數(shù)據(jù)，每一組的數(shù)量可以根據(jù)企業(yè)的管理力量和發(fā)生故障的實(shí)際情況來定，如定10個(gè)數(shù)，則分別將三個(gè)因素中最高的10個(gè)數(shù)據(jù)的原始憑證提取出來，根據(jù)記錄的情況進(jìn)一步分析和提出改進(jìn)措施。就只能將MTBF分析結(jié)果作廢。表1-1 故障原因分類 序號(hào) 原因類別 包含的主要內(nèi)容 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 設(shè)計(jì)問題 制造問題 安裝問題 操作保養(yǎng)不良 超負(fù)荷，使用不合理 潤滑不良 修理質(zhì)量問題 自然磨損劣化 自然災(zāi)害 操作者馬虎大意 操作者技術(shù)不熟練 違章操作 原因不明 原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)、尺寸、配合、材料選擇不合理等 原制造的機(jī)加工、鑄鍛、熱處理、裝配、標(biāo)準(zhǔn)元器件等存在問題 基礎(chǔ)、墊鐵、地腳螺栓、水平度、防振等問題 不清潔，調(diào)整不當(dāng)，未及時(shí)清洗換油，操作不當(dāng)?shù)?加工件超規(guī)格，加工件不符合要求，超切削規(guī)范，加工件超重，設(shè)備超 負(fù)荷等 不及時(shí)潤滑，油質(zhì)不合格，油量不足或超量，油的牌號(hào)種類錯(cuò)誤。加 油點(diǎn)堵塞，自動(dòng)潤滑系統(tǒng)工作不正常等 修理、調(diào)整、裝配不合格，備件、配件不合格，局部改進(jìn)不合理等 正常磨損，老化等 由雷擊、洪水、暴雨、塌方、地震等引起的故障 由于操作者工作時(shí)精神不集中引起的故障 一般指剛開始操作一種新設(shè)備，或工人的技術(shù)等級(jí)偏低 有意不按規(guī)章操作 規(guī)定觀測時(shí)間。記錄下觀測時(shí)間內(nèi)該設(shè)備的全部故障（故障修理）。觀測時(shí)間應(yīng)不短于該設(shè)備中壽命較長的磨損件的修理（更換）期，一般連續(xù)觀測記錄23年，可充分發(fā)現(xiàn)影響MTBF的故障（失效）。要全部記錄下觀測期內(nèi)發(fā)生的全部故障（無論停機(jī)時(shí)間長短），包括突發(fā)故障（事后修復(fù)）和將要發(fā)生的故障（通過預(yù)防維修排除）的有關(guān)數(shù)據(jù)資料，故障部位（內(nèi)容），處理方法，發(fā)生日期，停機(jī)時(shí)間，修理的工時(shí)，修理人員數(shù)等，并保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。 數(shù)據(jù)分析。將在觀測期內(nèi)，設(shè)備的故障間隔期和維修停機(jī)時(shí)間按發(fā)生時(shí)間先后依次排列形成如圖1-2的圖形。 圖1-2觀測期內(nèi)設(shè)備的故障間隔期和維修停機(jī)時(shí)間分布 將各故障間隔時(shí)間t1、t2、tn相加，除以故障次數(shù)n即可以得MTBF。將各次修理的停機(jī)時(shí)間t01、t02 、t0n相加，除以修理次數(shù)n0即為平均修理時(shí)間 如果MTBF的分析目的是為了了解故障的發(fā)生規(guī)律，則應(yīng)把不管什么原因造成的故障，包括非設(shè)備本身原因造成的故障，都統(tǒng)計(jì)在內(nèi)。如果測定MTBF的目的是求得可靠性數(shù)據(jù)，則應(yīng)在故障統(tǒng)計(jì)中剔除那些非正常情況造成的故障，如明顯的超設(shè)備性能使用、人為的破壞，自然災(zāi)害等造成的設(shè)備故障。 如果把記錄故障的工作一直延續(xù)進(jìn)行下去，當(dāng)設(shè)備進(jìn)人使用的后期（損耗故障期），將會(huì)出現(xiàn)故障密集觀象，不但易損件，就連一些基礎(chǔ)件也連續(xù)發(fā)生故障而形成故障流，且故障流的間隔時(shí)間也顯著縮短。通過多臺(tái)相同設(shè)備的故障記錄分析，就可以科學(xué)地估計(jì)該設(shè)備進(jìn)入損耗故障期的時(shí)間，為合理地確定進(jìn)行預(yù)防修理的時(shí)間創(chuàng)造條件。 例1-1某企業(yè)有同型號(hào)設(shè)備20臺(tái)，當(dāng)使用到1000h后，有15臺(tái)發(fā)生故障，其故障記錄如下表，如其可靠度按指數(shù)函數(shù)分布，求該型號(hào)設(shè)備的平均故障間隔期。組別 時(shí)間區(qū)間 區(qū)間中值 發(fā)生故障設(shè)備數(shù) 1 2 3 4 5 0200 200400 400600 600800 8001000 100 300 500 700 900 3 2 4 3 3 解 由式（1-2）得 (4）故障分析法 故障樹分析(Fault Tree Analysis，簡稱FTA)是一種演繹推理法，這種方法把系統(tǒng)可能發(fā)生的某種故障與導(dǎo)致故障發(fā)生的各種原因之間的邏輯關(guān)系用一種稱為故障樹的樹形圖表示，通過對(duì)故障樹的定性與定量分析，找出故障發(fā)生的主要原因，為確定安全對(duì)策提供可靠依據(jù)，以達(dá)到預(yù)測與預(yù)防故障發(fā)生的目的，F(xiàn)TA法具有以下特點(diǎn)。 故障樹分析是一種圖形演繹方法，是故障事件在一定條件下的邏輯推理方法。它可以圍繞某特定的故障作層層深人的分析，因而在清晰的故障樹圖形下，表達(dá)了系統(tǒng)內(nèi)各事件間的內(nèi)在聯(lián)系，并指出單元故障與系統(tǒng)故障之間的邏輯關(guān)系，便于找出系統(tǒng)的薄弱環(huán)節(jié)。 FTA具有很大的靈活性，故障樹分析法可以分析由單一構(gòu)件故障所誘發(fā)的系統(tǒng)故障，還可以分析兩個(gè)以上構(gòu)件同時(shí)發(fā)生故障時(shí)所導(dǎo)致的系統(tǒng)故障?？梢杂糜诜治鲈O(shè)備、系統(tǒng)中零部件故障的影響，也可以考慮維修、環(huán)境因素、人為操作或決策失誤的影響，即不僅可反映系統(tǒng)內(nèi)部單元與系統(tǒng)的故障關(guān)系，也能反映出系統(tǒng)外部因素所可能造成的后果。 進(jìn)行FTA的過程，是一個(gè)對(duì)系統(tǒng)更深入認(rèn)識(shí)的過程，它要求分析人員把握系統(tǒng)內(nèi)各要素間的內(nèi)在聯(lián)系，弄清各種潛在因素對(duì)故障發(fā)生影響的途徑和程度，因而許多問題在分析的過程中就被發(fā)現(xiàn)和解決了，從而提高了系統(tǒng)的可靠性。 利用故障樹模型可以定量計(jì)算復(fù)雜系統(tǒng)發(fā)生故障的概率，為改善和評(píng)價(jià)系統(tǒng)安全性提供了定量依據(jù)。 故障樹分析的不足之處主要是：FTA需要花費(fèi)大量的人力、物力和時(shí)間；FTA的難度較大，建樹過程復(fù)雜，需要經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)人員參加，即使這樣也難免發(fā)生遺漏和錯(cuò)誤；FTA只考慮(0, 1)狀態(tài)的事件，而大部分系統(tǒng)存在局部正常、局部故障的狀態(tài)，因而建立數(shù)學(xué)模型時(shí)，會(huì)產(chǎn)生較大誤差；FTA雖然可以考慮人的因素，但人的失誤很難量化。 故障樹分析是根據(jù)系統(tǒng)可能發(fā)生的故障或已經(jīng)發(fā)生的故障所提供的信息，去尋找同故障發(fā)生有關(guān)的原因，從而采取有效的防范措施，防止故障發(fā)生。這種分析方法一般可按下述步驟進(jìn)行。 準(zhǔn)備階段 i確定所要分析的系統(tǒng)。在分析過程中，合理地處理好所要分析系統(tǒng)與外界環(huán)境及其邊界條件，確定所要分析系統(tǒng)的范圍，明確影響系統(tǒng)安全的主要因素。 ii熟悉系統(tǒng)。這是故障樹分析的基礎(chǔ)和依據(jù)。對(duì)于已經(jīng)確定的系統(tǒng)進(jìn)行深入的調(diào)查研究，收集系統(tǒng)的有關(guān)資料與數(shù)據(jù)，包括系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、性能、工藝流程、運(yùn)行條件、故障類型、維修情況、環(huán)境因素等。 iii調(diào)查系統(tǒng)發(fā)生的故障。收集、調(diào)查所分析系統(tǒng)曾經(jīng)發(fā)生過的故障和將來有可能發(fā)生的故障，同時(shí)還要收集、調(diào)查本單位與外單位、國內(nèi)與國外同類系統(tǒng)曾發(fā)生的所有故障。 故障樹的編制 i確定故障樹的頂事件。確定頂事件是指確定所要分析的對(duì)象事件。根據(jù)故障調(diào)查報(bào)告分析其損失大小和故障頻率，選擇易于發(fā)生且后果嚴(yán)重的故障作為故障的頂事件。 ii調(diào)查與頂事件有關(guān)的所有原因事件。從人、機(jī)、環(huán)境和信息等方面調(diào)查與故障樹頂事件有關(guān)的所有故障原因，確定故障原因并進(jìn)行影響分析。 iii編制故障樹。把故障樹頂事件與引起頂事件的原因事件，采用一些規(guī)定的符號(hào)，按照一定的邏輯關(guān)系，繪制反映因果關(guān)系的樹形圖。 故障樹定性分析 故障樹定性分析主要是按故障樹結(jié)構(gòu)，求取故障樹的最小割集或最小徑集，以及基本事件的結(jié)構(gòu)重要度，根據(jù)定性分析的結(jié)果，確定預(yù)防故障的安全保障措施。 故障樹定量分析 故障樹定量分析主要是根據(jù)引起故障發(fā)生的各基本事件的發(fā)生概率，計(jì)算故障樹頂事件發(fā)生的概率；計(jì)算各基本事件的概率重要度和關(guān)鍵重要度。根據(jù)定量分析的結(jié)果以及故障發(fā)生以后可能造成的危