張瑞強

(中石化海洋石油工程有限公司上海船舶分公司，上海 200000)

FMEA下船舶設備故障信息處理系統(tǒng)研究

張瑞強

(中石化海洋石油工程有限公司上海船舶分公司，上海 200000)

當前，船舶設備和系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應用了信息技術，為船舶設備的精準化、先進化等做出了巨大貢獻，進一步提高了出行和航海的安全性和隱蔽性。由于船舶設備的技術復雜化和故障多樣化，再加上船員維修技術的局限性，船舶設備的故障處理和維修存在較大難度。利用FMEA系統(tǒng)處理船舶設備故障信息是較為實用的方法。FMEA系統(tǒng)是分析設備、工藝等存在的潛在弱點的方法，能夠在產(chǎn)品投入批量生產(chǎn)前確定缺陷，及時進行彌補，確保產(chǎn)品更加成熟。FMEA系統(tǒng)能夠快速錄入船舶設備的系統(tǒng)組成、故障模式和使用故障等綜合信息，在強大的數(shù)據(jù)庫服務器中進行分析和處理，計算出故障影響和故障預測情況。本文將對FMEA系統(tǒng)的概念、工作原理和FMEA下船舶設備故障信息處理系統(tǒng)的組成進行簡要探析，為船舶故障處理作參考。

FMEA；船舶；故障信息處理系統(tǒng)；故障模式影響分析

當前，船舶設備相關技術得到了快速發(fā)展，尤其是在信息技術的有力助推下，船舶系統(tǒng)和設備的發(fā)展如虎添翼，大量核心的信息技術在其中得到應用，進一步提高了船舶設備和系統(tǒng)的信息化、精確化和隱形化。信息技術的應用一方面為船舶設備的使用帶來了前所未有的科技化體驗，但是同時也使得船舶設備的故障處理和維修難度增加，怎樣找到一種有效實用、操作性強的故障處理和維修方法是當前需要解決的問題。筆者根據(jù)實際工作經(jīng)驗認為，F(xiàn)MEA下船舶設備故障信息處理系統(tǒng)是十分有效的方法，可以通過提供精確的數(shù)據(jù)支持來改進和提高新研設備。

1 FMEA基本內(nèi)容

FMEA（FailureModeandEffectAnalysis，失效模式和影響分析），該系統(tǒng)在1960年被美國軍方首次應用，20世紀80年代被美國認定為系統(tǒng)化的工程設計輔助工具，它可以分析產(chǎn)品、設備、工藝等存在的隱蔽性失效模式和原因[1]。換句話說，通過FMEA系統(tǒng)的分析作用，我們可以在產(chǎn)品、設備、工藝開始批量投入使用之前分析確定其存在的潛在缺陷并且計算其影響，為下一步維修提供數(shù)據(jù)參考，挽回可能出現(xiàn)的損失。因此，F(xiàn)MEA系統(tǒng)是一種“防患于未然”的信息處理系統(tǒng)，可以廣泛應用于故障信息處理領域。

FMEA按照產(chǎn)品發(fā)生故障的環(huán)節(jié)不同而細化為以下幾個類型，包括設計FMEA、過程FMEA、設備FMEA、體系FMEA。對于船舶設備故障信息處理而言，所要應用的是設備FMEA。FMEA系統(tǒng)在工作中主要遵循了兩種基本方法，即功能法和硬件法。不同的產(chǎn)品、設計和設備等的復雜程度、信息選擇分析方法都有所不同，在實際應用時，要根據(jù)具體情況選擇功能法或硬件法，或者兩者結合考慮。

2 FMEA基本工作方法

（1）硬件法。如果一個產(chǎn)品能夠通過研判其設計圖紙等工程材料而獲得較為明確的硬件構成的時候，對于這個產(chǎn)品的故障及其影響分析一般采用硬件法。硬件法主要應用于分析產(chǎn)品構成的零件和系統(tǒng)，即從零件級到系統(tǒng)級的全面分析，同樣還可以應用于分析任何層次的任何方向[2]。硬件法進行分析后將會評價每一個故障模式，并且生成詳細的表格，進一步分析可能發(fā)生的故障模式及其影響，這種方法分析方式更加嚴密和嚴格。

（2）功能法。功能法相比硬件法而言在操作上較為簡便，當產(chǎn)品不能通過設計圖紙確定具體構成時可以采用功能法。功能法主要應用于分析產(chǎn)品的功能輸出，將產(chǎn)品的輸出逐一列舉后按照以上故障模式開始分析[3]。如果產(chǎn)品指定要按照初始約定層次從上至下分析，需要應用功能法，同樣還可以應用于分析任何層次的任何方向。由于功能法較為簡單，所以在嚴密性上較差，有時會將一些故障模式忽略掉。

FMEA下船舶設備故障信息處理系統(tǒng)一般采用功能法，首先把船舶設備的功能輸出列出詳細清單，然后分析它們的故障模式。

3 FMEA下船舶設備故障信息處理系統(tǒng)

FMEA下船舶設備故障信息處理系統(tǒng)分為五個部分，分別為：故障基礎信息管理分系統(tǒng)、配套數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)、使用故障信息管理分系統(tǒng)、故障信息處理分系統(tǒng)和故障信息綜合數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)，現(xiàn)簡要介紹如下。

（1）故障基礎信息管理分系統(tǒng)。該系統(tǒng)負責錄入、查詢、導出故障基礎設計數(shù)據(jù)等任務。該系統(tǒng)處理的數(shù)據(jù)包括以下幾個方面：①船舶基本數(shù)據(jù)。包括船型類型，如油船、液貨船等；設計特點，包括甲板類型、裝運比重、航區(qū)等；主要尺寸，包括總長、垂線間長、型寬、型深、涉及吃水等；船級、航速、油耗、續(xù)航距離、容量、主機、發(fā)電機及容量等[4]。②單船總體組成數(shù)據(jù)。指的是全船所有系統(tǒng)、設備和船體結構的分層結構信息。FMEA系統(tǒng)能夠生成單傳總體組成數(shù)據(jù)的樹狀圖，提供瀏覽和編輯功能，可以對每個樹狀節(jié)點展開后進行查看以及編輯操作。③船總體任務功能分析數(shù)據(jù)。指的是船艇各行使的使命任務相關信息、每個使命任務信息的具體細化內(nèi)容、細化功能的故障判斷信息。FMEA系統(tǒng)支持查詢和編輯使命任務信息列表。④設備故障模式及影響分析信息。這是FMEA系統(tǒng)中最為關鍵的信息，能夠直接通過分析故障現(xiàn)象來確定故障設備、故障元件、故障模式和故障原因。除以上數(shù)據(jù)信息外，還包括系統(tǒng)及設備元件的基本信息數(shù)據(jù)、設備可靠性結構模塊分解數(shù)據(jù)、艙室工作環(huán)境數(shù)據(jù)[5]。

（2）配套數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)。①設備的使用環(huán)境信息。包括溫度、濕度、霉菌環(huán)境、振動環(huán)境等，F(xiàn)MEA系統(tǒng)能夠?qū)Ρ葘嶋H環(huán)境和使用環(huán)境參數(shù)，通過環(huán)境參數(shù)找到發(fā)生故障的原因。②設備的損傷標尺信息。損傷標尺也稱為預警裝置，指的是針對故障機理可以被監(jiān)控產(chǎn)品同樣的工藝過程制造出來的預期壽命短于被監(jiān)控產(chǎn)品的產(chǎn)品。損傷標尺可以實現(xiàn)故障預測，它發(fā)出的實效報警時間和被監(jiān)控的船舶設備出現(xiàn)的故障時間之間的距離稱為預測距離[6]。

（3）使用故障信息管理分系統(tǒng)。①下載單船的基礎信息數(shù)據(jù)。把單船的基礎信息數(shù)據(jù)下載到管理故障信息的掌上電腦PDA上。即使在離線時，船員也可以攜帶PDA評價船舶設備的故障輔助診斷，可以在PDA上錄入故障信息。②故障輔助診斷以及故障影響評定。通過PDA提示用戶對故障現(xiàn)象進行錄入，輔助尋找故障原因，利用FMEA工作表評定故障影響。

（4）故障處理分系統(tǒng)。①故障對比及分析處理程序。為了方便尋找故障原因和處理方法，支持查詢其它船艇同類設備的故障情況，通過了解同樣故障信息的處理情況分析本船的故障處理措施。②故障預測。FMEA系統(tǒng)記錄了船舶的歷史故障信息，能夠統(tǒng)計同類設備故障發(fā)生頻率、原因和維修情況，輸入詳細的表格供用戶查看，為用戶提供豐富的經(jīng)驗以便合理預測故障情況。

（5）綜合數(shù)據(jù)管理分系統(tǒng)。該系統(tǒng)功能較為綜合，可以集中式處理數(shù)據(jù)，功能強大，包括數(shù)據(jù)的備份、訪問管理和上傳下載服務等。

[1]劉關四.港口門座起重機FMEA分析及其應用研究[D]. 武漢工程大學，2015.

[2]徐宗昌，等．裝備系統(tǒng)保障性與保障性設計[J]．軍用標準化，1996,3(6):33～36．

[3]曾天翔.可靠性及維修性工程手冊[M].北京:國防工業(yè)出版社，1994．

[4]賈希勝.以可靠性為中心的維修決策模型[M.北京：國防工業(yè)出版社，2011．

[5]丁定浩.可靠性與維修性工程[M].北京：電子工業(yè)出版社，2000.

[6]劉佳，邢濤，徐永新．艦船裝備維修性數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)研究[J].中國修船，2012,22(4):44～46,50．

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